Od połowy ubiegłego wieku w nauce pojawiło się nowe słowo - promieniowanie. Jej odkrycie dokonało rewolucji w umysłach fizyków na całym świecie i pozwoliło odrzucić niektóre teorie newtonowskie i poczynić śmiałe założenia dotyczące budowy wszechświata, jego powstawania i naszego w nim miejsca. Ale to wszystko dla ekspertów. Mieszczanie tylko wzdychają i próbują zebrać tak odmienną wiedzę na ten temat. Proces ten komplikuje fakt, że istnieje kilka jednostek pomiaru promieniowania i wszystkie z nich się kwalifikują.
Terminologia
Pierwszym terminem, z którym należy się zapoznać, jest tak naprawdę promieniowanie. Tak nazywa się proces promieniowania przez jakąś substancję najmniejszych cząstek, taką jak elektrony, protony, neutrony, atomy helu i inne. W zależności od rodzaju cząstki właściwości promieniowania różnią się od siebie. Promieniowanie obserwuje się albo podczas rozpadu substancji na prostsze, albo podczas ich syntezy.
Jednostki promieniowania to konwencjonalne koncepcje, które wskazują, ile cząstek elementarnych jest uwalnianych z materii. W tej chwili fizyka operuje na rodzinieróżne jednostki i ich kombinacje. Pozwala to opisać różne procesy zachodzące w materii.
Rozpad radioaktywny to arbitralna zmiana w strukturze niestabilnych jąder atomowych poprzez uwolnienie mikrocząstek.
Stała rozpadu jest koncepcją statystyczną, która przewiduje prawdopodobieństwo zniszczenia atomu w określonym czasie.
Okres półtrwania to okres, w którym połowa całkowitej ilości substancji ulega rozkładowi. Dla niektórych pierwiastków oblicza się ją w minutach, dla innych są to lata, a nawet dekady.
Jak mierzone jest promieniowanie
Jednostki promieniowania nie są jedynymi używanymi do oceny właściwości materiałów radioaktywnych. Oprócz nich wykorzystywane są takie wielkości jak:
- aktywność źródła promieniowania- gęstość strumienia (liczba cząstek jonizujących na jednostkę powierzchni)
Ponadto istnieje różnica w opisie wpływu promieniowania na obiekty ożywione i nieożywione. Tak więc, jeśli substancja jest nieożywiona, odnoszą się do niej pojęcia:
- dawka pochłonięta;- dawka ekspozycji.
Jeżeli promieniowanie wpłynęło na żywą tkankę, stosuje się następujące terminy:
- dawka równoważna;
- efektywna dawka równoważna;- moc dawki.
Jednostkami pomiaru promieniowania są, jak wspomniano powyżej, warunkowe wartości liczbowe przyjęte przez naukowców w celu ułatwienia obliczeń oraz budowania hipotez i teorii. Być może dlatego nie ma jednej ogólnie przyjętej jednostki miary.
Curie
Jedną z jednostek promieniowania jest curie. Nie należy do systemu (nie należy do systemu SI). W Rosji jest stosowany w fizyce jądrowej i medycynie. Aktywność substancji będzie równa jednemu curie, jeśli w ciągu jednej sekundy nastąpi w niej 3,7 miliarda rozpadów promieniotwórczych. To znaczy, możemy powiedzieć, że jedno curie jest równe trzem miliardom siedemset milionom bekereli.
Ta liczba była spowodowana faktem, że Marie Curie (która wprowadziła ten termin do nauki) przeprowadziła swoje eksperymenty na radu i przyjęła jego szybkość rozpadu jako podstawę. Ale z biegiem czasu fizycy zdecydowali, że wartość liczbowa tej jednostki jest lepiej powiązana z inną - bekerelem. Umożliwiło to uniknięcie pewnych błędów w obliczeniach matematycznych.
Oprócz kiurów często można znaleźć wielokrotności lub podwielokrotności, takie jak:
- megacurie (równe 3,7 razy 10 do 16 potęgi bekereli);
- kilocurie (3, 7 tysięcy bekereli);
- milicurie (37 milionów bekereli);- mikrocurie (37 tysięcy bekereli).
