ค้นพบรังสีคืออะไรและวัดได้อย่างไร?

คุณรู้หรือไม่ว่าการแผ่รังสีเป็นการปลดปล่อยที่เป็นธรรมชาติในสิ่งแวดล้อมที่เราอาศัยอยู่? เป็นเช่นนั้นและสามารถผลิตได้จากกิจกรรมที่เกี่ยวข้องกับอุตสาหกรรมและแม้กระทั่งกระบวนการวินิจฉัยทางการแพทย์ คุณต้องการที่จะรู้ วิธีการวัดรังสี?

เอกซเรย์ร่างกาย

โดยปกติ รังสีเอกซ์จะใช้ในกระบวนการตรวจวินิจฉัยทางแพทย์เมื่อผ่านเข้าไปในร่างกายมนุษย์ ส่วนหนึ่งของรังสีจะถูกดูดกลืนและส่วนที่ตัดผ่านจะสร้างภาพเอ็กซ์เรย์ ที่ผ่านเข้าสู่ร่างกายได้ไม่ทำให้เกิดการเพิ่มขึ้นของรังสีในผู้ป่วย แต่รังสีที่ดูดซึมกลับเพิ่มขึ้น ด้วยเหตุนี้ สตรีมีครรภ์จึงไม่ควรได้รับรังสีเอกซ์เนื่องจากผลกระทบที่เกิดขึ้นและเรา ต้องรู้ กัมมันตภาพรังสีวัดได้อย่างไร?

การวัดปริมาณรังสีที่ร่างกายมีอยู่ทั้งหมดเรียกว่าปริมาณรังสีที่มีประสิทธิภาพ และหน่วยวัดของรังสีคือมิลลิซีเวิร์ต (mSv) แพทย์ใช้ยาที่มีประสิทธิภาพนี้เมื่อกล่าวถึงผลกระทบที่อาจเกิดขึ้นรองและคำนึงถึงความไวต่อการแผ่รังสีของอวัยวะที่สนับสนุน

รังสีไอออไนซ์ตามธรรมชาติ

มนุษย์ทุกคนได้รับรังสีจากธรรมชาติ ตามการประมาณการทางวิทยาศาสตร์ล่าสุด บุคคลทั่วไปในสหรัฐอเมริกาได้รับปริมาณรังสีที่มีประสิทธิภาพประมาณ 3 mSv ต่อปีจากรังสีธรรมชาติ ซึ่งรวมถึงรังสีคอสมิกจากอวกาศด้วย ลักษณะของการแผ่รังสีแสงอาทิตย์.

ในทำนองเดียวกัน มีตัวแปรต่างๆ เช่น ความสูงของสถานที่ที่พวกเขาอาศัยอยู่ เนื่องจากผู้ที่อาศัยอยู่ที่ระดับความสูงจะได้รับประมาณ 1,5 mSv ต่อปีมากกว่าผู้ที่อาศัยอยู่ในพื้นที่ใกล้กับระดับน้ำทะเล แหล่งกำเนิดรังสีที่ใหญ่ที่สุดภายในบ้านมาจากก๊าซเรดอนซึ่งอยู่ที่ประมาณ 2 mSv ต่อปี

รังสีวัดได้อย่างไร?

ปริมาณรังสีนี้วัดและควบคุมได้อย่างไร กล่าวคือวิธีการวัดรังสี? ดำเนินการด้วยเครื่องมือที่เรียกว่า dosimeters และมีความหลากหลายมากดังนั้นจึงเป็นสิ่งสำคัญที่คุณสามารถเลือกสิ่งที่เหมาะสมที่สุดตามการใช้งานที่จะใช้ ดังนั้น เราจะอธิบายว่ามีสองกลุ่มใหญ่:

