اكتشف ما هو الإشعاع وكيف يتم قياسه؟

هل تعلم أن الإشعاع انبعاث طبيعي في البيئة التي نعيش فيها؟ حسنًا ، إنه كذلك ، ويمكن أيضًا إنتاجه من خلال الأنشطة المتعلقة بالصناعة وحتى عمليات التشخيص الطبي. أنت تريدأنتعرف كيف يتم قياس الإشعاع?

الأشعة السينية على الجسم

عادةً ما تستخدم الأشعة السينية في عمليات التشخيص في الطب ، فعندما تمر عبر جسم الإنسان يتم امتصاص جزء منها ويكون الجزء المتقاطع هو ما ينتج عنه صور الأشعة السينية. من ينجح في المرور عبر الجسم لا يسبب زيادة في الإشعاع لدى المرضى ، ولكن الذي يمتص يسبب زيادة ، ولهذا السبب لا ينبغي أن تخضع المرأة الحامل للأشعة السينية ، بسبب الآثار التي تنتجها ونحن يجب ان يعرف كيف يتم قياس النشاط الإشعاعي؟

يسمى مقياس الإشعاع الذي يمتلكه الجسم كله بالجرعة الفعالة ، ووحدة قياسه هي الملي سيفرت (ملي سيفرت). يستخدم الأطباء هذه الجرعة الفعالة ، عندما يشيرون إلى الآثار الثانوية المحتملة التي تنتج عنها ، ويأخذون في الاعتبار الحساسية للإشعاع للأعضاء التي تدعمها.

الإشعاع المؤين الطبيعي

يتعرض جميع البشر لمصادر طبيعية للإشعاع. وفقًا لآخر التقديرات العلمية ، يعاني الشخص العادي في الولايات المتحدة من جرعة فعالة تبلغ حوالي 3 ملي سيفرت سنويًا من الإشعاع الطبيعي ، والذي يشمل الإشعاع الكوني من الفضاء الخارجي ، وكذلك خصائص الإشعاع الشمسي.

وبالمثل ، هناك متغيرات مثل ارتفاع المكان الذي يعيشون فيه ، لأن الأشخاص الذين يعيشون على ارتفاعات عالية يتلقون حوالي 1,5 ملي سيفرت سنويًا أكثر من الأشخاص الذين يعيشون في مناطق قريبة من مستوى سطح البحر. أكبر مصدر للإشعاع داخل المنزل هو غاز الرادون ، والذي يبلغ حوالي 2 ملي سيفرت في السنة.

كيف يتم قياس الاشعاع؟

كيف يتم قياس كمية هذا الإشعاع والتحكم فيها ، أي ،كيف يتم قياس الإشعاع؟ يتم تنفيذه بأدوات تسمى مقاييس الجرعات. وهناك مجموعة كبيرة ومتنوعة منها ، لذلك من المهم أن تختار الأكثر ملاءمة ، وفقًا للاستخدام الذي سيتم استخدامه من أجله. لذلك ، سوف نشرح أن هناك مجموعتين كبيرتين:

• مقاييس الجرعات الشخصية ، والتي تستخدم عندما يكون من الضروري قياس الجرعة التي يتلقاها شخص معين. هناك عدة أنواع من مقاييس الجرعات للاستخدام الشخصي ، ونوع الحلقة ، والمعصمين أو للاستخدام على طية صدر السترة.
• مقاييس جرعات المنطقة ، والتي تُستخدم عندما يكون من الضروري معرفة الجرعات التي يتلقاها الأشخاص في الأماكن أو أماكن العمل.

تاريخ قياس الإشعاع

منذ أكثر الأوقات بعدًا ، شعر البشر بالحاجة إلى القياس ، وهذا هو سبب اهتمامهم بإنشاء أدوات لهذا الغرض ، وكذلك التوصل إلى اتفاق بشأن الاستخدامات التي يمكن استخدام هذه القياسات من أجلها ، وهو نشاط كان عليه. ليس سهلا على الاطلاق. لحسن الحظ ، لدينا الآن نظام دولي لوحدات القياس.

قال جاليليو جاليلي بالفعل إنه عالم فلك وفيلسوف وعالم رياضيات وفيزيائي إيطالي ، لا يمكن إنكار تأثيره على الثورة العلمية الحديثة.وقد أكد أنه من الضروري قياس ما يمكن قياسه ومحاولة قياس ما لم يتم قياسه بعد. عليك فقط إلقاء نظرة على تاريخ الفيزياء من أجل التحقق من الرغبة في القياس التي كان لدى الإنسان دائمًا.

