Альфа-частица
Alpha particle

Альфа-частица (или α-частица) – ядро атома гелия, состоящее из связанных вместе двух протонов и двух нейтронов. Обычно обозначается α или , где верхний индекс - полное число протонов и нейтронов в ядре гелия, а нижний – число протонов. Альфа-частица имеет заряд +2е, где е – величина элементарного заряда, и обладает повышенной устойчивостью и плотностью. Она представляет собой сферически симметричный объект радиусом около 2·10 -13 см. Плотность материи и электрического заряда максимальна в центре альфа-частицы и спадает к её периферии.
По распространённости в природе (около 9% всех ядер) ядра гелия уступают только ядрам водорода (около 90%). Масса альфа-частицы 4.0015 атомных единиц массы или 6.645·10 -27 кг. Энергия, необходимая для расщепления альфа-частицы на составляющие её протоны и нейтроны, около 28.3 МэВ (или 4.53·10 -13 Дж). Альфа-частицы самопроизвольно испускаются при распаде многих тяжёлых ядер. Возникающий при этом вид распада (радиоактивности) атомных ядер носит название альфа-распада или альфа-радиоактивности.
Вылетевшая из ядра, α-частица пролетает в воздухе расстояние несколько сантиметров и в результате торможения останавливается. Для защиты от альфа-частиц достаточно слоя воздуха в несколько сантиметров или листа папиросной бумаги.

Альфа-излучение (альфа-лучи) - один из видов ионизирующих излучений; представляет собой поток быстро движущихся, обладающих значительной энергией, положительно заряженных частиц (альфа-частиц). Основным источником альфа-излучения служат альфа-излучатели - радиоактивные изотопы, испускающие альфа-частицы в процессе распада. Особенностью альфа-излучений является его малая проникающая способность. Пробег альфа-частиц в веществе (то есть путь, на котором они производят ионизацию) оказывается очень коротким (сотые доли миллиметра в биологических средах, 2,5-8 см в воздухе). Однако вдоль короткого пути альфа-частицы создают большое число ионов, то есть обусловливают большую линейную плотность ионизации. Это обеспечивает выраженную относительную биологическую эффективность, в 10 раз большую, чем при воздействии рентгеновского и гамма-излучений. При внешнем облучении тела альфачастицы могут (при достаточно большой поглощенной дозе излучения) вызывать сильные, хотя и поверхностные (короткий пробег) ожоги; при попадании через рот долгоживущие альфа-излучатели разносятся по телу током крови и депонируются в органах ретикулоэндотелиальной системы и др., вызывая внутреннее облучение организма. Альфа-излучение применяют для лечения некоторых заболеваний.

7.Краткая характеристика бета-излучения . Бета-излучение (бета-лучи) - поток электронов или позитронов, испускаемых при бета-радиоактивном распаде атомов. Радиоактивные изотопы, распад которых сопровождается бета-излучением, называют бета-излучателями. Если такому распаду не сопутствует гамма-излучение, говорят о чистом бета-излучателе. К ним относятся радиоактивные изотопы фосфора (Р32), серы (S35), кальция (Са45) и др. При прохождении через вещество бета-излучение взаимодействует с электронами и ядрами его атомов, расходуя на это свою энергию и замедляя движение вплоть до полной остановки. Путь, проходимый бета-частицей в веществе, называется ее пробегом. Пробег бета-частиц выражают обычно в граммах на квадратный сантиметр (г/см2). В ткани организма бета-излучение проникает на глубину от десятых долей миллиметра до 1-2 см. Благодаря таким свойствам для защиты от бета-излучения достаточно иметь соответствующей толщины экран из органического стекла. На этих же свойствах основано применение бета-излучения в медицине для поверхностной, внутритканевой и внутриполостной лучевой терапии. Многие бета-излучатели (С14, Р32, S35, Са45 и др.) нашли применение в качестве метки для экспериментальных целей и радиоизотопной диагностики. Для измерения бета-излучения служат специальные бета-счетчики, бета-спектрометры, ионизационные камеры также дозиметры ионизирующих излучений, излучения ионизирующие, лучевая терапия, счетчики ядерных излучен.