• dosimeters ส่วนบุคคลซึ่งใช้เมื่อจำเป็นต้องวัดปริมาณที่ได้รับโดยบุคคลใดบุคคลหนึ่ง เครื่องวัดปริมาณรังสีมีหลายประเภทสำหรับใช้ส่วนตัว แบบแหวน สำหรับข้อมือหรือสำหรับติดที่ปกเสื้อ
• Dosimeters พื้นที่ซึ่งใช้เมื่อจำเป็นต้องทราบปริมาณที่ได้รับจากผู้คนในสถานที่หรือที่ทำงาน

ประวัติการวัดรังสี

นับแต่เวลาที่ห่างไกลที่สุด มนุษย์มีความรู้สึกว่าจำเป็นต้องวัด ซึ่งเป็นเหตุที่พวกเขากังวลกับการสร้างเครื่องมือเพื่อการนั้น ตลอดจนการบรรลุข้อตกลงว่าด้วยการใช้การวัดเหล่านี้ได้ ซึ่งเป็นกิจกรรมที่ ไม่ง่ายเลย โชคดีที่ตอนนี้เรามีระบบหน่วยวัดระดับสากล

กาลิเลโอ กาลิเลอีกล่าวแล้วว่าเขาเป็นนักดาราศาสตร์ นักปรัชญา นักคณิตศาสตร์ และนักฟิสิกส์ชาวอิตาลี ซึ่งมีอิทธิพลต่อการปฏิวัติทางวิทยาศาสตร์สมัยใหม่อย่างปฏิเสธไม่ได้ เขามายืนยันว่า จำเป็นต้องวัดสิ่งที่วัดได้และพยายามวัดสิ่งที่ยังไม่ได้วัด คุณเพียงแค่ต้องมองไปที่ ประวัติศาสตร์ฟิสิกส์ เพื่อตรวจสอบความปรารถนาในการวัดที่มนุษย์มีมาโดยตลอด

เมื่อสังเกตปรากฏการณ์ทางธรรมชาติโดยทั่วไป ถือว่าข้อมูลที่ได้มานั้นไม่สมบูรณ์ เว้นแต่จะได้รับข้อมูลเชิงปริมาณ กล่าวคือ ได้จัดทำการวัดที่สอดคล้องกันสำหรับสิ่งที่ต้องรู้ วิธีการวัดรังสี. เพื่อให้ได้ข้อมูลที่ถือว่าเชื่อถือได้ จำเป็นต้องมีการวัดคุณสมบัติทางกายภาพ

การวัดผลเป็นการปฏิบัติที่เรามีความสามารถในการกำหนดตัวเลขให้กับคุณสมบัติทางกายภาพซึ่งเกิดขึ้นจากการเปรียบเทียบคุณสมบัติดังกล่าวกับคุณสมบัติอื่นที่คล้ายคลึงกันซึ่งถือเป็นรูปแบบที่เราจะเรียกว่า การวัด หน่วยวัด

เราต้องการแสดงให้คุณเห็นโดยการเปรียบเทียบวิธีการวัดรังสี. ถ้าห้องหนึ่งมีพื้นปูด้วยกระเบื้อง และเราเอากระเบื้องเป็นหน่วยวัด โดยการนับจำนวนกระเบื้อง แล้วบวกขนาดเข้าไป เราจะสามารถรู้ได้ว่าพื้นผิวของห้องนั้นคืออะไร การวัดขนาดทางกายภาพหรือพื้นผิวเดียวกันสามารถทำให้เกิดปริมาณที่แตกต่างกันสองปริมาณ เนื่องจากสามารถใช้หน่วยการวัดที่แตกต่างกันได้

ด้วยเหตุนี้ จึงจำเป็นต้องสร้างมาตรฐานหรือกำหนดรูปแบบหน่วยการวัดเดียวสำหรับขนาดใดๆ เพื่อให้ทุกคนสามารถเข้าใจข้อมูลที่มาจากการวัดใดๆ

