Vedeli ste, že žiarenie je emisia, ktorá je prirodzená v prostredí, v ktorom žijeme? Nuž, je a môže byť produkovaný aj činnosťami súvisiacimi s priemyslom a dokonca aj s medicínskymi diagnostickými procesmi. Ty chceš vedieť ako sa meria žiarenie?
Röntgenové lúče na tele
Bežne sa röntgenové lúče využívajú pri diagnostických procesoch v medicíne, pri prechode ľudským telom sa časť z nich pohltí a to, ktoré sa pretína, vytvára röntgenové snímky. Ten, ktorý prejde telom, nespôsobuje u pacientov zvýšenie žiarenia, ale ten, ktorý sa vstrebe, spôsobuje zvýšenie, z tohto dôvodu by tehotné ženy nemali mať röntgenové lúče, kvôli účinkom, ktoré produkujú a my musí vedieť Ako sa meria rádioaktivita?
Miera žiarenia, ktoré má celé telo, sa nazýva efektívna dávka a jej meracou jednotkou je milisievert (mSv). Lekári používajú túto účinnú dávku, keď sa odvolávajú na pravdepodobné sekundárne účinky, ktoré vyvolávajú, a berú do úvahy citlivosť orgánov, ktoré ju podporujú, na žiarenie.
prírodné ionizujúce žiarenie
Všetci ľudia sú vystavení prírodným zdrojom žiarenia. Podľa najnovších vedeckých odhadov utrpí priemerný človek v Spojených štátoch účinnú dávku asi 3 mSv ročne z prirodzeného žiarenia, ktoré zahŕňa kozmické žiarenie z vesmíru, ako aj Charakteristika slnečného žiarenia.
Rovnako existujú premenné, ako je nadmorská výška miesta, kde žijú, pretože ľudia, ktorí žijú vo vysokých nadmorských výškach, dostávajú ročne o 1,5 mSv viac ako ľudia, ktorí žijú v oblastiach blízko hladiny mora. Najväčším zdrojom žiarenia v domácnosti je plynný radón, ktorý predstavuje asi 2 mSv za rok.
Ako sa meria žiarenie?
Ako sa meria a kontroluje množstvo tohto žiarenia, tj.ako sa meria žiarenie? Vykonáva sa pomocou prístrojov nazývaných dozimetre. A je ich veľké množstvo, preto je dôležité, aby ste si mohli vybrať ten, ktorý je najvhodnejší, podľa toho, na aké použitie bude slúžiť. Preto vysvetlíme, že existujú dve veľké skupiny:
- Osobné dozimetre, ktoré sa používajú, keď je potrebné odmerať dávku prijatú konkrétnou osobou. Existuje niekoľko druhov dozimetrov na osobné použitie, prstencového typu, na zápästia alebo na použitie na klope.
- Plošné dozimetre, ktoré sa používajú, keď je potrebné poznať dávky, ktoré ľudia na miestach alebo pracoviskách dostávajú.
História merania žiarenia
Od najvzdialenejších čias ľudia pociťovali potrebu merať, a preto sa zaoberali vytvorením nástrojov na tento účel, ako aj dosiahnutím dohody o použití, na ktoré by sa tieto merania dali použiť. vôbec nie ľahké. Našťastie teraz máme medzinárodný systém meracích jednotiek.
Už Galileo Galilei povedal, že bol talianskym astronómom, filozofom, matematikom a fyzikom, ktorého vplyv na modernú vedeckú revolúciu je nepopierateľný a dospel k záveru, že je potrebné merať to, čo je merateľné, a snažiť sa merať to, čo ešte nie je. Stačí sa pozrieť na dejiny fyziky aby si overil túžbu po meraní, ktorú človek vždy mal.
Keď sa vo všeobecnosti pozoruje prírodný jav, predpokladá sa, že získané údaje sú neúplné, pokiaľ neboli získané kvantitatívne informácie, to znamená, že sa vykonalo zodpovedajúce meranie na to, čo je potrebné vedieť. ako sa meria žiarenie. Na získanie informácií, ktoré sa považujú za spoľahlivé, je potrebné meranie fyzickej vlastnosti.