8. Характеристика нейтронного излучения, понятие о наведенной радиоактивности. Нейтронное облучение – представляет собой нейтральное не несущие электрического заряда частицы. Нейтронное излучение непосредственно взаимодействует с ядрами атомов и вызывает ядерную реакцию. Оно обладает большой проникающей способность, которая в воздухе может составлять 1 000 м. Нейтроны глубоко проникают в организм человека.Отличительной особенностью нейтронного излучения является их способность превращать атомы стабильных элементов в их радиоактивные изотопы. Это называется наведенной радиоактивностью.Для защиты от нейтронного облучения используется специализированное убежище или укрытия, построенные из бетона и свинца.

9. Радиочувствительность живых организмов, органов, клеток, тканей. Понятие радиочувствительности – определяет собой способность организма проявить наблюдаемую реакцию при малых дозах ионизирующей радиации. Радиочувствительность - каждому биологическому виду свойственна своя мера чувствительности к действию ионизирующей радиации. Степень радиочувствительности сильно варьирует и в пределах одного вида - индивидуальная радиочувствительность, а для определенного индивидуума зависит также от возраста и пола.Понятие радиоустойчивости (радиорезистентности) – подразумевает способность организма выжить при облучении в определенных дозах или проявить ту или иную реакцию на облучение.

Радиочувствительность различных органов и тканей: В общем случае радиочувствительность органов зависит не только от радиочувствительности тканей, которые оставляют орган, но и от его функций. Желудочно-кишечный синдром, приводящий к гибели при облучении дозами 10–100 Гр, обусловлен в основном радиочувствительностью тонкого кишечника.Легкие являются наиболее чувствительным органом грудной клетки. Радиационные пневмониты (воспалительная реакция легкого на действие ионизирующего излучения) сопровождаются потерей эпителиальных клеток, которые выстилают дыхательные пути и легочные альвеолы, воспалением дыхательных путей, легочных альвеол и кровеносных сосудов, приводя к фиброзам. Эти эффекты могут вызывать легочную недостаточность и даже гибель в течение нескольких месяцев после облучения грудной клетки.В течение интенсивного роста кости и хрящи более радиочувствительны. После его окончания облучение приводит к омертвению участков кости - остеонекрозу - и возникновению спонтанных переломов в зоне облучения. Другим проявлением радиационного поражения является замедленное заживление переломов и даже образование ложных суставов.

Эмбрион и плод. Наиболее серьезные последствия облучения - гибель до или во время родов, задержка развития, аномалии многих тканей и органов тела, возникновение опухолей в первые годы жизни.

Органы зрения. Известны 2 вида поражения органов зрения – воспалительн6ые процессы в кнъюктевите и катаракта при дозе 6 Гр у человека.

Репродуктивные органы. При 2 Гр и более наступает полная стерилизация. Острые дозы порядка 4 Гр приводят к бесплодию.

Органы дыхания, ЦНС, эндокринные железы, органы выделения относятся к довольно устойчивы тканям. Исключение составляет щитовидная железа при облучении ее J131.

Очень высокая устойчивость костей, сухожилий, мышц. Абсолютно устойчива жировая ткань.

Радиочувствительность определяется, как правило, по отношению к острому облучению, притом однократному. Поэтому получается, что системы, состоящие из быстро обновляющихся клеток, более радиочувствительны.

