Сторінка
1

Іонізуючі випромінювання

Назва “іонізуючі випромінювання” поєднує різні за своєю фізичною природою потоки енергії. Подібність між ними в тім, що всі ці випромінювання мають велику енергію, близьку за своїм характером хімічної дії на речовину, а також на живі організми.

Усі види іонізуючих випромінювань можна розділити на дві групи: електромагнітні випромінювання, до яких відносяться рентгенівські і гамма-промені, і потоки різного роду ядерних частинок.

Рентгенівські і гамма-промені належать до широкого спектру електромагнітних хвиль (рис. 2.2) і займають у ньому крайнє місце слідом за радіохвилями, інфрачервоними променями, видимим світлом і ультрафіолетовим випромінюванням. Усі ці види випромінювань розрізняються між собою по довжині хвилі. Найбільш коротку довжину хвилі і найбільшу частоту електромагнітних коливань у цьому спектрі мають рентгенівські і гамма-промені. Так, довжина хвилі рентгенівських променів, що випромінюється діагностичним рентгенівським апаратом, у 10 тис. разів коротша, а гамма-променів, що випромінюються радіоактивним кобальтом (60Со), майже у 450 тис. разів коротша довжини хвилі променів фіолетового світла .

Чим коротша довжина хвилі і, отже, чим більша частота коливань, тим вища енергія випромінювань і більша їхня проникаюча здатність.

У ядерній фізиці енергію прийнято вимірювати в електрон-вольтах (еВ) і в

Рис. 2.2. Типи випромінювання та їхні довжина хвиль і частота.

похідних від цієї одиниці тисячах електрон-вольт (кеВ) і мільйонах електрон-вольтів (МеВ). Один електрон-вольт – це енергія, яку здобуває електрон при проходженні між пластинами конденсатора з різницею потенціалів у 1 В. Виходячи з деяких фізичних явищ, вважають, що рентгенівські і гамма-промені нагадують згустки енергій, які називають фотонами. Енергія фотона променів фіолетового світла, виражена в електрон-вольтах, дорівнює 3 еВ, рентгенівських променів для діагностики – 30 000 еВ, гамма-кванта 60Со – 1 160 000 і 1 330 000 еВ. Зі зменшенням довжини хвилі енергія квантів зростає. Математично ця залежність виражається так:

де – довжина хвилі в ангстремах (1 ангстрем (А0) = 1·10-8 см).

Незалежно від енергії фотони рентгенівських променів і гамма-квантів поширюється у вакуумі зі швидкістю світла 299 790 км/с.

Звичайним джерелом рентгенівського випромінювання є трубка рентгенівського апарату. У ній електрони, що випускаються при розігріві катода, прискорюються в електричному полі, створюваному прикладеною до анода високою напругою.

Підлітаючи до атомів матеріалу анода, електрони гальмуються, їхня кінетична енергія перетворюється в енергію фотонів рентгенівських променів. Максимальна енергія таких фотонів не перевищує прикладеної до анода напруги, але може мати будь-яке значення нижче її.

Середня енергія фотонів рентгенівських променів складає від половини до третини величини анодної напруги. Фотони рентгенівських випромінювань дуже високої енергії одержують за допомогою бетатрона − приладу для прискорення електронів. Тут при гальмуванні розігнаних до великої швидкості електронів виникають фотони, енергія яких може досягати мільйонів електрон-вольт. Сонце теж є джерелом рентгенівських променів, але, на щастя, ці промені поглинаються земною атмосферою і виявляються тільки приладами, встановленими на супутниках і космічних ракетах.

Гамма-кванти утворюються в ході ядерних реакцій і при розпаді багатьох радіоактивних речовин. Їхня енергія може мати значення від десятків тисяч до мільйонів електрон-вольт. Для розпаду кожної радіоактивної речовини характерна властива їй енергія гамма-квантів, що випромінюються.

Фізичні властивості рентгенівських і гамма-променів і, що дуже важливо, їхня біологічна дія на живі організми однакові.

Як було згадано раніше, до іонізуючих відносяться також випромінювання різного роду ядерних частинок. До числа легких ядерних частинок належать бета-частинки.