Viime vuosisadan puolivälistä lähtien tieteeseen on tullut uusi sana - säteily. Sen löytö teki vallankumouksen fyysikkojen mielissä ympäri maailmaa ja antoi hylätä osan newtonilaisista teorioista ja tehdä rohkeita oletuksia maailmankaikkeuden rakenteesta, sen muodostumisesta ja paikastamme siinä. Mutta se on kaikki asiantuntijoille. Kaupunkilaiset vain huokaisevat ja yrittävät koota yhteen niin erilaisia tietoja tästä aiheesta. Prosessia mutkistaa se, että säteilyn mittayksiköitä on melko vähän, ja ne kaikki ovat kelvollisia.
Terminologia
Ensimmäinen termi, johon tutustutaan, on itse asiassa säteily. Tämä on pienimpien hiukkasten, kuten elektronien, protonien, neutronien, heliumatomien ja muiden aineiden, säteilyprosessille annettu nimi. Hiukkastyypistä riippuen säteilyn ominaisuudet eroavat toisistaan. Säteilyä havaitaan joko aineiden hajoamisen aikana yksinkertaisemmiksi tai niiden synteesin aikana.
Säteilyyksiköt ovat tavanomaisia käsitteitä, jotka osoittavat kuinka monta alkuainehiukkasta vapautuu aineesta. Tällä hetkellä fysiikka toimii perheessäeri yksiköitä ja niiden yhdistelmiä. Tämän avulla voit kuvata erilaisia aineen kanssa tapahtuvia prosesseja.
Radioaktiivinen hajoaminen on mieliv altainen muutos epävakaiden atomiytimien rakenteessa vapauttamalla mikrohiukkasia.
Vaimenemisvakio on tilastollinen käsite, joka ennustaa atomin tuhoutumisen todennäköisyyden tietyn ajan kuluessa.
Puoliintumisaika on ajanjakso, jonka aikana puolet aineen kokonaismäärästä hajoaa. Joillekin elementeille se lasketaan minuuteissa, kun taas toisissa se on vuosia ja jopa vuosikymmeniä.
Miten säteily mitataan
Säteilyyksiköt eivät ole ainoita, joita käytetään radioaktiivisten aineiden ominaisuuksien arvioinnissa. Niiden lisäksi käytetään seuraavia suureita:
- säteilylähteen aktiivisuus- vuontiheys (ionisoivien hiukkasten lukumäärä pinta-alayksikköä kohti)
Lisäksi säteilyn vaikutusten kuvauksessa eläviin ja elottomiin esineisiin on eroja. Joten jos aine on eloton, siihen sovelletaan käsitteitä:
- absorboitunut annos;- altistusannos.
Jos säteily vaikutti elävään kudokseen, käytetään seuraavia termejä:
- ekvivalenttiannos;
- efektiivinen ekvivalenttiannos;- annosnopeus.
Säteilyn mittayksiköt ovat, kuten edellä mainittiin, ehdollisia numeerisia arvoja, jotka tiedemiehet ovat omaksuneet helpottamaan laskelmia ja rakentamaan hypoteeseja ja teorioita. Ehkä siksi ei ole olemassa yhtä yleisesti hyväksyttyä mittayksikköä.
Curie
Yksi säteilyn yksiköistä on curie. Se ei kuulu järjestelmään (ei kuulu SI-järjestelmään). Venäjällä sitä käytetään ydinfysiikassa ja lääketieteessä. Aineen aktiivisuus on yhtä kuin yksi curie, jos siinä tapahtuu 3,7 miljardia radioaktiivista hajoamista sekunnissa. Toisin sanoen voimme sanoa, että yksi curie vastaa kolmea miljardia seitsemänsataa miljoonaa becquereliä.
Tämä luku johtui siitä, että Marie Curie (joka toi tämän termin tieteeseen) suoritti kokeita radiumilla ja otti sen hajoamisnopeuden perustana. Mutta ajan myötä fyysikot päättivät, että tämän yksikön numeerinen arvo on paremmin sidottu toiseen - becquereliin. Tämä mahdollisti jotkin virheet matemaattisissa laskelmissa.
Curien lisäksi voit usein löytää kerrannais- tai osakertoja, kuten:
- megacurie (vastaa 3,7 kertaa 10 becquerelien 16. potenssiin);
- kilocurie (3,7 tuhatta miljardia becquereliä);
- millicurie (37 miljoonaa becquereliä);- mikrocurie (37 tuhatta becquereliä).
