NATURALNE ŹRÓDŁA PROMIENIOWANIA
Promieniowanie
Promieniowanie to strumień cząstek (identycznych z atomami helu 2He), więc jest to promieniowanie korpuskularne. Wywołuje bardzo silną jonizację ośrodka i jest to jonizacja bezpośrednia, tzn. taka, która zchodzi w zwiazku bezpośrednich zderzeń z atomami lub cząsteczkami. Jedna cząsteczka o energii 4 MeV może wytworzyć w powietrzu 120000 par jonów. Biorąc pod uwagę wielkość cząstki i jej duży ładunek elektryczny stwierdzamy, że cząstki całą swoją energię zużywają na jonizację, w związku z czym jest tyo promieniowanie silnie pochłanialne przez materię - slabo przenikliwe.
Ilustruje to poniższa tabela (Tab.1.) podajaca maksymalny zasięg promieniowania w powietrzu, aluminium i tkance. Jak widać zasięg w powietrzu jest jest rzędu kilku centymetrów (do 10), a w tkance ułamków milimetra.
Tab.1.
Maksymalny zasięg R [cm] cząstek w zależności od energii.(folia)
Energia [ MeV] |
Powietrze |
Aluminium |
Tkanka |
0,1 |
0,11 |
0,0001 |
0,0001 |
0,5 |
0,31 |
0,0003 |
0,0003 |
1,0 |
0,50 |
0,0004 |
0,0005 |
2,0 |
0,97 |
0,0007 |
0,001 |
4,0 |
2,37 |
0,0016 |
0,003 |
6,0 |
4,37 |
0,0027 |
0,005 |
10,0 |
10,20 |
0,0062 |
0,011 |
Nie oznacza to jednak, że nie stanowi ono zagrożenia. Może być bardzo szkodliwe w przypadku wchłonięcia substancji promieniotwórczej wysyłającej to promieniowanie, gdyż tkanka może zostać poważnie uszkodzona, a nawet zniszczona w obszarze oddzaiaływania promieniowania.
Cząstki wraz z protonami i jądrami cięższych pierwiastków są składnikami pierwotnego promieniowania kosmicznego, a wówczas ich energie wynoszą miliardy, a nawet setki miliardów elektronovoltów. Można wyróżnić składową słoneczną promieniowania słonecznego, w której energie cząstek są już znacznie większe i wynoszą zwykle kilka MeV. Innym źródłem cząstek są niektóre izotopy najcięższych pierwiastków występujących na Ziemi. Energia cząstek a z tych źródeł wynosi zwykle kilka MeV. Niektóre z pierwiastków promieniotwórczych zostały wykorzystane przez człowieka jako paliwo reaktorów atomowych. Powstaje tam wiele promieniotwórczych pierwiastków, niekiedy bardzo aktywnych, których normalnie w przyrodzie nie spotykamy. Najpopularniejsze z nich to ameryk i pluton, oba stosowane w detektorach dymu, a pluton również w broni jądrowej.
Promieniowanie
Promieniowanie jest promieniowaniem korpuskularnym o ciągłym widmie energetycznym. Cząstki to elektrony (-) i pozytony (+) ale skąd się biorą w jądrach atomowych elektrony i pozytony, skoro jądra są zbudowane z protonów i neutronów?
Elektron powstaje w momencie przemiany neutronu w proton
nႮ p+-
a pozyton podczas przemiany protonu w neutron
pႮ n++
Promieniowanie , podobnie jak promieniowanie wywołuje jonizację bezpośrednią. Biorąc jednak pod uwagę promieniowanie i o tej samej energii stwierdzimy, że cząstki jako mniejsze i posiadające mniejszy ładunek elektryczny wywołują jonizacją znacznie mniejszą, ale zasięg jest znacznie większy (Tab.2.).
Najważniejsze zjawiska w oddziaływaniu promieni z materią, to: (jak poprzednio) jonizaczja bezpośrednia i (zupełnie nowe zjawisko) powstawanie promieniowania hamowania tworzące się poza jądrem, w wyniku oddziaływania elektronu z polem elektrycznym jądra. Jest to promieniowanie elektromagnetyczne. Cząstki zwane są szybkimi elektronami, gdy emitowane są przez nietrwałe jądra atomowe. Źródłem tego promieniowanioa są przede wszystkim naturalne pierwiastki promieniotwórcze, produkty rozpadu jąder atomowych w reaktorach jądrowych ale też stanowią one składnik wtórnego promieniowania kosmicznego. Szybkie elektrony mogą być stosunkowo szybko wytworzone przez człowieka. Elektrony przyspiesza się poprzez odpowiednio uformowane pole elektryczne i magnetyczne, np.: w akceleratorze elektronu zwanego betatronem. Szybkie elektrony są wykorzystywane w technice i medycynie, bezpośrednio jako cząstki jonizujące, bądź do wytwarzania promieniowania elektromagnetycznego o dużej energii. Jest to bardzo cenione źródło promieniowania jonizującego, gdyż można je po użyciu wyłączyć jak każde urządzenie elektryczne i przestaje być niebezpieczne. Szybkie elektrony mają zastosowanie nie tylko w laboratoriach i fabrykach, ale i naszych mieszkaniach np.: w telewizorach, monitorach komputerowych, akceleratorach 3D, jarzeniówkach.
Tab.2.
Maksymalny zasięg R [cm] promieniowania w zależności od energii cząstek.(folia)