از اواسط قرن گذشته، واژه جدیدی وارد علم شده است - تشعشع. کشف آن انقلابی در ذهن فیزیکدانان سراسر جهان ایجاد کرد و اجازه داد برخی از نظریه های نیوتنی را کنار بگذارند و فرضیات جسورانه ای در مورد ساختار جهان، شکل گیری آن و جایگاه ما در آن ایجاد کنند. اما این همه برای متخصصان است. مردم شهر فقط آه می کشند و سعی می کنند چنین دانش ناهمگونی را در مورد این موضوع جمع آوری کنند. پیچیدگی فرآیند این واقعیت است که تعداد کمی واحد اندازه گیری تشعشع وجود دارد و همه آنها واجد شرایط هستند.
اصطلاحات
اولین اصطلاحی که باید با آن آشنا شد در واقع تشعشع است. این نامی است که به فرآیند تابش برخی مواد از کوچکترین ذرات مانند الکترون، پروتون، نوترون، اتم هلیوم و غیره داده شده است. بسته به نوع ذره، خواص تابش با یکدیگر متفاوت است. تشعشع یا در هنگام تجزیه مواد به مواد ساده تر یا در طول سنتز آنها مشاهده می شود.
واحدهای تشعشع مفاهیم متعارفی هستند که نشان می دهد چند ذره بنیادی از ماده آزاد می شود. در حال حاضر فیزیک روی یک خانواده کار می کندواحدهای مختلف و ترکیب آنها این به شما امکان می دهد فرآیندهای مختلفی را که با ماده اتفاق می افتد توصیف کنید.
واپاشی رادیواکتیو یک تغییر دلخواه در ساختار هسته های اتمی ناپایدار با آزاد کردن ریزذرات است.
ثابت واپاشی یک مفهوم آماری است که احتمال نابودی اتم را در یک دوره زمانی معین پیش‌بینی می‌کند.
نیمه عمر دوره زمانی است که در طی آن نیمی از مقدار کل یک ماده تجزیه می شود. برای برخی از عناصر، در دقیقه محاسبه می شود، در حالی که برای برخی دیگر سال ها و حتی دهه ها است.
تشعشع چگونه اندازه گیری می شود
واحدهای تشعشعی تنها واحدهایی نیستند که برای ارزیابی خواص مواد رادیواکتیو استفاده می شوند. علاوه بر آنها، مقادیری مانند:
- فعالیت منبع تابش؛- چگالی شار (تعداد ذرات یونیزه کننده در واحد سطح) استفاده می شود.
علاوه بر این، در توصیف تأثیر تشعشعات بر اجسام زنده و غیر زنده تفاوت وجود دارد. بنابراین، اگر ماده بی جان است، پس مفاهیم در مورد آن صدق می کند:
- دوز جذبی؛- دوز مواجهه.
اگر تشعشع بر بافت زنده تأثیر بگذارد، از اصطلاحات زیر استفاده می شود:
- دوز معادل؛
- دوز معادل موثر؛- میزان دوز.
واحدهای اندازه گیری تشعشع، همانطور که در بالا ذکر شد، مقادیر عددی مشروط هستند که توسط دانشمندان برای تسهیل محاسبات و ایجاد فرضیه ها و تئوری ها اتخاذ شده اند. شاید به همین دلیل است که هیچ واحد اندازه گیری پذیرفته شده واحدی وجود ندارد.
کوری
یکی از واحدهای تشعشع کوری است. به سیستم تعلق ندارد (به سیستم SI تعلق ندارد). در روسیه از آن در فیزیک هسته ای و پزشکی استفاده می شود. فعالیت یک ماده برابر با یک کوری خواهد بود اگر 3.7 میلیارد واپاشی رادیواکتیو در آن در یک ثانیه رخ دهد. یعنی می توان گفت که یک کوری برابر با سه میلیارد و هفتصد میلیون بکرل است.
این عدد به این دلیل بود که ماری کوری (که این اصطلاح را وارد علم کرد) آزمایش‌های خود را روی رادیوم انجام داد و نرخ پوسیدگی آن را مبنا قرار داد. اما با گذشت زمان، فیزیکدانان به این نتیجه رسیدند که مقدار عددی این واحد بهتر است به دیگری - بکرل گره بخورد. این امکان جلوگیری از برخی اشتباهات در محاسبات ریاضی را فراهم کرد.