Tällä yksiköllä voit ilmaista aineen tilavuuden, pinnan tai ominaisaktiivisuuden.
Becquerel
Säteilyannoksen becquerel-yksikkö on systeeminen ja sisältyy kansainväliseen yksikköjärjestelmään (SI). Se on yksinkertaisin, koska yhden becquerelin säteilyaktiivisuus tarkoittaa, että aineessa tapahtuu vain yksi radioaktiivinen hajoaminen sekunnissa.
Se sai nimensä ranskalaisen fyysikon Antoine Henri Becquerelin kunniaksi. Otsikko olihyväksytty viime vuosisadan lopulla ja sitä käytetään edelleen. Koska tämä on melko pieni yksikkö, desimaalietuliitteitä käytetään osoittamaan aktiivisuutta: kilo-, milli-, mikro- ja muut.
Viime aikoina ei-systeemisiä yksiköitä, kuten curie ja rutherford, on käytetty becquerelien kanssa. Yksi rutherford vastaa yhtä miljoonaa becquereliä. Tilavuus- tai pinta-aktiivisuuden kuvauksesta löytyy nimitykset becquerel per kilo, becquerel per meter (neliö tai kuutio) ja niiden erilaiset johdannaiset.
Röntgen
Säteilyn mittayksikkö, röntgen, ei myöskään ole systeeminen, vaikka sitä käytetään kaikkialla osoittamaan vastaanotetun gammasäteilyn altistusannosta. Yksi röntgen on yhtä suuri kuin sellainen säteilyannos, jolla yksi kuutiosentti ilmaa normaalissa ilmanpaineessa ja nollalämpötilassa kantaa 3,3(10-10) suuruisen varauksen. Tämä vastaa kahta miljoonaa ioniparia.
Huolimatta siitä, että Venäjän federaation lainsäädännön mukaan useimmat ei-systeemiset yksiköt ovat kiellettyjä, röntgensäteitä käytetään annosmittareiden merkinnässä. Mutta niiden käyttö lakkaa pian, koska oli käytännöllisempää kirjoittaa ja laskea kaikki harmaina ja sievertteinä.
Rad
Säteilyn mittayksikkö rad on SI-järjestelmän ulkopuolella ja on yhtä suuri kuin säteilymäärä, jolla energiajoulen miljoonasosa siirtyy yhteen grammaan ainetta. Eli yksi rad on 0,01 joulea ainetta kohti.
Energiaa imevä materiaali voi olla joko elävää kudosta tai muuta orgaanista jaepäorgaaniset aineet ja aineet: maa, vesi, ilma. Itsenäisenä yksikkönä rad otettiin käyttöön vuonna 1953 ja Venäjällä on oikeus käyttää fysiikassa ja lääketieteessä.
Harmaa
Tämä on toinen säteilytason mittayksikkö, jonka kansainvälinen yksikköjärjestelmä tunnustaa. Se heijastaa absorboitunutta säteilyannosta. Aineen katsotaan saaneen yhden harmaan annoksen, jos säteilyn mukana siirtynyt energia on yksi joule kilogrammaa kohti.
Tämä yksikkö sai nimensä englantilaisen tiedemiehen Lewis Grayn kunniaksi ja otettiin virallisesti käyttöön tieteessä vuonna 1975. Sääntöjen mukaan yksikön koko nimi kirjoitetaan pienellä kirjaimella, mutta sen lyhenne on isolla kirjaimella. Yksi harmaa vastaa sataa radia. Yksinkertaisten yksiköiden lisäksi tieteessä käytetään myös moni- ja osamonivastineita, kuten kilogray, megagray, desigray, centigray, mikroharmaa ja muut.
Sievert
Sievertin säteilyyksikköä käytetään kuvaamaan efektiivisiä ja ekvivalentteja säteilyannoksia, ja se on myös osa SI-järjestelmää, kuten harmaa ja becquerel. Tieteessä käytetty vuodesta 1978. Yksi sievert on yhtä suuri kuin energia, joka absorboituu kilogrammaan kudosta yhden gammasäteilyn kuumentamisen jälkeen. Yksikön nimi oli ruotsalaisen tiedemiehen Rolf Sievertin kunniaksi.