10. Понятие радиационной безопасности. Задачи радиационной безопасности. Радиационная безопасность - это состояние защищенности настоящего и будущего поколения людей от вредного воздействия ионизирующего излучения.Радионуклиды - это изотопы, ядра которых способны самопроизвольно распадаться. Период полураспада радионуклида – это промежуток времени, в течение которого количество исходных атомных ядер уменьшается вдвое.Ионизирующее излучение – это излучение, которое создается при радиоактивном распаде ядерных превращений торможения заряженных частиц в веществе и образует при взаимодействии со средой ионы разных знаков. Сходство между разными излучениями состоит в том, что все они обладают высокой энергией и осуществляют свое действие через эффекты ионизации и последующее развитие химических реакций в биологических структурах клетки. Что может привести к ее гибели. Ионизирующее излучение не воспринимается органами чувств человека, мы не чувствуем его воздействия на наше тело.

11.Особенности аварий на атомных электростанциях (внешнее и внутреннее облучение). Аварийные ситуации: ДляАС с реакторами с водой под давлением наиболее тяжелыми могут стать аварии, связанные с разрывом трубопроводов контура теплоносителя первого контура, оголением активной зоны; разгерметизацией всех оболочек твэлов и оплавлением активной зоны. При проектировании АС должны быть предусмотрены противоаварийные меры безопасности. Система безопасности АС, обеспечивающая защиту населения при максимальной проектной аварии, должна быть спроектирована так, чтобы рассчитанная при наихудших погодных условиях на границе санитарно-защитной зоны и за ее пределами ожидаемая индивидуальная доза на щитовидную железу детей, обусловленная изотопами йода, не превосходила 30 бэр, а ожидаемая доза от внешнего излучения на все тело и любые другие органы (за исключением щитовидной железы) не превосходила 10 бэр.

Основными факторами радиационного воздействия на население при аварии на АС являются р*- и у-излучения продуктов деления. Вклад в дозу а-излучателей при поступлении радиоактивных веществ внутрь организма должен учитываться, если из-за особенностей реактора и аварии происходит выброс значительных количеств плутония. При поступлении во внешнюю среду только ИРГ (криптона и ксенона) радиационная опасность обусловлена одним внешним излучением при прохождении радиоактивного облака.

В случае выброса смеси продуктов деления наиболее вероятно, что основным компонентом, в первую очередь обуславливающим наибольшую опасность внутреннего облучения, явится 131I, особенно в первые несколько недель после аварии.

На первом этапе после аварии (от 0,5 ч до 1 сут) основной вклад в дозу облучения персонала и населения вносит поступление всех радиоизотопов йода с вдыхаемым воздухом, а доза внешнего облучения от облака будет примерно в 100 раз меньше дозы облучения щитовидной железы.

Радиационная обстановка на территории аварийной АС и степень радиационной опасности для населения обусловливаются количеством и радионуклидным составом выброшенных во внешнюю среду радиоактивных веществ, расстоянием от источника аварийного выброса до населенных пунктов, характером их застройки и плотностью заселения, метеорологическими, гидрологическими и почвенными характеристиками территории, метеорологическими условиями во время аварии, временем года, характером сельскохозяйственного использования территории, водоснабжения и питания населения.

В результате аварийного выброса в атмосферу возможны следующие виды радиационного воздействия на население (в порядке очередности): внешнее облучение при прохождении радиоактивного облака; внутреннее облучение при вдыхании радиоактивных продуктов деления; контактное облучение вследствие радиоактивного загрязнения кожных покровов и одежды; внешнее облучение, обусловленное радиоактивным загрязнением поверхности земли, зданий, сооружений и т. п.; внутреннее облучение в результате потребления загрязненных продуктов питания и воды.

