Alates eelmise sajandi keskpaigast on teadusesse tulnud uus sõna – kiirgus. Selle avastus tegi pöörde füüsikute teadvuses kogu maailmas ja võimaldas kõrvale heita mõned Newtoni teooriad ning teha julgeid oletusi universumi struktuuri, selle kujunemise ja meie koha kohta selles. Kuid see on kõik ekspertide jaoks. Linnarahvas ainult ohkab ja üritab selle teema kohta nii erinevaid teadmisi kokku panna. Protsessi teeb keerulisemaks asjaolu, et kiirguse mõõtühikuid on üsna vähe ja kõik need on sobilikud.
Terminoloogia
Esimene termin, millega tutvuda, on tegelikult kiirgus. See on nimetus, mis on antud kiirgusprotsessile, mille tekitavad mõned kõige väiksematest osakestest koosnevad ained, nagu elektronid, prootonid, neutronid, heeliumiaatomid ja teised. Sõltuv alt osakese tüübist erinevad kiirguse omadused üksteisest. Kiirgust täheldatakse kas ainete lagunemisel lihtsamateks või nende sünteesimisel.
Kiirgusühikud on kokkuleppelised mõisted, mis näitavad, kui palju elementaarosakesi ainest vabaneb. Hetkel toimib füüsika perekonna pealerinevad üksused ja nende kombinatsioonid. See võimaldab kirjeldada erinevaid mateeriaga toimuvaid protsesse.
Radioaktiivne lagunemine on ebastabiilsete aatomituumade struktuuri suvaline muutumine mikroosakeste vabastamise teel.
Lagunemiskonstant on statistiline mõiste, mis ennustab aatomi hävimise tõenäosust teatud aja jooksul.
Poolväärtusaeg on ajavahemik, mille jooksul pool aine koguhulgast laguneb. Mõne elemendi puhul arvutatakse see minutites, teiste puhul aga aastates ja isegi aastakümnetes.
Kuidas mõõdetakse kiirgust
Radioaktiivsete materjalide omaduste hindamiseks pole ainsad kiirgusühikud. Lisaks neile kasutatakse selliseid suurusi nagu:
- kiirgusallika aktiivsus;- voolutihedus (ioniseerivate osakeste arv pindalaühiku kohta).
Lisaks on erinevus elus- ja eluta objektidele avalduva kiirguse mõju kirjelduses. Seega, kui aine on elutu, kehtivad selle kohta järgmised mõisted:
- neelduv doos;- kokkupuutedoos.
Kui kiirgus mõjutas eluskudet, kasutatakse järgmisi termineid:
- ekvivalentdoos;
- efektiivne ekvivalentdoos;- doosikiirus.
Kiirguse mõõtühikud on, nagu eespool mainitud, tingimuslikud arvväärtused, mille teadlased on vastu võtnud, et hõlbustada arvutusi ning koostada hüpoteese ja teooriaid. Võib-olla sellepärast pole ühtset üldtunnustatud mõõtühikut.
Curie
Üks kiirguse ühikuid on curie. See ei kuulu süsteemi (ei kuulu SI süsteemi). Venemaal kasutatakse seda tuumafüüsikas ja meditsiinis. Aine aktiivsus võrdub ühe curie'ga, kui selles toimub ühes sekundis 3,7 miljardit radioaktiivset lagunemist. See tähendab, et võime öelda, et üks curie võrdub kolme miljardi seitsmesaja miljoni bekerelliga.
See arv tulenes asjaolust, et Marie Curie (kes tõi selle termini teadusesse) viis läbi oma katsed raadiumiga ja võttis aluseks selle lagunemiskiiruse. Kuid aja jooksul otsustasid füüsikud, et selle ühiku arvväärtus on paremini seotud teise - bekerelliga. See võimaldas vältida mõningaid vigu matemaatilistes arvutustes.
Lisaks curie'dele võite sageli leida kordseid või alamkordajaid, näiteks:
- megakuurid (võrdne 3,7 korda 10-ga bekerellide 16. astmega);
- kilocurie (3, 7 tuhat miljardit bekerelit);
- millicurie (37 miljonit bekerelit);- mikrokuurit (37 tuhat bekerelit).