ดังนั้น การแผ่รังสีไอออไนซ์จึงไม่ใช่ข้อยกเว้นสำหรับความจำเป็นในการวัด ดังนั้นจึงเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งที่จะต้องกำหนดขนาดที่จะนำไปใช้ในลักษณะที่เป็นมาตรฐาน และเพื่อสร้างหน่วยที่ไม่ซ้ำกันสำหรับขนาดดังกล่าวแต่ละขนาด

รังสีไอออไนซ์นั้นไม่มีกลิ่น ไร้รส เงียบ ไม่มีสี และมองไม่เห็น และไม่สามารถสัมผัสได้ ดังนั้นจึงไม่สามารถตรวจพบได้ด้วยประสาทสัมผัสปกติของมนุษย์ อย่างไรก็ตาม เป็นไปได้ว่าสามารถตรวจพบและวัดผลได้ด้วยกระบวนการต่างๆ ตามที่อธิบายไว้ในส่วนต่อไปของโพสต์นี้

เนื่องจากไม่สามารถตรวจจับได้ด้วยประสาทสัมผัสตามธรรมชาติ จึงอาจทำให้เราคิดผิดว่าไม่มีอยู่จริง หรือไม่สามารถให้ผลทางชีวภาพกับเราได้ อย่างไรก็ตาม เป็นเรื่องปกติที่เราจะสามารถรับรู้ถึงการมีอยู่ของพวกมันเนื่องจากผลกระทบที่เกิดขึ้น เนื่องจากพวกมันมีความสามารถในการแตกตัวเป็นไอออนและถูกดูดซับโดยมัน ดังนั้นจึงจำเป็นต้องรู้ ¿รังสีวัดได้อย่างไร?

จากนั้นจึงมีความจำเป็นที่จะต้องมีการวัดปริมาณซึ่งเกิดจากการตระหนักถึงผลกระทบจำนวนหนึ่งที่เป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิต เป็นที่ทราบกันมานานแล้วว่ารังสีไอออไนซ์ในปริมาณสูงสามารถทำให้เกิดการบาดเจ็บต่อเนื้อเยื่อของมนุษย์ได้ อันที่จริง เพียงหกเดือนหลังจากการค้นพบรังสีเอกซ์โดย Roentgen ในปี 1895 ผลกระทบที่เป็นอันตรายครั้งแรกของรังสีไอออไนซ์ได้อธิบายไว้แล้ว

เพื่อท่านจะได้มีความรู้สามารถตีความ หน่วยวัดรังสี ซึ่งอาจมีความเกี่ยวข้องกัน เราระบุว่าขนาดและหน่วยเทียบเท่าที่ใช้มากที่สุดในการหาปริมาณรังสีไอออไนซ์และสารประกอบกัมมันตภาพรังสี ได้แก่

ปริมาณ กระบวนการทางกายภาพที่วัดได้ หน่วย SI

กิจกรรม การสลายตัวของนิวเคลียร์ Becquerel (Bq)

ปริมาณการดูดซึมพลังงานสะสมสีเทา (Gy)

ปริมาณเทียบเท่า Biological Effect Sievert (Sv)

ปริมาณความเสี่ยงที่มีประสิทธิภาพ Sievert (Sv)

ตอนนี้เกี่ยวกับ วัดรังสีในหน่วยใด, แต่ละหน่วยมีตัวคูณและตัวคูณย่อยของมัน ในระบบสากล (SI) ตัวคูณย่อยที่เราจะใช้มากที่สุดจะเป็น:

• มิลลิ(m) = 10-3
• ไมโคร(µ)= 10-6
• นาโน(n)=10-9

กิจกรรมกัมมันตภาพรังสี

โดยปกติจะมีหน่วยวัดเป็นเบคเคอเรล (Bq) ซึ่งเป็นมาตรฐานที่ได้มาจากระบบหน่วยสากล และมีค่าเท่ากับการแตกตัวของนิวเคลียร์หนึ่งครั้งต่อวินาที becquerels จะบอกเราว่าความเร็วที่สารกัมมันตภาพรังสีสลายตัวคืออะไร ดังนั้น ยิ่งจำนวนเบคเคอเรลมากเท่าไหร่ ธาตุก็จะยิ่งสลายตัวเร็วขึ้น ดังนั้นองค์ประกอบก็จะยิ่งกระฉับกระเฉงมากขึ้น

อย่างไรก็ตาม กิจกรรมหรือจำนวนของเบคเคอเรลจะไม่ให้ข้อมูลเกี่ยวกับผลกระทบที่น่าจะเป็นไปได้ที่แหล่งกำเนิดรังสีอาจมีต่อสุขภาพของเรา แหล่งที่มาที่เราสามารถวัดได้ประมาณ 100.000 ล้าน Bq อาจไม่เป็นอันตรายโดยสิ้นเชิง หากได้รับการปกป้องหรืออยู่ห่างจากร่างกายของเรา หรืออาจสร้างความเสียหายร้ายแรงต่อสุขภาพของเราหากเรากินเข้าไปโดยไม่ได้ตั้งใจ

ความเสียหายที่อาจเกิดจากการสัมผัส

เพื่อที่จะสามารถทราบถึงผลกระทบที่น่าจะเป็นไปได้ต่อสุขภาพของเราเนื่องจากการได้รับรังสีไอออไนซ์ จำเป็นที่เราต้องรู้แนวคิดที่แจ้งให้เราทราบเกี่ยวกับส่วนของพลังงานที่เนื้อเยื่อดูดซับ และช่วยให้เราสามารถหาปริมาณความเสียหายทางชีวภาพที่อาจจะเกิดขึ้นได้ นั่นคือเราต้องตระหนักถึงปริมาณรังสีที่ได้รับ

รังสีไอออไนซ์สามารถโต้ตอบกับสสาร โดยปล่อยให้พลังงานอยู่ในนั้น ทำให้เกิดไอออไนซ์ และด้วยเหตุนี้เอง มันจะทำให้เกิดการดัดแปลงในโมเลกุลของเซลล์ ความเสียหายทางชีวภาพที่เป็นผลจากรังสีไอออไนซ์นั้นสัมพันธ์กับปริมาณพลังงานที่สะสมต่อหน่วยมวล ซึ่งเรียกว่าขนาดที่เรียกว่าปริมาณรังสีที่ถูกดูดกลืน

อย่างที่เราทราบกันดีอยู่แล้วว่าพลังงานในระบบสากลมีหน่วยวัดเป็นจูล (J) และมวลเป็นกิโลกรัม (Kg) ดังนั้นปริมาณที่ดูดกลืนเข้าไปจึงต้องมีหน่วยวัดเป็น J/Kg ซึ่งเป็นหน่วยที่รู้จักในชื่อหน่วยสีเทา (Gy) ).

ข้อเท็จจริงอีกประการหนึ่งที่ต้องนำมาพิจารณาก็คือ ความเสียหายทางชีวภาพที่เกิดขึ้นเนื่องจากการแผ่รังสีไม่เพียงเกี่ยวข้องกับปริมาณพลังงานที่สะสมอยู่ในเนื้อเยื่อหรืออวัยวะเท่านั้น แต่ยังส่งผลต่อประเภทของรังสีอีกด้วย . รังสีบางชนิดไม่ได้ผลิตไอออไนซ์ในปริมาณเท่ากันเมื่อผ่านเข้าไปในสิ่งมีชีวิต

ตัวอย่างเช่น อนุภาคแอลฟาทำให้เกิดความหนาแน่นของไอออไนเซชันในสสารที่ทะลุผ่านได้สูงกว่ารังสีแกมมาในปริมาณที่เท่ากัน เป็นที่ทราบกันดีว่าการแผ่รังสีที่ทำให้ความหนาแน่นของไอออไนซ์สูงขึ้นจะเป็นอันตรายมากกว่าแม้ว่าปริมาณรังสีจะเท่ากันก็ตาม