В зависимости от складывающейся обстановки для защиты населения от радиационного воздействия могут быть приняты следующие меры: ограничение пребывания населения на открытой местности (укрытие в домах и убежищах); максимально возможная герметизация жилых и служебных помещений (плотное закрытие дверей, окон, дымоходов и вентиляционных отверстий) на время формирования радиоактивного загрязнения территории; применение лекарственных препаратов, препятствующих накоплению биологически опасных радионуклидов в организме (например, йодная профилактика-прием внутрь препаратов стабильногоиода); временная эвакуация населения; санитарная обработка лиц в случае загрязнения их одежды и кожных покровов радиоактивными веществами; исключение потребления пищевых продуктов местного производства.Ионизирующее излучение может двумя способами оказывать воздействие на человека. Первый способ -- внешнее облучение от источника, расположенного вне организма, которое в основном зависит от радиационного фона местности на которой проживает человек или от других внешних факторов. Второй -- внутреннее облучение, обусловленное поступлением внутрь организма радиоактивного вещества, главным образом с продуктами питания.

Продукты питания, не соответствующие радиационным нормам, имеют повышенное содержание радионуклидов, инкорпорируются с пищей и становятся источником излучения непосредственно внутри организма.

Большую опасность представляют продукты питания и воздух, содержащие изотопы плутония и америция, которые обладают высокой альфа активностью. Плутоний, выпавший в результате Чернобыльской катастрофы, является самым опасным канцерогенным веществом. Альфа излучение имеет высокую степень ионизации и, следовательно, большую поражающую способность для биологических тканей.

Попадание плутония, а также америция через дыхательные пути в организм человека вызывает онкологию легочных заболеваний. Однако следует учесть, что отношение общего количества плутония и его эквивалентов америция, кюрия к общему количеству плутония, попавшего в организм ингаляционным путем незначительно. Как установил Беннетт, при анализе ядерных испытаний в атмосфере, на территории США соотношение выпадения и ингаляции равно 2,4 млн. к 1, то есть подавляющее большинство альфа-содержащих радионуклидов от испытаний ядерного оружия ушли в землю не оказав влияния на человека. В выбросах Чернобыльского следа наблюдались также частицы ядерного топлива, так называемые горячие частицы размером около 0,1 микрона. Эти частицы также могут проникать ингаляционным путем в легкие и представлять серьезную опасность.

Внешнее облучение в основном создается гамма содержащими радионуклидами, а также рентгеновским излучением. Его поражающая способность зависит от:а) энергии излучения;б) продолжительности действия излучения;в) расстояния от источника излучения до объекта;г) защитных мероприятий.

Радиация стала изучаться относительно недавно. Одним из ученых, который внес в сферу изучения этого явления весомый вклад, стал Резерфорд. Он был автором теперь уже классического опыта на основе помещения радиоактивного излучателя в магнитное поле. Использованный в экспериментах радиоактивный пучок разделился на три составляющих. Те лучи, которые испытали минимальное отклонение, получили название альфа-лучи. С тех пор облучение из этой гаммы стало использоваться во благо. Но существует ряд случаев, когда подобное излучение наносило вред живому.

Основные источники альфа-излучения

Усовершенствовав методику изучения радиационного влияния, англичанин Резерфорд выяснил, что отклонение альфа-излучения фиксируется также в электрическом поле. Было замечено, что лучи больше тяготеют к отрицательному полюсу.

Так было установлено, что альфа-облучение относится к категории положительных частиц. Их параметры идентичны показателям гелиевых ядер. У обычного атома этого элемента в составе содержится всего пара электронов. В научной среде такие лучи носят название α-излучение.

Разобравшись с тем, ученые начали искать его первоисточники. Схематически их можно разделить на две равноценные категории:

• естественные,
• искусственные.

Всего существует четыре основных источника излучения разного происхождения:

• Испускание ядер гелия. Происходит ядерный распад тяжелых элементов вроде радия, либо тория.
• Межзвездный газ. Возникает из-за ускорения гелиевых ядер из космического пространства, которые стремятся преодолеть земное тяготение.
• Научные эксперименты. Опыты, которые проводятся специалистами в условиях радиоизотопных лабораторий, должны включать в себя ускорители заряженных частиц. Все вместе это генерирует нужное облучение.
• Промышленность. Подразумевает под собой различные объекты урановой индустрии и ядерные реакторы.