Selle ühiku abil saate väljendada aine mahtu, pinda või eriaktiivsust.
Becquerel
Kiirgusdoosi becquereli ühik on süsteemne ja sisaldub rahvusvahelises ühikute süsteemis (SI). See on kõige lihtsam, sest ühe bekerelli kiirgusaktiivsus tähendab, et aines toimub ainult üks radioaktiivne lagunemine sekundis.
See sai oma nime prantsuse füüsiku Antoine Henri Becquereli auks. Pealkiri oliheaks kiidetud eelmise sajandi lõpus ja on kasutusel tänaseni. Kuna tegemist on üsna väikese ühikuga, kasutatakse tegevuse näitamiseks kümnendkoha eesliiteid: kilo-, milli-, mikro- ja muud.
Viimasel ajal on bekerellide kõrval kasutatud mittesüsteemseid ühikuid, nagu curie ja rutherford. Üks rutherford võrdub miljoni bekerelliga. Mahu- ehk pindaktiivsuse kirjeldusest võib leida tähised bekerel kilogrammi kohta, bekerel meetri kohta (ruut või kuup) ja nende erinevad tuletised.
Röntgenikiirgus
Kiirguse mõõtühik, röntgen, ei ole samuti süsteemne, kuigi seda kasutatakse kõikjal saadud gammakiirguse ekspositsioonidoosi näitamiseks. Üks röntgen on võrdne sellise kiirgusdoosiga, mille korral üks kuupsentimeetrit õhku standardsel atmosfäärirõhul ja nulltemperatuuril kannab laengut 3,3(10-10). See võrdub kahe miljoni paari ioonidega.
Vaatamata asjaolule, et Vene Föderatsiooni õigusaktide kohaselt on enamik mittesüsteemseid ühikuid keelatud, kasutatakse dosimeetrite märgistamisel röntgenikiirgust. Kuid nende kasutamine lõpetatakse peagi, kuna osutus otstarbekamaks kõik hallides ja sievertides kirja panna ja arvutada.
Rad
Kiirguse mõõtühik rad asub väljaspool SI-süsteemi ja võrdub kiirgushulgaga, mille juures ühe grammi aine kohta kantakse üle miljondikdžauli energiast. See tähendab, et üks rad on 0,01 džauli kilogrammi aine kohta.
Energiat neelav materjal võib olla kas eluskude või muu orgaaniline jaanorgaanilised ained ja ained: muld, vesi, õhk. Iseseisva üksusena võeti rad kasutusele 1953. aastal ja Venemaal on sellel õigus kasutada füüsikas ja meditsiinis.
Hall
See on veel üks kiirgustaseme mõõtühik, mida tunnustab rahvusvaheline ühikute süsteem. See peegeldab neeldunud kiirgusdoosi. Aine loetakse ühe halli doosi saanud, kui kiirgusega ülekantud energia on võrdne ühe džauliga kilogrammi kohta.
See üksus sai oma nime inglise teadlase Lewis Gray auks ja võeti ametlikult teadusesse 1975. aastal. Reeglite kohaselt kirjutatakse üksuse täisnimi väikese tähega, kuid selle lühendatud tähistus on suurtähtedega. Üks hall võrdub saja radiga. Lisaks lihtsatele ühikutele kasutatakse teaduses ka mitmik- ja submitmelisi ekvivalente, nagu kilogray, megagray, detsigray, sentigray, mikrogray ja teised.
Sievert
Sieverti kiirgusühikut kasutatakse efektiivsete ja ekvivalentsete kiirgusdooside tähistamiseks ning see on samuti osa SI-süsteemist, nagu hall ja becquerel. Teaduses kasutatud alates 1978. aastast. Üks sievert võrdub energiaga, mille neelas kilogramm koe pärast ühekordset gammakiirguse kuumutamist. Üksuse nimi oli Rootsi teadlase Rolf Sieverti auks.