عندما يتم ملاحظة ظاهرة طبيعية بشكل عام ، يُعتقد أن البيانات التي تم الحصول عليها غير كاملة ، ما لم يتم الحصول على معلومات كمية ، أي أن القياس المقابل قد تم إجراؤه لما يجب معرفته كيف يتم قياس الإشعاع. للحصول على المعلومات التي تعتبر موثوقة ، هناك حاجة إلى قياس الممتلكات المادية.

القياس هو ممارسة يمكننا من خلالها تخصيص رقم لخاصية مادية ، والتي يتم إنتاجها نتيجة لمقارنة الخاصية المذكورة مع خاصية أخرى مماثلة يتم أخذها كنمط ، وهو ما سوف نسميه وحدة القياس.

نريد أن نظهر لك عن طريق المقارنة كيف يتم قياس الإشعاع. إذا كانت الغرفة مغطاة بالبلاط وأخذنا البلاط كوحدة قياس ، من خلال حساب عدد البلاط وإضافة قياساتهم ، سنتمكن من معرفة سطح تلك الغرفة. يمكن أن يؤدي قياس نفس الحجم المادي أو السطح إلى ظهور كميتين مختلفتين ، لأنه يمكن استخدام وحدات قياس مختلفة.

لهذا السبب ، من الضروري توحيد أو تحديد نمط وحدة قياس واحد لأي حجم ، بحيث يمكن لجميع الأشخاص فهم البيانات الناشئة عن أي قياس.

وبالتالي ، فإن الإشعاع المؤين ليس استثناءً من الحاجة إلى القياس ، لذلك من المهم للغاية تحديد المقادير التي سيتم استخدامها بطريقة موحدة وإنشاء وحدات فريدة لكل من المقادير المذكورة أعلاه.

الإشعاع المؤين عديم الرائحة ، لا طعم له ، صامت ، عديم اللون وغير مرئي ولا يمكن لمسه ، وبالتالي لا يمكن اكتشافه بالتأكيد بواسطة حواس الإنسان العادية. ومع ذلك ، من الممكن اكتشافها وقياسها من خلال عمليات مختلفة كما هو موضح في قسم مستقبلي من هذا المنشور.

نظرًا لأنه من غير الممكن اكتشافها من خلال حواسنا الطبيعية ، فقد يقودنا ذلك إلى الاعتقاد ، خطأ ، أنها غير موجودة أو أنها لا يمكن أن تنتج أي تأثير بيولوجي علينا. لكن من الطبيعي أن نتعرف على وجودهم لما ينتج عنهم من تأثيرات ، حيث أن لديهم قدرة كبيرة على تأين المادة وامتصاصها ، لذلك لا بد من معرفة ¿كيف يتم قياس الاشعاع؟

من هنا ينشأ أنه من الضروري أن يتم قياسها كمياً ، وهو ما ينبع من إدراك عدد من الآثار الضارة بالكائنات الحية. من المعروف منذ فترة طويلة أن الجرعات العالية من الإشعاع المؤين قادرة على التسبب في إصابة الأنسجة البشرية. في الواقع ، بعد ستة أشهر فقط من اكتشاف الأشعة السينية بواسطة رونتجن في عام 1895 ، تم بالفعل وصف الآثار الضارة الأولى للإشعاع المؤين.

حتى يكون لديك المعرفة لتكون قادرًا على تفسير وحدة قياس الاشعاع التي قد تكون مرتبطة بها ، نشير إلى أن المقادير والوحدات المكافئة لها الأكثر استخدامًا لقياس الإشعاع المؤين والمركبات المشعة هي:

الكمية المقاسة بالعملية الفيزيائية لوحدات النظام الدولي

النشاط الاضمحلال النووي بيكريل (بيكريل)

الجرعة الممتصة الطاقة المودعة رمادي (Gy)

الجرعة المعادلة التأثير البيولوجي سيفرت (سيفرت)

مخاطر الجرعة الفعالة سيفرت (سيفرت)

الآن حول ما هي الوحدات التي يقاس بها الإشعاع؟، كل وحدة لها مضاعفاتها وأقسامها الفرعية. في النظام الدولي (SI) ، ستكون المضاعفات التي سنستخدمها أكثر من غيرها هي:

• ملي (م) = 10-3
• ميكرو (µ) = 10-6
• نانو (ن) = 10-9

النشاط الإشعاعي

يقاس عادةً بالبيكريل (Bq) ، وهو معيار مشتق من النظام الدولي للوحدات ، ويعادل تفككًا نوويًا واحدًا في الثانية. سوف تخبرنا البيكريل ما هي السرعة التي تتفكك بها المادة المشعة. لذلك ، كلما زاد عدد البيكريل ، زادت سرعة تحلل العنصر النووي ، وبالتالي ، كان العنصر أكثر نشاطًا.

