Что представляет собой гамма излучение

Что представляет собой гамма излучение

Ионизирующее излучение делится на электромагнитное (фотонное) и корпускулярное. К корпускулярного относятся: альфа-частицы, бета-частицы, протоны, нейтроны и пр. К фотонному: гамма-лучи и рентгеновское излучение.

Гамма-излучение – это коротковолновое электромагнитное излучение, которое по своим свойствам подобно рентгеновскому, однако имеет значительно большую энергию и скорость (примерно равная скорости света).

— источники ионизирующего излучения природного происхождения (радиоактивные руды и минералы, содержащие уран, торий, актиноуран, другие долгоживущие радионуклиды, не входящие в естественные радиоактивные ряды, например калий ( 40 К), рубидий ( 87 Rb), гадолиний ( 152 Gd), гафний ( 174 Hf)

— источники ионизирующего излучения искусственного происхождения (ядерные станции, ускорители и т.д.).

Гамма-лучи имеют наибольшую проникающую способность всех видов ионизирующего излучения. Соответственно, от них труднее защититься.

Чем опасны гамма-лучи?

Естественное гамма-излучение вреда для здоровья человека практически не несет, т.к. оно минимально. Совсем другое – искусственные источники.

Благодаря чрезвычайно высокой проникающей способности, гамма-лучи легко проникают в живые клетки, вызывая их повреждение. При взаимодействии с клетками организма происходит резкое возбуждение атомов, их ионизация, в результате чего – начинает меняться структура молекул, возникают различные патологии и заболевания.

Наиболее уязвимыми к атаке гамма-лучей являются клетки кроветворной системы, пищеварительного тракта, лимфатических желез, половых органов и волосяных фолликул.

Где применяется гамма-излучение?

Гамма-излучение применяют при стерилизации некоторых продуктов, медицинских инструментов, оборудования. Благодаря гамма-лучам определяют глубину скважин и устанавливают залегающие почвы в геологии (γ-каротаж). Кроме того, гамма-излучение используется в науке, технике, энергетике, медицине и тому подобное.

Как защитить себя от облучения?

Защитить персонал от облучения искусственными источниками помогут классические методы защиты – временем, количеством, расстоянием. Это означает, что время работы в опасных местах должно быть ограничено. Кроме того, в случае необходимости должны применяться защитные материалы, такие как свинец, бетон, свинцовое стекло, сталь, обедненный уран и тому подобное. Пригодятся также средства индивидуальной защиты, манипуляторы, дистанционные инструменты.

Лучшим барьером для гамма-лучей является свинец, но его использование ограничивает низкая температура плавления. Поэтому в горячих точках чаще всего применяют вольфрам, тантал и железо.

Что касается защиты населения, то люди в первую очередь должны обращать внимание на подозрительные предметы с пометкой «радиационная опасность». При обнаружении таких предметов – ни в коем случае нельзя их трогать, следует как можно быстрее отойти на максимально возможное расстояние и сразу же оповестить правоохранительные органы. В основном опасные находки встречаются в местах скопления металлолома, на мусорниках, свалках, заброшенных военных объектах.

При возникновении радиационных аварий, наиболее действенной защитой от внешнего гамма-излучения являются специальные укрытия, при их отсутствии – подвалы домов. Чем толще стены, тем надежнее укрытие. Подвал многоэтажного дома способен ослабить действие ионизирующего излучения в 1000 раз.

Редакция сайта Uatom.org

Гамма-излучение

Гамма-излучение представляет собой электромагнитное излучение, которое принадлежит к высокочастотной части спектра волн. Гамма-излучение имеет более короткую длину волны и граничит на шкале электромагнитных волн с рентгеновскими лучами. Впервые было открыто физиком П.Вилларом в далеком 1900 году в ходе излучения радия. Гамма-излучение относится к ионизирующим излучениям, взаимодействие которых с веществом приводит к образованию ионов. Основными источниками гамма-излучения являются искусственные и естественные радиоактивные изотопы цезия, радия и прочих элементов.