Особенности α-лучей в разных средах

Кроме необходимости знать, что такое альфа-излучение для защиты себя от его влияния, нужно разбираться в его особенностях.

Стартовая скорость таких частиц варьируется в рамках 14-20 тысяч км/с. По сравнению с бета-частицами они считаются более массивными. Разница составляет более 7300 раз. Из-за этого ионизирующая способность лучей считается высокой.

Среднестатистический показатель создания пара ионов тут составляет 200000 раз. Для этого должны быть соблюдены основные условия: свободное движение в воздухе, температура окружающей среды в 15 градусов и обычное атмосферное давление.

Но срок «жизнеспособности» этих частиц довольно ограничен. Вызвано это тем, что при ионизации требуются многочисленные энергетические затраты. После того как частицы начинают последовательно тормозить, их способность к ионизации значительно возрастает.

Свободный пробег частиц из альфа-гаммы по воздуху составляет не более 11 см при благоприятной среде. А вот жидкая и твердая среды не благоприятны для проникновения лучей. Здесь они не могут продвинуться даже на миллиметр.

Сферы использования альфа-излучения

Многие люди напуганы мифами касательно поражающей способности альфа-излучения, путая его с опасными рентгенологическими лучами.

После тщательного изучения особенностей альфа-частиц, ученые разработали отдельное направление терапии. Оно включает в себя дозированное воздействие на организм человека для достижения узкого круга результатов во благо улучшения здоровья.

Главными «действующими лицами» в подобных процедурах выступают изотопы вроде радона и торона. Они имеют строго ограниченный срок жизнедеятельности, из-за чего выводятся из организма естественным путем оперативно.

С их помощью медики проводят следующий спектр процедур:

• ванны с привлечением радона;
• употребление радоновой воды вовнутрь;
• аппликации и орошения на основе радона;
• ингаляции с радоновым компонентом.

Согласно некоторым исследованиям, альфа-лучи считается более эффективным и безопасным решением для больных, нежели более разрекламированное бета-облучение. Объясняется это тем, что альфа-частицы могут направляться сфокусировано на строго определенный участок. Это гарантирует возможность уничтожить опасные болезнетворные клетки точечно.

Этот метод был взят на вооружение ведущими мировыми онкологами при лечении раковых опухолей. Он пользуется спросом и из-за того, что позволяет снизить число нужных для полного курса лечения процедур по сравнению с бета-облучением.

Главными действиями, которыми обладает альфа-терапия, называют:

• противовоспалительное,
• обезболивающее,
• успокаивающее.

Благодаря всему вышеперечисленному терапию стали задействовать при лечении заболеваний из области гинекологии и сердечно-сосудистых проблем. Передовые технологии позволяют прибегать к помощи альфа-частиц при лечении опорно-двигательного аппарата.

Но перед тем как включить представленную терапию в перечень медицинских процедур, прошедших одобрение, ученые годами исследовали влияние альфа-лучей. В ходе экспериментов они научились вычислять предельно допустимые дозировки для человека, оптимальные механизмы воздействия. Также исследователи создали целый ряд методов защиты от «прирученной» радиации.

Как защитить себя от альфа-излучения?

Защита от альфа-излучения базируется на особенностях проникающей способности лучей. Из-за своей короткой длины и ионизирующих возможностей альфа-лучи способны проникнуть в организм человека только на небольшую глубину. На практике это означает, что частицы лишь повреждают поверхность кожи. Но это правило распространяется только на внешнее прямое попадание лучей.

Если α-облучение осуществлялось с пищей или посредством ранее поврежденного покрова, то негативное воздействия лучей увеличивается. В таком случае у пациента фиксируют тяжелое отравление, инициатором которого стали массивные частицы. Они образовывают окислители, свободный кислород и водород.