Meranie je prax, pomocou ktorej máme schopnosť priradiť číslo k fyzikálnej vlastnosti, ktorá sa vytvorí ako výsledok porovnania uvedenej vlastnosti s inou podobnou, ktorá sa berie ako vzor, čo budeme nazývať merná jednotka.
Chceme vám prostredníctvom porovnania ukázať, ako sa meria žiarenie. Ak má miestnosť podlahu pokrytú dlaždicami a ako mernú jednotku vezmeme dlaždicu, spočítaním počtu dlaždíc a pridaním ich rozmerov budeme vedieť, aký je povrch miestnosti. Meranie rovnakej fyzikálnej veľkosti alebo povrchu môže spôsobiť vznik dvoch rôznych veličín, pretože môžu byť použité rôzne jednotky merania.
Z tohto dôvodu je potrebné štandardizovať alebo určiť jeden vzor meracej jednotky pre akúkoľvek veľkosť, aby údaje pochádzajúce z akéhokoľvek merania boli zrozumiteľné pre všetkých ľudí.
Ionizujúce žiarenie teda nie je výnimkou z potreby merania, preto je životne dôležité definovať, ktoré veličiny sa budú používať štandardizovaným spôsobom, a stanoviť jedinečné jednotky pre každú z vyššie uvedených veličín.
Ionizujúce žiarenie je bez zápachu, chuti, tiché, bezfarebné a neviditeľné a nie je možné sa ho dotknúť, preto ho normálne ľudské zmysly určite nezaznamenajú. Je však možné, že ich možno zistiť a zmerať rôznymi procesmi, ako je opísané v budúcej časti tohto príspevku.
Keďže ich nie je možné odhaliť našimi prirodzenými zmyslami, mohlo by nás to viesť k nesprávnemu názoru, že neexistujú alebo že na nás nemôžu mať žiadny biologický účinok. Je však normálne, že ich existenciu vieme rozpoznať vďaka účinkom, ktoré vyvolávajú, keďže majú veľkú schopnosť ionizovať hmotu a byť ňou pohltené, takže je potrebné vedieť ¿ako sa meria žiarenie?
Z toho vyplýva, že je potrebné ich kvantifikovať, čo vyplýva z realizácie množstva účinkov, ktoré sú škodlivé pre živé organizmy. Už dlho je známe, že vysoké dávky ionizujúceho žiarenia sú schopné spôsobiť poškodenie ľudského tkaniva. V skutočnosti len šesť mesiacov po objavení röntgenových lúčov Roentgenom v roku 1895 už boli opísané prvé škodlivé účinky ionizujúceho žiarenia.
Aby ste mali vedomosti, aby ste mohli interpretovať jednotka merania žiarenia s ktorými to môže súvisieť, uvádzame, že magnitúdy a ich ekvivalentné jednotky najčastejšie používané na kvantifikáciu ionizujúceho žiarenia a rádioaktívnych zlúčenín sú:
Množstvo Fyzikálny proces merané jednotky SI
Aktivita Jadrový rozpad Becquerel (Bq)
Absorbovaná dávka Energia uložená Sivá (Gy)
Ekvivalentná dávka Biologický účinok Sievert (Sv)
Efektívna dávka Riziká Sievert (Sv)
Teraz o V akých jednotkách sa meria žiarenie?, každá jednotka má svoje násobky a podnásobky. V medzinárodnom systéme (SI) budeme najviac používať čiastkové násobky:
- mili(m) = 10-3
- mikro(u)= 10-6
- nano(n)=10-9
rádioaktívna aktivita
Bežne sa meria v becquereloch (Bq), čo je štandard odvodený od Medzinárodného systému jednotiek a je ekvivalentom jedného rozpadu jadra za sekundu. Becquerelovia nám povedia, akou rýchlosťou sa rádioaktívna látka rozpadá. Preto čím väčší je počet becquerelov, tým rýchlejšie sa prvok jadrovo rozpadne, a preto by bol prvok aktívnejší.