Характерные свойства

Гамма-излучение –– поток фотонов, которые имеют высокую энергию. Гамма-излучение не отклоняется в магнитном поле и не имеет электрического заряда. Его частота отвечает скоростям электромагнитных процессов, которые протекают с участием элементарных частиц и внутри атомных ядер. Гамма-излучение обладает большей проникающей способностью, чем α- и β-излучение, то есть способно проходить через вещество без ослабления. При взаимодействии Гамма-излучения с веществом возникают следующие важные процессы — Комптон-эффект, фотоэлектрическое поглощение и образование пар «позитрон-электрон».

Влияние на организм человека

Действие гамма-излучения на человеческий организм аналогично действию других ионизирующих излучений, то есть вызывает лучевое поражение (в зависимости от дозы) вплоть до летального исхода. Разные клетки организма ведут себя по-разному в γ-лучах. Характер влияния гамма-излучения зависит от пространственных особенностей излучения и энергии γ-квантов. Однократное облучение незначительной дозой не наносит разрушительного воздействия на клетку организма. Поэтому гамма-излучение используется в радиационной химии, технике, сельском хозяйстве, медицине, пищевой промышленности и прочих областях.

• Договор технического обслуживания медицинской техники
• Безопасность в рентгенкабинете
• Общий дозиметрический контроль

Обратная связь

Нужна консультация?
Позвоните нам по номеру
+7 (495) 323–77–55 или оставьте свои контакты и мы вам перезвоним

Фотографии

Что представляет собой гамма излучение

Гамма-излучение (γ-излучение) – электромагнитное излучение, принадлежащее наиболее высокочастотной (коротковолновой) части спектра электромагнитных волн. Приведем классификацию электромагнитных волн:

Название	Длина волны, м	Частота, Гц
радиоволны	3·10 5 — 3	10 3 — 10 8
микроволны	3 — 3·10 -3	10 8 — 10 11
инфракрасное излучение	3·10 -3 — 8·10 -7	10 11 — 4 . 10 14
видимый свет	8·10 -7 — 4·10 -7	4·10 14 — 8·10 14
ультрафиолетовое излучение	4·10 -7 — 3·10 -9	8·10 14 — 10 17
рентгеновское излучение	3·10 -9 — 10 -10	10 17 — 3·10 18
гамма-излучение	< 10 -10	> 3·10 18

На шкале электромагнитных волн гамма-излучение соседствует с рентгеновскими лучами, но имеет более короткую длину волны. Первоначально термин “гамма-излучение” относился к тому типу излучения радиоактивных ядер, который не отклонялся при прохождении через магнитное поле, в отличие от α- и β-излучений.
Условно верхней границей длин волн гамма-излучения, отделяющей его от рентгеновского излучения, можно считать величину 10 -10 м. При столь малых длинах волн первостепенное значение имеют корпускулярные свойства излучения. Гамма-излучение представляет собой поток частиц — гамма-квантов или фотонов, с энергиями Е = hν (h – постоянная Планка, равная 4.14·10 -15 эВ . сек, ν – частота электромагнитных колебаний). Фотоны с энергиями Е > 10 кэВ относят к гамма-квантам. Между длиной волны λ гамма-излучения и его частотой ν существует то же соотношение, что и для других типов электромагнитных волн:

ν·λ = с (с – скорость света).