Если производить облучение высокими дозами бесконтрольно и на регулярной основе, то лучи могут негативно сказаться на самочувствии. Опасные частицы могут накапливаться в гипофизе или коре надпочечников. После они начинают работать над уменьшением адаптационных свойств организма.

Но если сравнивать защиту от альфа, бета, между собой, то первый вариант считается самым простым. Вызвано это доказанной относительной безобидностью такого потока частиц. Из-за этого людям не требуется защищаться от его влияния особенными средствами. Достаточно просто отойти на 20 сантиметров от объекта излучения, чтобы оказаться в зоне безопасности.

Если невозможно отойти на рекомендуемое расстояние, то в качестве блокиратора выступает:

• обычная бумага;
• слой ткани;
• тонкая пластина алюминия.

Даже обычная плотная одежда может стать полноценным барьером, помогающим защититься от облучения.

Гораздо сложнее дела обстоят с внутренним облучением. Чтобы не допустить столь серьезного расклада, стоит сработать на опережение. Речь идет о полном недопущении попадания радионуклидов внутрь организма. На помощь могут прийти средства для индивидуальной защиты:

• спецодежда, включая обувь, на основе ряда особых материалов;
• щитки из оргстекла для защиты органов зрения;
• дерматологические кремы, которые защищают чувствительную кожу.

Отдельно доктора составили список продуктов, которые позволяют значительно ускорить вывод опасных радионуклидов из человеческого организма.

В перечень попали продукты питания, которые содержат в своем составе витамины группы В и С. Если доза облучения была незначительной, то справиться с ней могут даже перепелиные яйца. Объясняется это тем, что яйца перепелок содержат в себе ряд полезным аминокислот и вещества, имеющие доказанное радиозащитное действие.

В растительном мире обратить внимание следует на топинамбур. Он практически единственный овощ, который не накапливает радиоактивные элементы.

Еще одним интересным фактом об альфа-излучении выступает невозможность диагностировать его в пространстве обычными дозиметрами. Вызвано это специфичной маленькой способность к проникновению.

Выручить в спорной ситуации сможет только счетчик Гейгера. Он оповестит оператора о возможной угрозе, что гарантирует возможность принять оперативные меры по предотвращению бесконтрольного облучения.

Ионизирующее излучение (далее - ИИ) - это излучение, взаимодействие которого с веществом приводит к ионизации атомов и молекул, т.е. это взаимодействие приводит к возбуждению атома и отрыву отдельных электронов (отрицательно заряженных частиц) из атомных оболочек. В результате, лишенный одного или нескольких электронов, атом превращается в положительно заряженный ион - происходит первичная ионизация. К ИИ относят электромагнитное излучение (гамма-излучение) и потоки заряженных и нейтральных частиц - корпускулярное излучение (альфа-излучение, бета-излучение, а также нейтронное излучение).

Альфа-излучение относится к корпускулярным излучениям. Это поток тяжелых положительно заряженных а-частиц (ядер атомов гелия), возникающее в результате распада атомов тяжелых элементов, таких как уран, радий и торий. Поскольку частицы тяжелые, то пробег альфа-частиц в веществе (то есть путь, на котором они производят ионизацию) оказывается очень коротким: сотые доли миллиметра в биологических средах, 2,5—8 см в воздухе. Таким образом, задержать эти частицы способен обычный лист бумаги или внешний омертвевший слой кожи.

Однако вещества, испускающие альфа-частицы, являются долгоживущими. В результате попадания таких веществ внутрь организма с пищей, воздухом или через ранения, они разносятся по телу током крови, депонируются в органах, отвечающих за обмен веществ и защиту организма (например, селезенка или лимфатические узлы), вызывая, таким образом, внутреннее облучение организма. Опасность такого внутреннего облучения организма высока, т.к. эти альфа-частицы создают очень большое число ионов (до нескольких тысяч пар ионов на 1 микрон пути в тканях). Ионизация, в свою очередь, обуславливает ряд особенностей тех химических реакций, которые протекают в веществе, в частности, в живой ткани (образование сильных окислителей, свободного водорода и кислорода и др.).