علاوه بر کری ها، اغلب می توانید چندین یا زیر چندگانه پیدا کنید، مانند:
- مگاکوری (برابر 3.7 برابر 10 به توان شانزدهم بکرل)؛
- کیلوکوری (3، 7 هزار میلیارد بکرل؛
- میلی‌کوری (37 میلیون بکرل)؛ - میکروکوری (37 هزار بکرل).
با استفاده از این واحد می توانید حجم، سطح یا فعالیت خاص یک ماده را بیان کنید.
بکرل
واحد دوز تابش بکرل سیستمیک است و در سیستم بین المللی واحدها (SI) گنجانده شده است. این ساده ترین است، زیرا فعالیت تشعشعی یک بکرل به این معنی است که در هر ثانیه فقط یک واپاشی رادیواکتیو در ماده وجود دارد.
نام خود را به افتخار آنتوان هانری بکرل، فیزیکدان فرانسوی گرفته است. عنوان بوددر پایان قرن گذشته مورد تایید قرار گرفت و هنوز هم استفاده می شود. از آنجایی که این یک واحد نسبتاً کوچک است، از پیشوندهای اعشاری برای نشان دادن فعالیت استفاده می‌شود: kilo-، milli-، micro- و غیره.
اخیراً واحدهای غیر سیستمی مانند کوری و رادرفورد همراه با بکرل استفاده شده است. یک رادرفورد برابر با یک میلیون بکرل است. در توصیف فعالیت حجمی یا سطحی، می توان نام های بکرل بر کیلوگرم، بکرل بر متر (مربع یا مکعب) و مشتقات مختلف آنها را یافت.
اشعه ایکس
واحد اندازه گیری تابش، اشعه ایکس، نیز سیستمیک نیست، اگرچه در همه جا برای نشان دادن دوز قرار گرفتن در معرض تابش گامای دریافتی استفاده می شود. یک رونتگن برابر با دز تابشی است که در آن یک سانتی‌متر مکعب هوا در فشار اتمسفر استاندارد و دمای صفر باری برابر با 3.3(1010) حمل می‌کند. این برابر با دو میلیون جفت یون است.
علیرغم این واقعیت که طبق قوانین فدراسیون روسیه اکثر واحدهای غیر سیستمی ممنوع هستند، از اشعه ایکس در علامت گذاری دزیمترها استفاده می شود. اما به زودی استفاده از آنها متوقف خواهد شد، زیرا نوشتن و محاسبه همه چیز به رنگ خاکستری و سیورت عملی تر است.
راد
واحد اندازه گیری تابش، راد، خارج از سیستم SI است و برابر با مقدار تابشی است که در آن یک میلیونیم ژول انرژی به یک گرم از یک ماده منتقل می شود. یعنی یک راد 0.01 ژول در هر کیلوگرم ماده است.
مواد جذب کننده انرژی می تواند بافت زنده یا سایر ارگانیک باشدمواد و مواد معدنی: خاک، آب، هوا. راد به عنوان یک واحد مستقل در سال 1953 معرفی شد و در روسیه حق استفاده در فیزیک و پزشکی را دارد.
خاکستری
این یکی دیگر از واحدهای اندازه گیری سطح تشعشع است که توسط سیستم بین المللی واحدها به رسمیت شناخته شده است. دوز جذب شده تابش را منعکس می کند. ماده ای در نظر گرفته می شود که دوز یک خاکستری دریافت کرده است اگر انرژی انتقال یافته با تابش برابر با یک ژول در کیلوگرم باشد.
این واحد به افتخار دانشمند انگلیسی لوئیس گری نام خود را گرفت و در سال 1975 رسماً وارد علم شد. طبق قوانین، نام کامل واحد با یک حرف کوچک نوشته می شود، اما علامت اختصاری آن با حروف بزرگ نوشته می شود. یک خاکستری برابر با صد راد است. علاوه بر واحدهای ساده، معادل‌های چندگانه و فرعی نیز در علم استفاده می‌شود، مانند کیلوگرم، مگا‌گری، دسی‌گری، سانتی‌گری، میکرو خاکستری و غیره.
Sievert
واحد سیورت تابش برای نشان دادن دوزهای موثر و معادل تابش استفاده می شود و همچنین مانند خاکستری و بکرل بخشی از سیستم SI است. از سال 1978 در علم استفاده می شود. یک سیورت برابر است با انرژی جذب شده توسط یک کیلوگرم بافت پس از قرار گرفتن در معرض یک بار حرارت دادن پرتو گاما. نام این واحد به افتخار رولف سیورت، دانشمند سوئدی بود.