ومع ذلك ، فإن النشاط أو عدد البيكريل لن يزودنا بمعلومات حول التأثيرات المحتملة لمصدر الإشعاع على صحتنا. يمكن أن يكون المصدر الذي يمكننا من خلاله قياس حوالي 100.000 مليون بيكريل غير ضار تمامًا ، إذا كان محميًا أو بعيدًا عن أجسامنا ، أو يمكن أن يتسبب في أضرار جسيمة لصحتنا إذا تناولنا هذا العنصر عن طريق الصدفة.

الضرر الذي يمكن أن يسببه التعرض

لكي نتمكن من معرفة الآثار المحتملة التي ستلاحظ على صحتنا ، بسبب التعرض للإشعاع المؤين ، من الضروري أن نتمكن من معرفة المفاهيم التي تخبرنا عن جزء الطاقة الذي تمتصه الأنسجة ويتيح لنا القدرة على تحديد مقدار الضرر البيولوجي الذي قد يحدث. بمعنى ، يجب أن نكون على دراية بجرعة الإشعاع المتلقاة.

ينجح الإشعاع المؤين في التفاعل مع المادة ، تاركًا الطاقة فيه ، مما يتسبب في حدوث تأين ، ولهذا السبب ينتج تعديلات في جزيئات الخلايا. يرتبط الضرر البيولوجي الناتج عن الإشعاع المؤين بكمية الطاقة المودعة لكل وحدة كتلة ، والتي تسمى المقدار المعروف باسم الجرعة الممتصة.

كما نعلم بالفعل ، تُقاس الطاقة في النظام الدولي بالجول (J) والكتلة بالكيلوجرام (Kg) ، لذلك يجب قياس الجرعة الممتصة بـ J / Kg ، وهي وحدة تُعرف باسم الوحدة الرمادية (Gy ).

هناك حقيقة أخرى يجب أخذها في الاعتبار وهي أن الضرر البيولوجي الذي يحدث بسبب الإشعاع لا يتعلق فقط بكمية الطاقة المودعة في الأنسجة أو الأعضاء ، بل يؤثر أيضًا على نوع الإشعاع. لا تنتج كل أنواع الإشعاع نفس كمية التأين التي تمر بها عبر المادة الحية.

على سبيل المثال ، تسبب جسيمات ألفا كثافة تأين أعلى في المادة التي تمر بها من أشعة جاما ، لنفس الكمية من الجرعة الممتصة. من المعروف أن الإشعاعات التي تسبب كثافة تأين أعلى تكون أكثر ضررًا حتى لو كانت الجرعات متساوية.

يتم تعريف الجرعة المكافئة على أنها المقدار المستخدم للتعبير عن كمية الطاقة التي يمكن ترسيبها لكل وحدة كتلة ، وهي الجرعة الممتصة ونوع الإشعاع الذي يطلق الطاقة المذكورة. يمكن أيضًا قياس هذا الحجم بوحدة J / Kg ، ولكن يُسمى Sievert (Sv).

أخيرًا ، من المعروف أن الضرر الذي يمكن أن يحدثه الإشعاع المؤين للكائن الحي ، بالإضافة إلى الانصياع للجرعة الممتصة ونوع الإشعاع ، يرتبط أيضًا بالنسيج أو العضو الذي تلقى الإشعاع.

والسبب في ذلك هو أنه ليست كل أنسجة جسم الإنسان لديها نفس الحساسية للإشعاع ، وبالتالي ، لن تساهم جميعها بشكل متساوٍ في الضرر الذي يسببه التعرض لصحتنا. من أجل أخذ هذه البيانات في الاعتبار ، تم إنشاء مقدار الجرعة الفعالة ، والتي ، مثل الجرعة المكافئة ، تقاس بوحدة Sv (J / Kg).

حتى نتمكن من فهم كل هذه الأحجام ، نقترح أن تتخيل أنك تحت عاصفة البَرَد. كمية البَرَد التي تساقطت هي ما سيمثل النشاط الإشعاعي ، ولكن لن يؤثر علينا كل البرد الذي يسقط. تلك التي تصيبنا هي التي ستسبب الضرر ، وبالتالي ، فإن عدد أحجار البَرَد التي تصيبنا يمثل مقدار الجرعة الممتصة.