Aktivita či počet becquerelov nám však neposkytne informáciu o pravdepodobných účinkoch, ktoré môže mať zdroj žiarenia na naše zdravie. Zdroj, v ktorom môžeme namerať asi 100.000 XNUMX miliónov Bq, môže byť úplne neškodný, ak je chránený alebo mimo nášho tela, alebo môže spôsobiť vážne poškodenie zdravia, ak tento prvok náhodne požijeme.
Poškodenie, ktoré môže byť spôsobené expozíciou
Aby sme mohli vedieť, aké sú pravdepodobné účinky, ktoré sa prejavia na našom zdraví v dôsledku vystavenia ionizujúcemu žiareniu, je potrebné, aby sme poznali pojmy, ktoré nás informujú o časti energie, ktorá je absorbovaná tkanivami. a umožňuje nám kvantifikovať biologické škody, ktoré môžu byť spôsobené. To znamená, že si musíme byť vedomí prijatej dávky žiarenia.
Ionizujúcemu žiareniu sa darí interagovať s hmotou, zanecháva v nej energiu, spôsobuje ionizáciu, a preto spôsobí modifikácie v molekulách buniek. Biologické poškodenie, ktoré je produktom ionizujúceho žiarenia, súvisí s množstvom energie, ktorá bola uložená na jednotku hmotnosti, čo sa nazýva veľkosť známa ako absorbovaná dávka.
Ako už vieme, energia v medzinárodnom systéme sa meria v jouloch (J) a hmotnosť v kilogramoch (kg), preto sa absorbovaná dávka musí merať v J/kg, čo je jednotka známa pod názvom Gray jednotky (Gy ).
Ďalšou skutočnosťou, ktorú je potrebné vziať do úvahy, je, že biologické poškodenie, ku ktorému dochádza v dôsledku žiarenia, nesúvisí len s množstvom energie, ktorá bola uložená v tkanive alebo orgáne, ale ovplyvňuje aj typ žiarenia. Nie všetky druhy žiarenia produkujú rovnaké množstvo ionizácie, ako prechádzajú živou hmotou.
Napríklad častice alfa spôsobujú vyššiu hustotu ionizácie v hmote, ktorou prechádzajú, než gama lúče pri rovnakom množstve absorbovanej dávky. Je známe, že žiarenie, ktoré spôsobuje vyššiu hustotu ionizácie, je škodlivejšie, aj keď sú dávky rovnaké.
Ekvivalentná dávka je to, čo je definované ako veľkosť používaná na vyjadrenie množstva energie, ktorá môže byť uložená na jednotku hmotnosti, čo je absorbovaná dávka a druh žiarenia, ktoré túto energiu vydáva. Túto veľkosť možno merať aj v J/Kg, ale nazýva sa Sievert (Sv).
Napokon je známe, že poškodenie, ktoré môže ionizujúce žiarenie spôsobiť v živej bytosti, okrem dodržiavania absorbovanej dávky a typu žiarenia, súvisí aj s tkanivom alebo orgánom, ktorý bol ožiarený.
Dôvodom je, že nie všetky tkanivá ľudského tela majú rovnakú citlivosť na žiarenie, a preto nie všetky rovnako prispejú k poškodeniu nášho zdravia, ktoré ožiarenie spôsobí. Aby sa tieto údaje zohľadnili, bola vytvorená veľkosť efektívnej dávky, ktorá sa rovnako ako ekvivalentná dávka meria v Sv (J/kg).
Aby sme pochopili všetky tieto veličiny, navrhujeme, aby ste si predstavili, že ste pod krupobitím. Množstvo spadnutých krúp bude reprezentovať rádioaktívnu aktivitu, ale nie všetky krúpy, ktoré padajú, nás zasiahnu. Tie, ktoré nás zasiahnu, sú tie, ktoré spôsobia škodu, preto počet krúp, ktoré nás zasiahnu, predstavuje množstvo absorbovanej dávky.