Definitsiooni järgi on siivertid ja hallid võrdsed, st samaväärsed ja neelduvad doosid on sama suurusega. Kuid nende vahel on ikkagi erinevus. Ekvivalentdoosi määramiseltuleb arvestada mitte ainult kiirguse koguse, vaid ka teiste omadustega nagu lainepikkus, amplituud ja millised osakesed seda esindavad. Seetõttu korrutatakse neeldunud doosi arvväärtus kiirguse kvaliteediteguriga.
Nii näiteks, kui kõik muud asjad on võrdsed, on alfaosakeste neelduv toime kakskümmend korda tugevam kui sama doos gammakiirgust. Lisaks on vaja arvestada koefitsiendiga, mis näitab, kuidas elundid kiirgusele reageerivad. Seetõttu kasutatakse radiobioloogias ekvivalentdoosi ja töötervishoius (kiirgusega kokkupuute normaliseerimiseks) efektiivdoosi.
Päikesekonstant
On olemas teooria, mille kohaselt tekkis elu meie planeedile päikesekiirguse tõttu. Tähe kiirguse mõõtühikud on kalorid ja vatid jagatud ajaühikuga. See otsustati, kuna Päikesest lähtuva kiirguse koguse määrab objektide vastuvõetav soojushulk ja selle intensiivsus. Maale jõuab vaid pool miljonit kogu eralduvast energiast.
Tähtede kiirgus levib kosmoses valguse kiirusel ja siseneb meie atmosfääri kiirtena. Selle kiirguse spekter on üsna lai - "valgest mürast", see tähendab raadiolainetest kuni röntgenikiirteni. Osakesed, mis samuti kiirgusega läbi saavad, on prootonid, kuid mõnikord võivad seal olla elektronid (kui energia vabanemine oli suur).
Päikeselt saadav kiirgus on kõigi elusprotsesside edasiviiv jõudplaneet. Saadud energia hulk sõltub aastaajast, tähe asukohast horisondi kohal ja atmosfääri läbipaistvusest.
Kiirguse mõju elusolenditele
Kui samade omadustega eluskudesid kiiritatakse erinevat tüüpi kiirgusega (sama doosi ja intensiivsusega), on tulemused erinevad. Seetõttu ei piisa tagajärgede kindlakstegemiseks ainult neeldumis- või kokkupuutedoosist, nagu elutute objektide puhul. Sündmuskohale ilmuvad läbitungiva kiirguse ühikud, nagu sieverts rems ja gray, mis näitavad ekvivalentset kiirgusdoosi.
Ekvivalent on eluskoes neeldunud doos, mis on korrutatud tingimusliku (tabeli)koefitsiendiga, mis võtab arvesse, kui ohtlik on seda või teist tüüpi kiirgus. Kõige sagedamini kasutatav mõõt on sievert. Üks sievert võrdub saja remiga. Mida suurem koefitsient, seda ohtlikum on vastav alt kiirgus. Footonite puhul on see üks ning neutronite ja alfaosakeste puhul kakskümmend.
Alates Venemaal ja teistes SRÜ riikides Tšernobõli tuumaelektrijaamas toimunud õnnetusest on erilist tähelepanu pööratud inimeste kiirgusega kokkupuute tasemele. Looduslikest kiirgusallikatest pärinev ekvivalentdoos ei tohiks ületada viit millisiivertit aastas.
Radionukliidide toime elututele objektidele
Radioaktiivsed osakesed kannavad endas energialaengut, mille nad sellega kokkupõrkel ainele üle kannavad. Ja mida rohkemate osakestega oma teel kokku puutubteatud kogus ainet, seda rohkem energiat see saab. Selle kogust hinnatakse annustes.
- Neeldunud doos on radioaktiivse kiirguse hulk, mille aine ühik sai. Seda mõõdetakse hallides. See väärtus ei võta arvesse asjaolu, et erinevat tüüpi kiirguse mõju ainele on erinev.
- Ekspositsioonidoos – on neeldunud doos, kuid võttes arvesse aine ionisatsiooniastet erinevate radioaktiivsete osakeste mõjust. Seda mõõdetakse kulonides kilogrammi või röntgeni kohta.