ปริมาณเทียบเท่าคือสิ่งที่กำหนดเป็นขนาดที่ใช้เพื่อแสดงปริมาณพลังงานที่สามารถสะสมต่อหน่วยมวล ซึ่งเป็นปริมาณที่ดูดซับ และชนิดของรังสีที่ปล่อยพลังงานดังกล่าว ขนาดนี้สามารถวัดได้ใน J/Kg แต่เรียกว่า Sievert (Sv)

ท้ายที่สุด เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าความเสียหายที่เกิดจากรังสีไอออไนซ์สามารถสร้างขึ้นในสิ่งมีชีวิต นอกเหนือจากการปฏิบัติตามปริมาณรังสีที่ดูดซึมและประเภทของรังสีแล้ว ยังเชื่อมโยงกับเนื้อเยื่อหรืออวัยวะที่ได้รับการฉายรังสีอีกด้วย

เหตุผลก็คือไม่ใช่ว่าเนื้อเยื่อทุกส่วนในร่างกายมนุษย์มีความไวต่อรังสีเท่ากัน ดังนั้นไม่ใช่ทุกเนื้อเยื่อที่จะมีส่วนทำให้เกิดความเสียหายอย่างเท่าเทียมกันต่อสุขภาพของเรา ในการพิจารณาข้อมูลนี้ ขนาดยาที่ได้ผลได้ถูกสร้างขึ้น ซึ่งเหมือนกับปริมาณที่เท่ากัน มีหน่วยวัดเป็น Sv (J/Kg)

เพื่อให้เราสามารถเข้าใจขนาดทั้งหมดเหล่านี้ได้ เราขอแนะนำให้คุณจินตนาการว่าคุณกำลังอยู่ภายใต้พายุลูกเห็บ จำนวนลูกเห็บที่ตกลงมาคือสิ่งที่จะเป็นตัวแทนของกิจกรรมกัมมันตภาพรังสี แต่ไม่ใช่ลูกเห็บทั้งหมดที่ตกลงมาจะไม่ส่งผลกระทบต่อเรา ลูกเห็บที่กระทบเราคือปริมาณที่ดูดซึม

ตอนนี้ ความเสียหายที่เกิดกับลูกเห็บได้ไม่เพียงขึ้นอยู่กับปริมาณลูกเห็บที่กระทบเราเท่านั้น แต่ยังต้องคำนึงถึงขนาดของลูกเห็บด้วย ดังนั้น ยิ่งลูกเห็บตกกระทบเรามากเท่าไร ลูกเห็บยิ่งมาก ยิ่งสร้างความเสียหายให้กับเรามากเท่านั้น ปริมาณของลูกเห็บที่มาถึงเราและขนาดของมันเป็นสิ่งที่บ่งชี้ว่าปริมาณรังสีที่เท่ากันสำหรับรังสีไอออไนซ์จะเป็นเท่าใด

สุดท้ายถ้าเราต้องการทราบความเสียหายที่ลูกเห็บจะเกิดขึ้นจริง ๆ รวมทั้งจำนวนลูกเห็บที่กระทบเราและขนาดของมัน เราต้องประเมินด้วยว่าส่วนไหนของร่างกายคนได้รับผลกระทบด้วย เพราะไม่ใช่ทั้งหมด พวกเขามีความไวเหมือนกัน ทั้งหมดนี้เป็นข้อควรพิจารณาที่ต้องนำมาพิจารณาเมื่อเราพูดถึงรังสีไอออไนซ์และเนื้อเยื่อของร่างกายของเรา และด้วยเหตุนี้จึงจำเป็นต้องใช้การวัดขนาดยาที่มีประสิทธิภาพ