Sievertit ja harmaat ovat määritelmän mukaan yhtä suuret, eli vastaavat ja absorboituneet annokset ovat samankokoisia. Mutta niiden välillä on silti ero. Kun määritetään ekvivalenttiannostaon tarpeen ottaa huomioon säteilyn määrän lisäksi myös muut ominaisuudet, kuten aallonpituus, amplitudi ja mitkä hiukkaset sitä edustavat. Siksi absorboituneen annoksen numeerinen arvo kerrotaan säteilyn laatukertoimella.
Joten esimerkiksi kaikkien muiden asioiden ollessa sama, alfahiukkasten absorboituva vaikutus on kaksikymmentä kertaa voimakkaampi kuin sama gammasäteilyannos. Lisäksi on otettava huomioon kudoskerroin, joka osoittaa, kuinka elimet reagoivat säteilyyn. Siksi radiobiologiassa käytetään ekvivalenttiannosta ja työterveydessä efektiivistä annosta (säteily altistuksen normalisoimiseksi).
Aurinkoenergiavakio
On olemassa teoria, jonka mukaan elämä planeetallemme syntyi auringon säteilyn seurauksena. Tähden säteilyn mittayksiköt ovat kalorit ja watit jaettuna aikayksiköllä. Tämä päätettiin, koska Auringon säteilyn määrä määräytyy esineiden vastaanottaman lämmön määrän ja intensiteetin mukaan. Vain puoli miljoonasosa säteilevän energian kokonaismäärästä saavuttaa maan.
Tähdistä tuleva säteily etenee avaruudessa valon nopeudella ja tulee ilmakehämme säteiden muodossa. Tämän säteilyn spektri on melko laaja - "valkoisesta kohinasta", eli radioaalloista, röntgensäteisiin. Hiukkaset, jotka myös tulevat toimeen säteilyn kanssa, ovat protoneja, mutta joskus niissä voi olla elektroneja (jos energian vapautuminen oli suurta).
Auringosta saatu säteily on kaikkien elävien prosessien liikkeellepaneva voimaplaneetta. Saamamme energian määrä riippuu vuodenajasta, tähden sijainnista horisontin yläpuolella ja ilmakehän läpinäkyvyydestä.
Säteilyn vaikutus eläviin olentoihin
Jos eläviä kudoksia, joilla on samat ominaisuudet, säteilytetään erityyppisellä säteilyllä (samalla annoksella ja intensiteetillä), tulokset vaihtelevat. Siksi seurausten määrittämiseksi pelkkä absorboitunut tai altistuva annos ei riitä, kuten elottomien esineiden tapauksessa. Näytölle ilmestyy läpäisevän säteilyn yksiköitä, kuten sievert rems ja gray, jotka osoittavat ekvivalentin säteilyannoksen.
Ekvivalentti on elävän kudoksen absorboima annos kerrottuna ehdollisella (taulukko)kertoimella, joka ottaa huomioon, kuinka vaarallista tämän tai toisen tyyppinen säteily on. Yleisimmin käytetty mitta on sievert. Yksi sievert on yhtä kuin sata remia. Mitä korkeampi kerroin, sitä vaarallisempi säteily on vastaavasti. Joten fotoneilla tämä on yksi ja neutroneilla ja alfahiukkasilla se on kaksikymmentä.
Venäjällä ja muissa IVY-maissa Tšernobylin ydinvoimalassa sattuneen onnettomuuden jälkeen on kiinnitetty erityistä huomiota ihmisten säteily altistustasoon. Luonnollisten säteilylähteiden ekvivalenttiannos ei saa ylittää viittä millisievertiä vuodessa.
Radionuklidien vaikutus elottomiin esineisiin
Radioaktiivisilla hiukkasilla on energiavaraus, jonka ne siirtävät aineeseen törmätessään siihen. Ja mitä enemmän hiukkasia joutuu kosketuksiin matkallaantietyn määrän ainetta, sitä enemmän energiaa se vastaanottaa. Sen määrä on arvioitu annoksina.
- Absorboitunut annos on radioaktiivisen säteilyn määrä, jonka aineyksikkö vastaanotti. Se mitataan harmaina. Tässä arvossa ei oteta huomioon sitä tosiasiaa, että erityyppisten säteilyjen vaikutus aineeseen on erilainen.
- Altistusannos - on absorboitunut annos, mutta ottaen huomioon aineen ionisaatioaste erilaisten radioaktiivisten hiukkasten vaikutuksesta. Se mitataan kuloneina kilogrammaa kohden tai roentgeeneinä.
