Бета-излучение опасны для человека, особенно при попадании радиоактивных веществ на кожу или внутрь организма.
Нейтронное излучение - излучение, состоящее из нейтронов, т.е. нейтральных частиц. Нейтроны образуются при ядерных реакциях (цепной реакции деления ядер тяжелых радиоактивных элементов, при реакциях синтеза более тяжелых элементов из ядер водорода). Нейтронное излучение является косвенно ионизируемым; образование ионов происходит не под действием самих нейтронов, а под действием вторичных тяжелых заряженных частиц и гамма-квантов, которым нейтроны передают свою энергию. Нейтронное излучение чрезвычайно опасно вследствие своей высокой проникающей способности (пробег в воздухе может достигать несколько тысяч метров). Кроме того нейтроны могут вызвать наведенную радиоактивность (в том числе и в живых организмах), превращая атомы стабильных элементов в их радиоактивные изотопы. От нейтронного облучения хорошо защищают водородсодержащие материалы (графит, парафин, вода и т.д.).
В зависимости от энергии различают следующие нейтроны:
Сверхбыстрые нейтроны с энергией в 10-50 МэВ. Они образуются при ядерных взрывах и работе ядерных реакторов.
Быстрые нейтроны, энергия их превышает 100 кэВ.
Промежуточные нейтроны – энергия их от 100 кэВ до 1 кэВ.
Медленные и тепловые нейтроны. Энергия медленных нейтронов не превышает 1 кэВ. Энергия тепловых нейтронов достигает 0,025 эВ.
Нейтронное излучение используют для нейтронной терапии в медицине, определения содержания отдельных элементов и их изотопов в биологических средах и т.д. В медицинской радиологии используются главным образом быстрые и тепловые нейтроны, в основном используют калифорний-252, распадающийся с выбросом нейтронов со средней энергией в 2,3 МэВ.
Гамма-излучение - это вид электромагнитного излучения с чрезвычайно малой длиной волны - < 5×10−3 нм. Гамма-квантами являются фотоны с высокой энергией. Оно испускается ядрами атомов при альфа и бета распаде природных искусственных радионуклидов. По свойствам гамма-излучение близко к рентгеновскому излучению, но обладает большей скоростью и энергией. Скорость распространения в вакууме равняется скорости света – 300 000 км/с. Так как гамма-лучи не имеют заряда, то в электрическом и магнитном полях не отклоняются, распространяясь прямолинейно и равномерно во все стороны от источника. Энергия гамма-излучения колеблется от десятков тысяч до миллионов электрон-вольт. Гамма-излучение обладает низкой ионизирующей способностью, оно меньше, чем у альфа- и бета-частиц, но большой проникающей способностью и свободно проходят через тело человека и зависимости от дозы и продолжительности, может вызвать хроническую и острую лучевые болезни.
Для практической деятельности важно, то, что гамма–излучение может способствовать возникновению стохастических эффектов облучения включая различные виды онкологических заболеваний, но в то же время гамма-облучение подавляет рост раковых и других быстро делящихся клеток. Эта двойственность обусловлена дозой облучения, видом заболевания, степенью поражение и др. Так же гамма-излучение является мутагенным и тератогенным фактором.
Эффективность защиты (то есть вероятность поглощения гамма-кванта при прохождении через неё) увеличивается при увеличении толщины слоя, плотности вещества и содержания в нём тяжёлых ядер (свинца, вольфрама, обеднённого урана и пр.).
Рентгеновские излучения. Рентгеновские лучи были открыты Вильгельмом Конрадом Рентгеном в 1895г. Рентгеновское излучение – это квантовое электромагнитное излучение с длинной волны 0,001-10нм.
Рентгеновское излучение представляет собой совокупность характеристического и тормозного излучений с диапазоном энергии 1 кэВ – 1 МэВ.
Характеристическое излучение – фотонное излучение с дискретным спектром, которое возникает при изменении энергетического состояния электрона в атоме с переходом его на энергетически более выгодную орбиту. Характеристические рентгеновские излучения возникают, когда быстрые электроны проникают вглубь атома и выбивают электрон из внутренних уровней (К, L и даже М). Атом возбуждается, а затем возвращается в основное состояние. При этом электроны из внешних уровней заполняют освободившиеся места во внутренних уровнях и при этом излучаются фотоны характеристического излучения с энергией, равной разности энергии атома в возбужденном и основном состоянии (не превышающем 250 кэВ). Т.е. характеристическое излучение возникает при перестроении электронных оболочек атомов. При различных переходах атомов из возбужденного состояния в невозбужденное, избыток энергии может также испускаться в виде видимого света, инфракрасных и ультрафиолетовых лучей.
Тормозное излучение – фотонное излучение с непрерывным спектром, испускаемое при изменении кинетической энергии заряженных частиц. Тормозное излучение возникает при торможении быстрых электронов в электростатическом поле ядра атомов (т.е. при взаимодействие электронов с ядрами атомов). При прохождении электрона больших энергий вблизи ядра наблюдается рассеяние (торможение) электрона. Скорость электрона снижается и часть его энергии испускается в виде фотона тормозного рентгеновского излучения. Этот принцип возникновения рентгеновского излучения при торможении электронов на аноде используется в рентгеновских трубках. Тормозное излучение возникает в любой среде, окружающей источник бета-излучения.
Излучение с длинной волны, превышающей 0,2 нм условно называют «мягким» рентгеновским излучением, а до 0,2 нм – «жестким». Энергия рентгеновского излучения обычно не превышает 500 кэВ. Так как рентгеновские лучи обладают малой длиной волны и меньше поглощаются в веществе, то они обладают большей проникающей способностью.
При прохождении через ткани рентгеновское излучение быстро поглощается, и доза, полученная тканями и органами зависит от расстояния до источника излучения. Это имеет значение при определении дозы облучения для человека при рентген-диагностики и рентген-терапии.
Дозой облучения называется часть энергии ИИ, которая расходуется на ионизацию и возбуждение атомов и молекул любого облученного объекта. Мощность дозы - это доза в единицу времени.
Для установления закономерности воздействия распространения и поглощения ИИ в среде, в том числе, и в биологической ткани введены следующие основные характеристики: экспозиционная доза, мощность экспозиционной дозы, поглощенная доза, мощность поглощенной дозы, эквивалентная доза, эффективная доза, коллективная эквивалентная и эффективная дозы.