Za pomocą tej jednostki możesz wyrazić objętość, powierzchnię lub specyficzną aktywność substancji.
Becquerel
Jednostka dawki promieniowania bekerela ma charakter systemowy i jest zawarta w Międzynarodowym Układzie Jednostek (SI). Jest to najprostsze, ponieważ aktywność radiacyjna jednego bekerela oznacza, że w materii występuje tylko jeden rozpad promieniotwórczy na sekundę.
Otrzymał swoją nazwę na cześć Antoine Henri Becquerela, francuskiego fizyka. Tytuł byłzatwierdzony pod koniec ubiegłego wieku i jest używany do dziś. Ponieważ jest to dość mała jednostka, do wskazania aktywności używane są przedrostki dziesiętne: kilo-, mili-, mikro- i inne.
Ostatnio używano jednostek niesystemowych, takich jak curie i rutherford, razem z bekerelami. Jeden rutherford równa się milionowi bekereli. W opisie aktywności wolumetrycznej lub powierzchniowej można znaleźć oznaczenia bekerel na kilogram, bekerel na metr (kwadratowy lub sześcienny) oraz ich różne pochodne.
Prześwietlenie
Jednostka miary promieniowania, promieniowanie rentgenowskie, również nie jest systemowa, chociaż jest używana wszędzie do wskazania dawki ekspozycji otrzymanego promieniowania gamma. Jeden rentgen jest równy takiej dawce promieniowania, przy której jeden centymetr sześcienny powietrza o standardowym ciśnieniu atmosferycznym i temperaturze zerowej przenosi ładunek równy 3,3(10-10). Odpowiada to dwóm milionom par jonów.
Pomimo faktu, że zgodnie z ustawodawstwem Federacji Rosyjskiej większość jednostek niesystemowych jest zabroniona, do oznaczania dozymetrów używa się promieni rentgenowskich. Ale wkrótce przestaną być używane, ponieważ bardziej praktyczne okazało się zapisywanie i obliczanie wszystkiego w szarościach i siwertach.
Rad
Jednostka miary promieniowania, rad, znajduje się poza układem SI i jest równa ilości promieniowania, przy której jedna milionowa dżula energii jest przenoszona na jeden gram substancji. Oznacza to, że jeden rad to 0,01 dżula na kilogram materii.
Materiałem pochłaniającym energię może być żywa tkanka lub inna organiczna isubstancje i substancje nieorganiczne: gleba, woda, powietrze. Jako samodzielna jednostka, rad został wprowadzony w 1953 roku i w Rosji ma prawo być używany w fizyce i medycynie.
Szary
To kolejna jednostka miary poziomu promieniowania, uznawana przez Międzynarodowy Układ Jednostek. Odzwierciedla pochłoniętą dawkę promieniowania. Uważa się, że substancja otrzymała dawkę jednego szarości, jeśli energia przekazana przez promieniowanie jest równa jednemu dżulowi na kilogram.
Ta jednostka otrzymała swoją nazwę na cześć angielskiego naukowca Lewisa Graya i została oficjalnie wprowadzona do nauki w 1975 roku. Zgodnie z regulaminem pełna nazwa jednostki jest pisana małą literą, ale jej skrócone oznaczenie jest pisane wielką literą. Jeden szary jest równy stu radom. Oprócz prostych jednostek w nauce stosuje się również równoważniki wielokrotności i podwielokrotności, takie jak kilogray, megagray, decigray, centigray, microgray i inne.
Siwert
Jednostka promieniowania siwerta służy do oznaczania skutecznych i równoważnych dawek promieniowania i jest również częścią układu SI, podobnie jak szary i bekerel. Używany w nauce od 1978 roku. Jeden siwert jest równy energii pochłoniętej przez kilogram tkanki po ekspozycji na jedno ogrzewanie promieniami gamma. Nazwa jednostki powstała na cześć Rolfa Sieverta, naukowca ze Szwecji.