นั่นคือขนาดที่เกี่ยวข้องกับปริมาณรังสีไอออไนซ์คือ:

• ปริมาณที่ดูดซึม: พลังงานที่สะสมต่อหน่วยมวล วัดเป็นสีเทา (Gy)/(J/Kg)
• ปริมาณเทียบเท่า: ปริมาณที่ดูดซึมคูณด้วยปัจจัยถ่วงน้ำหนักที่คำนึงถึงชนิดของรังสีไอออไนซ์ที่ทำให้เกิดการสัมผัส ซึ่งวัดใน Sievert (Sv)/ (J/Kg)
• ปริมาณที่มีประสิทธิภาพ: ผลรวมของขนาดยาที่เท่ากันในแต่ละอวัยวะ/เนื้อเยื่อ คูณด้วยปัจจัยการถ่วงน้ำหนักที่คำนึงถึงความไวที่แตกต่างกันของอวัยวะและเนื้อเยื่อต่อการแผ่รังสีไอออไนซ์ และวัดเป็น Sievert (Sv)/(J/Kg)

มีขนาดที่จะมีอิทธิพลต่อผลกระทบที่รังสีจะก่อให้เกิดต่อสุขภาพของเราและเป็นอัตราปริมาณรังสีซึ่งจะระบุปริมาณรังสีที่ได้รับต่อหน่วยเวลา เป็นที่ทราบในทางวิทยาศาสตร์ว่าขนาดยาที่ได้รับเป็นเวลานานจะมีอันตรายน้อยกว่าขนาดยาที่ได้รับเท่ากันแต่ภายในช่วงเวลาไม่กี่วินาทีหรือนาทีเท่านั้น

เราจะตรวจจับได้อย่างไร?

ดังที่เราได้กล่าวไปแล้วก่อนหน้านี้ ประสาทสัมผัสของเราไม่สามารถตรวจจับรังสีไอออไนซ์ได้ อย่างไรก็ตาม ปัจจุบันมีเครื่องมือมากมายที่สามารถตรวจจับและวัดรังสีไอออไนซ์ได้ ซึ่งคุณอาจรู้จักว่าเป็นเครื่องนับกัมมันตภาพรังสีและเครื่องวัดปริมาณรังสี

แต่ไม่ใช่ว่าทุกโดซิมิเตอร์จะใช้วิธีการเดียวกันในการวัดปริมาณรังสีไอออไนซ์ เครื่องมือหลายอย่างที่ใช้คือ:

ปากกา dosimeter ตั้งชื่อตามรูปร่าง ซึ่งใช้ประจุไฟฟ้าและแรงดันไฟฟ้าของตัวเก็บประจุเพื่อตรวจจับและวัดรังสีไอออไนซ์ dosimeters เหล่านี้สามารถบันทึกรังสีแกมมาและรังสีเอกซ์ตลอดจนรังสีเบต้า

Film dosimeter ซึ่งใช้แผ่นฟิล์มที่ทำให้มืดขึ้นอยู่กับปริมาณรังสีที่รับรู้ได้น้อยกว่าหรือมากกว่า

เทอร์โมลูมิเนสเซนซ์ dosimeters ซึ่งใช้ผลึกพิเศษซึ่งรังสีเอกซ์หรือรังสีแกมมาทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในระดับจุลภาค ซึ่งส่งผลให้แสงที่มองเห็นได้เมื่อพลังงานรังสีที่ถูกดูดกลืนถูกปลดปล่อยออกมาโดยให้ความร้อนกับคริสตัล

เครื่องวัดปริมาณรังสีดิจิตอลใช้เซ็นเซอร์อิเล็กทรอนิกส์และประมวลผลสัญญาณ โดยแสดงปริมาณรังสีที่ได้รับบนหน้าจอ และกำหนดค่าได้เพื่อให้ส่งเสียงเมื่อระดับรังสีที่ได้รับเป็นอันตราย