طبق تعریف، سیورت ها و خاکستری ها مساوی هستند، یعنی دوزهای معادل و جذب شده دارای اندازه یکسانی هستند. اما هنوز بین آنها تفاوت وجود دارد. هنگام تعیین دوز معادللازم است نه تنها کمیت، بلکه سایر خصوصیات تابش، مانند طول موج، دامنه، و اینکه کدام ذرات آن را نشان می دهند، در نظر گرفت. بنابراین، مقدار عددی دوز جذب شده در ضریب کیفیت تابش ضرب می شود.
بنابراین، برای مثال، اگر همه چیزهای دیگر برابر باشند، اثر جذب شده ذرات آلفا بیست برابر قوی تر از همان دوز تابش گاما خواهد بود. علاوه بر این، لازم است ضریب بافت را نیز در نظر بگیریم که نشان می دهد اندام ها چگونه به تابش واکنش نشان می دهند. بنابراین، دوز معادل در رادیوبیولوژی و دوز موثر در بهداشت حرفه ای (برای عادی سازی قرار گرفتن در معرض تابش) استفاده می شود.
ثابت خورشیدی
نظریه ای وجود دارد مبنی بر اینکه حیات در سیاره ما به دلیل تشعشعات خورشیدی ظاهر شده است. واحدهای اندازه گیری تابش یک ستاره، کالری و وات تقسیم بر واحد زمان است. این تصمیم به این دلیل است که میزان تابش خورشید با مقدار گرمایی که اجسام دریافت می کنند و شدت آن تعیین می شود. تنها نیم میلیونم کل انرژی ساطع شده به زمین می رسد.
تشعشعات ستارگان با سرعت نور در فضا منتشر می شوند و به شکل پرتوهایی وارد جو ما می شوند. طیف این تابش بسیار گسترده است - از "نویز سفید"، یعنی امواج رادیویی، تا اشعه ایکس. ذراتی که همچنین با تابش همراه می شوند پروتون هستند، اما گاهی اوقات ممکن است الکترون وجود داشته باشد (اگر آزاد شدن انرژی زیاد بود).
تابش دریافتی از خورشید نیروی محرکه همه فرآیندهای زنده استسیاره. مقدار انرژی دریافتی ما به فصل، موقعیت ستاره بالای افق و شفافیت جو بستگی دارد.
تاثیر تابش بر موجودات زنده
اگر بافت های زنده با ویژگی های یکسان با انواع مختلف تابش (با دوز و شدت یکسان) تابش شوند، نتایج متفاوت خواهد بود. بنابراین، برای تعیین عواقب، فقط دوز جذب شده یا نوردهی کافی نیست، همانطور که در مورد اجسام بی جان است. واحدهای تشعشع نافذ در صحنه ظاهر می شوند، مانند سیورتس رم و خاکستری که نشان دهنده دوز معادل تابش است.
معادل دوز جذب شده توسط بافت زنده و ضرب در یک ضریب شرطی (جدول) است که میزان خطرناک بودن این یا آن نوع تشعشع را در نظر می گیرد. متداول ترین معیار مورد استفاده سیورت است. یک سیورت برابر با صد رم است. هر چه ضریب بیشتر باشد به ترتیب تشعشع خطرناکتر است. بنابراین، برای فوتون ها این یک است، و برای نوترون ها و ذرات آلفا بیست است.
از زمان حادثه در نیروگاه هسته ای چرنوبیل در روسیه و سایر کشورهای مستقل مشترک المنافع، توجه ویژه ای به سطح قرار گرفتن در معرض تشعشعات برای انسان شده است. دوز معادل از منابع تابش طبیعی نباید از پنج میلی‌سیورت در سال تجاوز کند.
عمل پرتوزا بر روی اجسام غیر زنده
ذرات رادیواکتیو حامل باری از انرژی هستند که هنگام برخورد با ماده به آن منتقل می کنند. و ذرات بیشتری در راه خود با آنها تماس پیدا می کنندمقدار معینی از ماده، انرژی بیشتری دریافت خواهد کرد. مقدار آن بر حسب دوز تخمین زده می شود.
- دز جذب شده مقدار تابش رادیواکتیو است که توسط یک واحد از یک ماده دریافت می شود. با رنگ خاکستری اندازه گیری می شود. این مقدار این واقعیت را در نظر نمی گیرد که تأثیر انواع مختلف تابش بر روی ماده متفاوت است.
- دوز مواجهه - دوز جذب شده است، اما با در نظر گرفتن درجه یونیزاسیون ماده از اثرات ذرات مختلف رادیواکتیو. بر حسب کولن بر کیلوگرم یا رونتگن اندازه گیری می شود.