Частота гамма-излучения (> 3·10 18 Гц) отвечает скоростям электромагнитных процессов, протекающих внутри атомных ядер и с участием элементарных частиц. Поэтому источниками гамма-излучения могут быть атомные ядра и частицы, а также ядерные реакции и реакции между частицами, в частности аннигиляция пар частица-античастица. И наоборот, гамма-излучение может поглощаться атомными ядрами и способно вызывать превращения частиц. Изучение спектров ядерного гамма-излучения и гамма-излучения, возникающего в процессах взаимодействия частиц, дает важную информацию о структуре этих микрообъектов.
Гамма-излучение может также возникать при торможении быстрых заряженных частиц в среде (тормозное гамма-излучение) или при их движении в сильных магнитных полях (синхротронное излучение).
Источниками гамма-излучения являются также процессы в космическом пространстве. Космические гамма-лучи приходят от пульсаров, радиогалактик, квазаров, сверхновых звёзд.
Гамма-излучение ядер испускается при переходах ядра из состояния с большей энергией в состояние с меньшей энергией, и энергия испускаемого гамма-кванта с точностью до незначительной энергии отдачи ядра равна разности энергий этих состояний (уровней) ядра. Энергия ядерного гамма-излучения обычно лежит в интервале от нескольких кэВ до нескольких МэВ и спектр этого излучения линейчатый, т. е. состоит из ряда дискретных линий. Изучение спектров ядерного гамма-излучения позволяет определить энергии состояний (уровней) ядра.
При распадах частиц и реакциях с их участием обычно испускаются гамма-кванты с бoльшими энергиями — десятки-сотни МэВ.
Гамма-излучение, образующееся при прохождении быстрых заряженных частиц через вещество, вызывается их торможением в кулоновском поле ядер вещества. Тормозное гамма-излучение имеет сплошной, спадающий с ростом энергии спектр, верхняя граница которого совпадает с кинетической энергией заряженной частицы. На ускорителях заряженных частиц получают тормозное гамма-излучение с энергиями до нескольких десятков ГэВ и более.
Гамма-излучение можно получить при соударении электронов большой энергии от ускорителей с интенсивными пучками видимого света, создаваемых лазерами. При этом электрон передает свою энергию световому фотону, который превращается в гамма-квант. Аналогичное явление может иметь место и в космическом пространстве в результате соударений фотонов с большой длиной волны с быстрыми электронами, ускоренными электромагнитными полями космических объектов.
Гамма-излучение обладает большой проникающей способностью, т. е. может проходить сквозь большие толщи вещества. Интенсивность узкого пучка моноэнергетических гамма-квантов падает экспоненциально с ростом проходимого им в веществе расстояния. Основные процессы взаимодействия гамма-излучения с веществом — фотоэлектрическое поглощение (фотоэффект), комптоновское рассеяние (комптон-эффект) и образование пар электрон-позитрон. При фотоэффекте гамма-квант выбивает из атома один из его электронов, а сам исчезает. При комптон-эффекте гамма-квант рассеивается на одном из слабо связанных с атомом или свободных электронов вещества. Если энергия гамма-кванта превышает 1.02 МэВ, то возможно его превращение в электрическом поле ядер в пару электрон-позитрон (процесс обратный аннигиляции).

Рис. Зависимость полного коэффициента поглощения гамма-излучения в свинце и алюминии от энергии (сплошные линии). Поглощение за счёт фотоэффекта в алюминии пренебрежимо мало при рассматриваемых энергиях. Пунктирные линии − отдельные вклады, вносимые в полный коэффициент поглощения фотоэффектом, комптоновским рассеянием, рождением пар для свинца.

Гамма-излучение используется в технике (напр., дефектоскопия), радиационной химии (для инициирования химических превращений, напр., при полимеризации), сельском хозяйстве и пищевой промышленности (мутации для генерации хозяйственно-полезных форм, стерилизация продуктов), в медицине (стерилизация помещений, предметов, лучевая терапия) и др.

Гамма-излучение

Га́мма-излуче́ние ( γ \gamma γ -излучение), коротковолновое электромагнитное излучение , принадлежащее к наиболее высокочастотной части спектра электромагнитных волн . Возникает при распаде атомных ядер и элементарных частиц и способно вызывать их превращения.

Гамма-излучение открыто в 1900 г. П. Вилларом как составляющая излучения радиоактивных ядер, которая в отличие от α \alpha α — и β \beta β -излучений не отклоняется магнитным полем . В 1914 г. Э. Резерфорд и Э. Андраде в опытах по дифракции на кристалле гамма-излучения доказали его электромагнитную природу.

