Безпека життєдіяльності людини у надзвичайних ситуаціях

Чим коротша довжина хвилі і, отже, чим більша частота коливань, тим вища енергія випромінювань і більша їхня проникаюча здатність.

У ядерній фізиці енергію прийнято вимірювати в електрон-вольтах (еВ) і в 

Довжина хвиль, см Тип випромінювання Частота, Гц

100 000 000 000

Електричні хвилі 10-1

10 000 000 000 100

1 000 000 000 101

100 000 000 102

10 000 000 103

1 000 000 104

100 000 105

10 000 106

1 000

Радіохвилі 107

100 108

10 109

1,0 1010

0,1 1011

0,01 1012

0,001 Інфрачервоні промені 1013

0,000 1 1014

0,000 01 Промені, що ми бачимо 1015

0,000 001 Ультрафіолетові промені 1016

0,000 000 1 1017

0,000 000 01 Рентгенівське випромінювання 1018

0,000 000 001 Гамма випромінювання 1019

 

Рис. 2.2. Типи випромінювання та їхні довжина хвиль і частота.

 

похідних від цієї одиниці тисячах електрон-вольт (кеВ) і мільйонах електрон-вольтів (МеВ). Один електрон-вольт – це енергія, яку здобуває електрон при проходженні між пластинами конденсатора з різницею потенціалів у 1 В. Виходячи з деяких фізичних явищ, вважають, що рентгенівські і гамма-промені нагадують згустки енергій, які називають фотонами. Енергія фотона променів фіолетового світла, виражена в електрон-вольтах, дорівнює 3 еВ, рентгенівських променів для діагностики – 30 000 еВ, гамма-кванта 60Со – 1 160 000 і 1 330 000 еВ. Зі зменшенням довжини хвилі енергія квантів зростає. Математично ця залежність виражається так:

 

де  – довжина хвилі в ангстремах (1 ангстрем (А0) = 1•10-8 см).

Незалежно від енергії фотони рентгенівських променів і гамма-квантів поширюється у вакуумі зі швидкістю світла 299 790 км/с.

Звичайним джерелом рентгенівського випромінювання є трубка рентгенівського апарату. У ній електрони, що випускаються при розігріві катода, прискорюються в електричному полі, створюваному прикладеною до анода високою напругою.

Підлітаючи до атомів матеріалу анода, електрони гальмуються, їхня кінетична енергія перетворюється в енергію фотонів рентгенівських променів. Максимальна енергія таких фотонів не перевищує прикладеної до анода напруги, але може мати будь-яке значення нижче її. 

Середня енергія фотонів рентгенівських променів складає від половини до третини величини анодної напруги. Фотони рентгенівських випромінювань дуже високої енергії одержують за допомогою бетатрона − приладу для прискорення електронів. Тут при гальмуванні розігнаних до великої швидкості електронів виникають фотони, енергія яких може досягати мільйонів електрон-вольт. Сонце теж є джерелом рентгенівських променів, але, на щастя, ці промені поглинаються земною атмосферою і виявляються тільки приладами, встановленими на супутниках і космічних ракетах.

Гамма-кванти утворюються в ході ядерних реакцій і при розпаді багатьох радіоактивних речовин. Їхня енергія може мати значення від десятків тисяч до мільйонів електрон-вольт. Для розпаду кожної радіоактивної речовини характерна властива їй енергія гамма-квантів, що випромінюються.

Фізичні властивості рентгенівських і гамма-променів і, що дуже важливо, їхня біологічна дія на живі організми однакові.

Як було згадано раніше, до іонізуючих відносяться також випромінювання різного роду ядерних частинок. До числа легких ядерних частинок належать бета-частинки.

Бета-частинки по своїй фізичній природі не відрізняються від електронів, що знаходяться на оболонках атомів та їх античастинок – позитронів. Маса бета-частинок, як і електронів у спокої складає 1/1 840 маси ядра водню. Бета-частинки подібно електронам і позитронам мають елементарний негативний або позитивний заряди. Вони виникають у ядрах атомів в процесі радіоактивного розпаду і негайно ж випромінюються відтіля. Наприклад, так розпадається радіоактивний фосфор, перетворюючись у сірку. Цю реакцію можна записати в такий спосіб:

 

(число ліворуч знизу – атомний чи порядковий номер у таблиці періодичної системи елементів Д. І. Менделєєва, число ліворуч зверху – масове число, тобто атомна маса, виражені в цілих числах). Бета-частинки, що вилітають з ядер атомів, мають різну швидкість. Однак максимальна швидкість бета-частинок для конкретного виду радіоактивних атомів – величина цілком визначена. Наприклад, для радіоактивного фосфору ( ) вона не набагато менша швидкості світла. Енергія над швидких бета-частинок   дорівнює 1,7 МеВ. Середня енергія бета-частинок   дорівнює однієї третини цієї величини. В результаті вильоту з ядра бета-частинки, що несе елементарний негативний заряд, вихідний радіоактивний атом перетворюється в атом іншого елемента, що стоїть в періодичній системі елементів праворуч (зрушення праворуч). Виліт позитрона супроводжується зрушенням ліворуч, тобто перетворенням в атом елемента, що має на одиницю менший атомний номер, ніж у вихідного .радіоактивного атома.

Бета-частинки (електрони, позитрони), на відміну від електромагнітних випромінювань (рентгенівських і гамма-променів), відхиляються від свого шляху в електричному і магнітному полях.

До важких ядерних часток відносяться альфа-частинки.

Альфа-частинка в 7 300 разів важкіша за бета-частинку. По своїй фізичній природі альфа-частинки є ядрами атома гелію з атомною масою 4,003 ( ). Альфа-частинка несе два елементарних позитивних електричних заряди. Ці частинки випромінюються при радіоактивному розпаді деяких елементів. Таким шляхом розпадається, наприклад, радій

 .

Швидкість альфа-частинок, що випромінюються радієм,