Z definicji siwerty i szarości są równe, to znaczy dawki równoważne i pochłonięte mają ten sam rozmiar. Ale nadal jest między nimi różnica. Przy określaniu dawki równoważnejnależy wziąć pod uwagę nie tylko ilość, ale także inne właściwości promieniowania, takie jak długość fali, amplituda i jakie cząstki je reprezentują. Dlatego wartość liczbową dawki pochłoniętej mnoży się przez współczynnik jakości promieniowania.
Więc, na przykład, wszystkie inne czynniki są takie same, pochłonięty efekt cząstek alfa będzie dwadzieścia razy silniejszy niż ta sama dawka promieniowania gamma. Ponadto konieczne jest uwzględnienie współczynnika tkankowego, który pokazuje, jak narządy reagują na promieniowanie. W związku z tym w radiobiologii stosuje się dawkę równoważną, a w medycynie pracy (w celu normalizacji narażenia na promieniowanie) dawkę skuteczną.
Stała słoneczna
Istnieje teoria, że życie na naszej planecie powstało z powodu promieniowania słonecznego. Jednostkami miary promieniowania od gwiazdy są kalorie i waty podzielone przez jednostkę czasu. Podjęto taką decyzję, ponieważ ilość promieniowania słonecznego zależy od ilości ciepła odbieranego przez obiekty i intensywności, z jaką ono pochodzi. Tylko pół milionowej całkowitej ilości wyemitowanej energii dociera do Ziemi.
Promieniowanie gwiazd rozchodzi się w kosmosie z prędkością światła i wchodzi w naszą atmosferę w postaci promieni. Widmo tego promieniowania jest dość szerokie – od „białego szumu”, czyli fal radiowych, po promienie rentgenowskie. Cząsteczki, które również dogadują się z promieniowaniem, to protony, ale czasami mogą być elektrony (jeśli uwolnienie energii było duże).
Promieniowanie otrzymywane ze Słońca jest siłą napędową wszystkich procesów życiowych naplaneta. Ilość otrzymywanej energii zależy od pory roku, pozycji gwiazdy nad horyzontem oraz przejrzystości atmosfery.
Wpływ promieniowania na żywe istoty
Jeżeli żywe tkanki o tych samych właściwościach zostaną napromieniowane różnymi rodzajami promieniowania (o tej samej dawce i intensywności), wyniki będą się różnić. Dlatego do określenia konsekwencji nie wystarczy sama dawka pochłonięta lub ekspozycyjna, jak ma to miejsce w przypadku obiektów nieożywionych. Na scenie pojawiają się jednostki promieniowania przenikliwego, takie jak siwerty remy i szarości, które wskazują równoważną dawkę promieniowania.
Ekwiwalent to dawka pochłonięta przez żywą tkankę i pomnożona przez współczynnik warunkowy (tabelowy), który uwzględnia, jak niebezpieczny jest ten lub inny rodzaj promieniowania. Najczęściej stosowaną miarą jest siwert. Jeden siwert to sto remów. Im wyższy współczynnik, tym bardziej niebezpieczne promieniowanie. Tak więc dla fotonów jest to jeden, a dla neutronów i cząstek alfa dwadzieścia.
Od czasu wypadku w elektrowni jądrowej w Czarnobylu w Rosji i innych krajach WNP szczególną uwagę zwrócono na poziom narażenia ludzi na promieniowanie. Równoważna dawka z naturalnych źródeł promieniowania nie powinna przekraczać pięciu milisiwertów rocznie.
Działanie radionuklidów na obiekty nieożywione
Cząstki radioaktywne niosą ładunek energii, który przenoszą na materię, kiedy się z nią zderzają. A im więcej cząstek wchodzi w kontakt na swojej drodzepewna ilość materii, tym więcej energii otrzyma. Jego ilość szacowana jest w dawkach.
- Dawka pochłonięta to ilość promieniowania radioaktywnego, która została odebrana przez jednostkę substancji. Jest mierzony w szarościach. Wartość ta nie uwzględnia faktu, że wpływ różnych rodzajów promieniowania na materię jest różny.
- Dawka naświetlania - jest to dawka pochłonięta, ale uwzględniająca stopień jonizacji substancji pod wpływem działania różnych cząstek radioaktywnych. Jest mierzony w kulombach na kilogram lub rentgenach.