На шкале электромагнитных волн гамма-излучение соседствует с рентгеновским излучением , но имеет более короткую длину волны: λ ≤ 1 0 − 10 \lambda \le 10^ λ ≤ 1 0 − 10 м. При столь малых значениях длины волны на первый план выходят корпускулярные свойства гамма-излучения, его можно рассматривать как поток частиц ( гамма-квантов ). Их энергия, как и энергия других фотонов , определяется соотношением E = h ν = h c / λ E = h\nu = hc/\lambda E = h ν = h c / λ , где h h h – постоянная Планка , ν \nu ν – частота электромагнитных волн, c c c – скорость света .

Источники гамма-излучения

Частота гамма-излучения превышает 3 ⋅ 1 0 18 3\cdot10^ 3 ⋅ 1 0 18 Гц, что соответствует скоростям электромагнитных процессов, протекающих внутри атомных ядер и адронов . Поэтому источниками гамма-излучения могут быть атомные ядра и частицы, а также ядерные реакции и реакции между частицами, в частности аннигиляция пар частица–античастица . И наоборот, гамма-излучение может поглощаться атомными ядрами, что способствует превращению частиц.

Гамма-излучение ядер испускается при переходах ядра из состояний с большей энергией в состояния с меньшей энергией. Энергии испускаемых гамма-квантов с точностью до энергии отдачи ядра (незначительная величина) равны разностям энергий этих состояний (уровней) ядра. Рис. 1. Энергетический спектр гамма-квантов, испускаемых при распаде возбуждённого ядра урана-238 (238U). Спектр получен по данным исследований Ричарда Даймонда и Фрэнка Стивенса в 1967 г. Репродукция иллюстрации из книги: Бор О., Моттельсон Б. Структура атомного ядра. Том 2. Деформация ядер. Москва, 1977. Рис. 1. Энергетический спектр гамма-квантов, испускаемых при распаде возбуждённого ядра урана-238 (238U). Спектр получен по данным исследований Ричарда Даймонда и Фрэнка Стивенса в 1967 г. Репродукция иллюстрации из книги: Бор О., Моттельсон Б. Структура атомного ядра. Том 2. Деформация ядер. Москва, 1977. Энергии ядерного гамма-излучения обычно лежат в интервале от нескольких кэВ до 8–10 МэВ; спектр этого излучения линейчатый, т. е. состоит из ряда дискретных линий. Изучение спектров ядерного гамма-излучения позволяет определить энергии уровней ядра (рис. 1). При распадах частиц и реакциях с их участием испускаются гамма-кванты с бóльшими энергиями: десятки–сотни мегаэлектронвольт. Изучение спектров ядерного гамма-излучения и гамма-излучения, возникающего в процессах взаимодействия частиц, даёт важную информацию о структуре этих микрообъектов.

Гамма-излучение возникает также при торможении быстрых заряженных частиц в кулоновском поле ядер и электронов вещества (тормозное гамма-излучение) или при их движении в сильных магнитных полях ( синхротронное излучение ). Тормозное гамма-излучение имеет сплошной, спадающий с ростом энергии спектр, верхняя граница которого совпадает с кинетической энергией заряженной частицы. На ускорителях заряженных частиц получают тормозное гамма-излучение с энергиями до нескольких десятков ГэВ и более.

Источниками гамма-излучения являются также процессы, происходящие в космическом пространстве . Космические гамма-лучи приходят от пульсаров , радиогалактик , квазаров , сверхновых звёзд .

Гамма-излучение можно получить при соударении электронов большой энергии, получаемых на ускорителе, с интенсивными пучками видимого света , создаваемыми лазерами . При этом электрон передаёт свою энергию световому фотону, который превращается в гамма-квант. Аналогичное явление может иметь место и в космическом пространстве в результате соударений фотонов с большой длиной волны с быстрыми электронами, ускоренными электромагнитными полями космических объектов.