الآن ، الضرر الذي يمكن أن يسببه البَرَد لن يعتمد فقط على كمية البَرَد الذي يصيبنا ، ولكن يجب أيضًا أن يؤخذ حجمه في الاعتبار. لذلك ، كلما زادت كمية البرد الذي يصيبنا ، كلما زاد حجم البرد ، زاد الضرر الذي يسببه لنا. كمية حجارة البَرَد التي تصل إلينا وحجمها هو ما ، بالنسبة للإشعاع المؤين ، سيشير إلى الجرعة المكافئة.

أخيرًا ، إذا كنا نريد حقًا معرفة الضرر الذي سيحدثه البَرَد ، بالإضافة إلى عدد أحجار البَرَد التي أصابتنا وحجمها ، فيجب علينا أيضًا تقييم أي جزء من جسم الإنسان قد تأثر ، حيث لم يكن كل لديهم نفس الحساسية. حسنًا ، كل هذه هي الاعتبارات التي يجب مراعاتها عندما نتحدث عن الإشعاع المؤين وأنسجة أجسامنا ، ولهذا السبب من الضروري استخدام مقياس الجرعة الفعالة.

أي أن المقادير المرتبطة بجرعة الإشعاع المؤين هي:

• الجرعة الممتصة: الطاقة المودعة لكل وحدة كتلة ، مقاسة بالرمادي (Gy) / (J / Kg).
• الجرعة المعادلة: الجرعة الممتصة مضروبة في عامل ترجيح يأخذ في الاعتبار نوع الإشعاع المؤين الذي ينتج التعرض ، ويتم قياسه بوحدة سيفرت (سيفرت) / (ي / كغ).
• الجرعة الفعالة: مجموع الجرعة المكافئة في كل عضو / نسيج ، مضروبة في عامل ترجيح يأخذ في الاعتبار الحساسية المختلفة للأعضاء والأنسجة للإشعاع المؤين ويتم قياسه بوحدة سيفرت (Sv) / (J / Kg)

هناك مقدار سيؤثر أيضًا على التأثير الذي سينتج عن الإشعاع المؤين على صحتنا وهو معدل الجرعة ، الذي سيشير إلى جرعة الإشعاع التي تم تلقيها لكل وحدة زمنية. من المعروف علميًا أن الجرعة التي يتم تلقيها على مدى فترة زمنية طويلة تكون أقل ضررًا مما لو تم تلقي نفس الجرعة ولكن فقط في غضون ثوانٍ أو دقائق.

كيف نكتشفهم؟

كما أشرنا من قبل ، فإن حواسنا غير قادرة على اكتشاف الإشعاع المؤين. ومع ذلك ، هناك حاليًا مجموعة متنوعة من الأدوات التي يمكن بواسطتها الكشف عن الإشعاع المؤين وقياسه ، والتي ربما تعرفها باسم عدادات النشاط الإشعاعي ومقاييس الجرعات.

ولكن لا تستخدم جميع مقاييس الجرعات نفس الطريقة لقياس جرعات الإشعاع المؤين. العديد من الأدوات المستخدمة هي:

مقياس الجرعات على شكل قلم ، سمي بهذا الاسم ، يستخدم الشحنة الكهربية والجهد الكهربي للمكثف لاكتشاف وقياس الإشعاع المؤين. يمكن لمقاييس الجرعات هذه تسجيل أشعة جاما والأشعة السينية بالإضافة إلى إشعاع بيتا.

مقياس جرعات الفيلم ، والذي يستخدم طبقة من الفيلم تغمق اعتمادًا على كمية الإشعاع الأقل أو الأكبر التي يمكن أن تراها.

مقاييس جرعات اللمعان الحراري ، والتي تستخدم بلورات خاصة تنتج فيها الأشعة السينية أو أشعة جاما تغييرات مجهرية ، مما ينتج عنه ضوء مرئي عند امتصاص طاقة الإشعاع عن طريق تسخين البلورة.

تستخدم مقاييس الجرعات الرقمية مستشعرات إلكترونية وتعالج الإشارة ، وتعرض على الشاشة جرعة الإشعاع المتلقاة. وهي قابلة للتكوين بحيث تصدر صوتًا عندما يكون مستوى الإشعاع المتلقي خطيرًا.