Škody, ktoré nám krupobitie môže spôsobiť, teraz nebudú závisieť len od množstva krúp, ktoré nás zasiahnu, ale treba brať do úvahy aj ich veľkosť. Preto čím väčšie množstvo krúp nás zasiahne, čím väčšie sú krúpy, tým väčšie škody nám spôsobia. Množstvo krúp, ktoré sa k nám dostanú, a ich veľkosť je to, čo pri ionizujúcom žiarení naznačí, aká bude ekvivalentná dávka.
Napokon, ak naozaj chceme poznať škody, ktoré krupobitie spôsobí, ako aj počet krúp, ktoré nás zasiahli a ich veľkosť, musíme posúdiť aj to, ktorá časť ľudského tela bola zasiahnutá, keďže nie všetky majú rovnakú citlivosť. No, toto všetko sú úvahy, ktoré treba brať do úvahy, keď hovoríme o ionizujúcom žiarení a tkanivách nášho tela, a preto je potrebné použiť mieru efektívnej dávky.
To znamená, že veľkosti, ktoré súvisia s dávkou ionizujúceho žiarenia, sú:
- Absorbovaná dávka: energia uložená na jednotku hmotnosti, meraná v sivej (Gy)/(J/kg).
- Ekvivalentná dávka: absorbovaná dávka vynásobená váhovým faktorom, ktorý zohľadňuje typ ionizujúceho žiarenia, ktoré spôsobuje expozíciu, ktorá sa meria v Sievert (Sv)/ (J/kg).
- Efektívna dávka: súčet ekvivalentnej dávky v každom orgáne/tkanive vynásobený váhovým faktorom, ktorý zohľadňuje rôznu citlivosť orgánov a tkanív na ionizujúce žiarenie a meria sa v Sievert (Sv)/(J/Kg)
Existuje veličina, ktorá ovplyvní aj účinok, ktorý bude mať ionizujúce žiarenie na naše zdravie, a je to dávkový príkon, ktorý udáva dávku žiarenia, ktorá bola prijatá za jednotku času. Je vedecky známe, že dávka prijatá počas dlhého časového obdobia je menej škodlivá, ako keby bola prijatá rovnaká dávka, ale iba v priebehu niekoľkých sekúnd alebo minút.
Ako ich odhalíme?
Ako sme už naznačili, naše zmysly nedokážu zachytiť ionizujúce žiarenie. V súčasnosti však existuje široká škála prístrojov, pomocou ktorých možno detegovať a merať ionizujúce žiarenie, ktoré pravdepodobne poznáte ako počítadlá rádioaktivity a dozimetre.
Nie všetky dozimetre však používajú rovnakú metódu na meranie dávok ionizujúceho žiarenia. Niektoré z používaných nástrojov sú:
Perový dozimeter, pomenovaný podľa svojho tvaru, ktorý využíva elektrický náboj a napätie kondenzátora na detekciu a meranie ionizujúceho žiarenia. Tieto dozimetre dokážu zaznamenávať gama a röntgenové žiarenie, ako aj beta žiarenie.
Filmový dozimeter, ktorý používa list filmu, ktorý sčernie v závislosti od menšieho alebo väčšieho množstva žiarenia, ktoré dokáže vnímať.
Termoluminiscenčné dozimetre, ktoré využívajú špeciálne kryštály, v ktorých röntgenové alebo gama žiarenie vytvára mikroskopické zmeny, ktorých výsledkom je viditeľné svetlo, keď sa absorbovaná energia žiarenia uvoľní zahrievaním kryštálu.
Digitálne dozimetre využívajú elektronické senzory a spracovávajú signál, pričom na obrazovke zobrazujú dávku prijatého žiarenia. A sú konfigurovateľné tak, že vydávajú zvuk, keď je úroveň prijímaného žiarenia nebezpečná.