Взаимодействие с веществом

Рис. 2. Полный коэффициент поглощения в свинце гамма-квантов с энергиями от 10 кэВ до 10 МэВ и вклады в этот коэффициент различных процессов взаимодействия гамма-квантов с веществом. Рис. 2. Полный коэффициент поглощения в свинце гамма-квантов с энергиями от 10 кэВ до 10 МэВ и вклады в этот коэффициент различных процессов взаимодействия гамма-квантов с веществом. Гамма-излучение обладает большой проникающей способностью, т. е. может проходить сквозь значительную толщину вещества. Интенсивность I ( x ) I(x) I ( x ) узкого пучка моноэнергетических гамма-квантов для не очень больших x x x падает экспоненциально с ростом x x x : I ( x ) = I ( 0 ) ⋅ e – μ x , I(x) = I(0) \cdot e^<–\mu x>, I ( x ) = I ( 0 ) ⋅ e – μx , где μ \mu μ – полный коэффициент поглощения, выраженный в см –1 , если x x x измеряется в сантиметрах. Основными процессами взаимодействия гамма-излучения с веществом являются фотоэлектрическое поглощение ( фотоэффект ), комптоновское рассеяние ( эффект Комптона ) и образование пар электрон–позитрон. При фотоэффекте гамма-квант выбивает из атома один из его электронов, а сам исчезает. При комптон-эффекте гамма-квант рассеивается на одном из слабо связанных с атомом или свободных электронов вещества. Если энергия гамма-кванта превышает 1,02 МэВ, то в электрическом поле ядер возможно его превращение в пару электрон–позитрон (процесс, обратный аннигиляции электрона и позитрона). Каждый из этих трёх процессов характеризуется своим коэффициентом поглощения: μ ф \mu_ μ ф ​ (фотоэффект), μ К \mu_ μ К ​ (эффект Комптона), μ п \mu_ μ п ​ (образование пар). Полный коэффициент поглощения является суммой этих коэффициентов: μ = μ ф + μ К + μ п \mu = \mu_ + \mu_ + \mu_ μ = μ ф ​ + μ К ​ + μ п ​ (рис. 2).

Применение гамма-излучения

Гамма-излучение широко используется в различных областях человеческой деятельности, таких как дефектоскопия , таможенный контроль , радиационная химия (инициирование химических превращений, например при полимеризации ), сельское хозяйство (мутации, вызванные воздействием гамма-излучения, применяют для генерации хозяйственно-полезных форм), пищевая промышленность ( стерилизация продуктов), медицина ( стерилизация помещений, предметов, лучевая терапия ) и др.

Воздействие на организм

Гамма-излучение воздействует на живые клетки подобно другим видам ионизирующих излучений . Организмы подвергаются постоянному воздействию гамма-излучения, входящего в состав космических лучей , а также испускаемого радиоактивными элементами, находящимися в рассеянном виде в почве, горных породах , атмосфере и воде. Основными источниками гамма-излучения естественного происхождения являются радиоактивные изотопы 226 Ra , ^\text, 226 Ra , 60 Co ^\text 60 Co и 137 Cs . ^\text. 137 Cs . Поскольку интенсивность всех этих источников гамма-излучения невелика, они не представляют прямой опасности для живых организмов.

Искусственными источниками гамма-излучения являются главным образом ускорители электронов ( бетатрон , линейные ускорители электронов и др.), отходы атомных электростанций и радиоактивные заражения местности, возникшие в результате испытаний ядерного оружия . Воздействие гамма-излучения на живой организм является результатом столкновения вторичного электрона или другой заряженной частицы, рождаемой гамма-квантом, с клетками организма. Эффекты такого воздействия общие для всех видов радиоактивного излучения – могут возникать изменения молекул тканей организма. Важным обстоятельством является то, что, вследствие высокой проникающей способности гамма-излучения, оно воздействует на весь организм.

Среднегодовая эквивалентная доза излучения , получаемая человеком от естественного радиационного фона и искусственных источников излучения, составляет примерно 3,2 мЗв. Из них около 75 % приходится на воздействие природного радиационного фона и 20 % на воздействие излучений в ходе медицинских исследований, включающих диагностику и лечение. В последнем виде облучения основную роль играет рентгеновское и гамма-излучение.

Опубликовано 6 марта 2023 г. в 17:18 (GMT+3). Последнее обновление 6 марта 2023 г. в 17:18 (GMT+3). Связаться с редакцией