Что такое радиация? Или ионизирующее излучение.

Что такое радиация? Или ионизирующее излучение.

И так, прежде чем начать рассказывать о том, где Вы столкнётесь с радиацией, нужно понять что это такое. Вообще, более точно говорить ионизирующее излучение, но что говорит Нам гугл отсылающий Нас к Википедии?

Что такое радиация? Или ионизирующее излучение.

Умное объяснение термина — излучение.

Радиация это радиация — потоки фотонов и других элементарных частиц или атомных ядер, способные ионизировать вещество. Ионизация — эндотермический процесс образования ионов из нейтральных атомов или молекул. Ион (от др.-греч. ἰόν «идущее») — атом или молекула, которая имеет электрический заряд. Если ион имеет положительный заряд, он называется катионом, а если отрицательный — анионом. Ах да, эндотерммический процесс это процесс сопровождающийся поглощением теплоты.

Звучит сложно, непонятно,  сейчас объясню проще, что же такое радиация (или ионизирующее излучение).

Простое объяснение термина — радиация.

Радиация (ионизирующее излучение) — это поток частиц, которые достаточно активно взаимодействуют с веществом, и могут создавать в нём ионы, ион это заряженный атом или молекула. Грубо говоря, у нас есть газ, тот же самый воздух, и пролетая сквозь него частицы радиации сталкиваются и попадают в поле действия молекул и атомов воздуха.

Изначально воздух нейтральный.

О радиации. Рисунок №1.
Пример ионизации воздуха потоком электронов (излучением). Рисунок № 1.

Но если излучение состояло из потока электронов, имеющих отрицательный заряд то и молекулы и атомы воздуха получат вместе с попавшими в них электронами отрицательный заряд.

О радиации. Рисунок №1.
Воздух взаимодействовал с излучением (электронами) и был частично ионизирован. Рисунок № 2

Вот так и произошла ионизация воздуха. Также частица радиации может и выбить электрон или другую частицу из молекулы или атома воздуха и это тоже будет ионизацией.

А ниже вы увидите картинки, показывающие, как частицы вещества непосредственно ионизируются.

О радиации. Рисунок №3.
На рисунке (пример) атома воздуха, он имеет положительно заряженное ядро (зеленый) и отрицательно заряженные электроны, летающие вокруг (коричневый), в целом атом нейтрален (положительные и отрицательные заряды компенсируют друг друга). Но к нему летит другой электрон (отрицательно заряженный).
О радиации. Рисунок №4.
На этой картинке атом вещества захватил летящий в него электрон (теперь два коричневых электрона летают вокруг зеленого ядра) и стал отрицательно заряженным. Теперь есть только один положительный заряд у ядра и два отрицательных заряда у электронов. Атом отрицательно заряжен (ионизирован).

Теперь, когда мы разобрались с тем, почему радиация это ионизирующее излучение (потому что оно ионизирует вещество), поговорим о самой радиации.

Какой бывает радиация? Типы ионизирующего излучения.

Радиация или ионизирующее излучение бывает трёх типов, Альфа, Бета и Гамма и Нейтронное, это разделение идёт в зависимости от частиц составляющих тип излучения.

Альфа частицы.

Альфа частицы это ядро Гелия-4 (положительно заряженная частица образованная двумя протонами и нейтронами) -для нас же, в данной статье важно, что это самая большая и тяжелая частица из всех типов радиации, а значит она больше всего взаимодействует с веществом, что плохо, но при этом она имеет наименьшую проникающую способность. Проникающая способность это то как далеко частица сможет пройти в веществе. Вообще, в дальнейшем я буду сравнивать ионизирующее излучение (радиацию) с пулями попавшими в баллистический гель или деревяшку. Альфа частица это пуля которая нанесет повреждение наружной части мишени, но вглубь далеко не пройдёт. От этого её свойства в советских учебниках по безопасности, частенько говорят, что от альфа излучения можно защититься с помощью листа бумаги. На самом деле защиту необходимо рассчитывать для каждого случая, но для сравнения это вполне подходит. Такие частицы образуются при альфа распаде радиоактивных ядер (важно понимать, что если вы не находитесь на каком-нибудь коллайдере, то в 90% случаев, альфа -частица это частица вылетевшая из какого-нибудь вещества при его распаде, либо на больших высотах, где они образуются под воздействием космических лучей или являются их составляющей).

О радиации. Рисунок №5.
Пример образования альфа-частицы. Частица вылетает из вещества, в то время как исходное вещество превращается в другое — изотоп. К примеру если у Радия вылетит альфа частица, он превратится в свой изотоп — полоний.

Бета частицы .

Бета частицы это электроны и позитроны, образуются при бета распаде ядер, в большинстве случаев это опять же продукт распада радиоактивных веществ, а также продукт космических излучений. Это уже более легкие частицы и проникнут они глубже чем Альфа излучение, в советских школах рассказывали что для защиты от них хватит и плотной ткани, вроде старых плотных джинс или прорезиненного плаща. В википедии говорят, что в большинстве случаев поможет оргстекло толщиной 1-2 см.

О радиации. Рисунок №6.
Пример образования бета-частицы.

Гамма и Рентгеновское излучение.

Наиболее распространенный тип, который вы можете встретить во многих местах, — это тип электромагнитного излучения (поток фотонов или гамма-квантов), наряду с ним я хотел бы выделить рентгеновское излучение — те же электромагнитные волны и тот же поток фотонов, но с немного другой энергией. Эти виды излучения обладают высокой проникающей способностью, от них требуется специальная защита (обычно используется свинец). Гамма-излучение образуется при распаде радиоактивных веществ, а гамма-излучение также может возникать при образовании альфа- и бета-частиц, а также является продуктом космического излучения. Рентгеновское излучение можно встретить во многих областях, промышленности, медицине, науке, в повседневной жизни, оно генерируется различными специализированными установками.

О радиации. Рисунок №7.
Пример появления гамма-излучения (испускаемого веществом).
О радиации. Рисунок №8.
Пример появления рентгеновского излучения (испускаемого рентгеновским аппаратом).

Нейтронное излучение.

Нейтронное излучение — достаточно специфическое излучение, как понятно из название, оно состоит из потока нейтронов, чрезвычайно быстрых частиц, с высокой проникающей способностью, возникают в специализированных установках или от некоторых типов веществ, особенностью защиты от данного типа излучения является необходимость многослойной защиты (одного свинца будет недостаточно), но слава богу нейтронное излучение встречается очень редко.

О радиации. Рисунок №9.
Момент вылета нейтрона из вещества.

Заключение.

Надеюсь, данный материал оказался для Вас полезным.

В следующей статье я планирую рассказать вам об источниках радиации и о том, насколько она опасна.

Чуть не забыл, я нашел классную картинку, иллюстрирующую проникающую способность различных видов излучения. Как я понимаю, автор изобразил альфа-частицу, которая остановлена тонким слоем вещества, бета-частицу, которая остановлена каким-то плотным веществом, гамма-излучение, которое частично проходит через толстый и плотный слой вещества и частично останавливает в нем нейтронное излучение, которое проходит через атомы вещества.

О радиации. Рисунок №10.
Наглядный пример того, как различные виды радиоактивного излучения (ионизирующего излучения) проходят или не проходят через вещество.

Помните, в этой статье я пытаюсь объяснить концепцию радиации (ионизирующего излучения) — простыми словами, где-то намеренно упрощая или обходя сложные моменты. Если Вам нужна полная и точная информация, вы можете обратиться к статье из Википедии: https://en.wikipedia.org/wiki/Radiation. Или использовать научные ресурсы.

 

Ссылка на основную публикацию