Бета-излучение (бета-лучи, или поток бета-частиц) также относится к корпускулярному типу излучения. Это поток электронов (β--излучение, или, чаще всего, просто β -излучение) или позитронов (β+-излучение), испускаемых при радиоактивном бета-распаде ядер некоторых атомов. Электроны или позитроны образуются в ядре при превращении нейтрона в протон или протона в нейтрон соответственно.

Электроны значительно меньше альфа-частиц и могут проникать вглубь вещества (тела) на 10-15 сантиметров (ср. с сотыми долями миллиметра у а-частиц). При прохождении через вещество бета-излучение взаимодействует с электронами и ядрами его атомов, расходуя на это свою энергию и замедляя движение вплоть до полной остановки. Благодаря таким свойствам для защиты от бета-излучения достаточно иметь соответствующей толщины экран из органического стекла. На этих же свойствах основано применение бета-излучения в медицине для поверхностной, внутритканевой и внутриполостной лучевой терапии.

Нейтронное излучение - еще один вид корпускулярного типа излучений. Нейтронное излучение представляет собой поток нейтронов (элементарных частиц, не имеющих электрического заряда). Нейтроны не оказывают ионизирующего действия, однако весьма значительный ионизирующий эффект происходит за счет упругого и неупругого рассеяния на ядрах вещества.

Облучаемые нейтронами вещества могут приобретать радиоактивные свойства, то есть получать так называемую наведенную радиоактивность. Нейтронное излучение образуется при работе ускорителей элементарных частиц, в ядерных реакторах, промышленных и лабораторных установках, при ядерных взрывах и т. д. Нейтронное излучение обладает наибольшей проникающей способностью. Лучшими для защиты от нейтронного излучения являются водородсодержащие материалы.

Гамма излучение и рентгеновское излучение относятся к электромагнитным излучениям.

Принципиальная разница между двумя этими видами излучения заключается в механизме их возникновения. Рентгеновское излучение - внеядерного происхождения, гамма излучение - продукт распада ядер.

Рентгеновское излучение, открыто в 1895 году физиком Рентгеном. Это невидимое излучение, способное проникать, хотя и в разной степени, во все вещества. Представляет собой электромагнитное излучение с длиной волны порядка от - от 10 -12 до 10 -7 . Источник рентгеновских лучей - рентгеновская трубка, некоторые радионуклиды (например, бета-излучатели), ускорители и накопители электронов (синхротронное излучение).

В рентгеновской трубке есть два электрода - катод и анод (отрицательный и положительный электроды соответственно). При нагреве катода происходит электронная эмиссия (явление испускания электронов поверхностью твёрдого тела или жидкости). Электроны, вылетающие из катода, ускоряются электрическим полем и ударяются о поверхность анода, где происходит их резкое торможение, вследствие чего возникает рентгеновское излучение. Как и видимый свет, рентгеновское излучение вызывает почернение фотопленки. Это одно его из свойств, основное для медицины - то, что оно является проникающим излучением и соответственно пациента можно просвечивать с его помощью, а т.к. разные по плотности ткани по-разному поглощают рентгеновское излучение - то мы можем диагностировать на самой ранней стадии многие виды заболеваний внутренних органов.

Гамма излучение имеет внутриядерное происхождение. Оно возникает при распаде радиоактивных ядер, переходе ядер из возбужденного состояния в основное, при взаимодействии быстрых заряженных частиц с веществом, аннигиляции электронно-позитронных пар и т.д.

Высокая проникающая способность гамма-излучения объясняется малой длиной волны. Для ослабления потока гамма-излучения используются вещества, отличающиеся значительным массовым числом (свинец, вольфрам, уран и др.) и всевозможные составы высокой плотности (различные бетоны с наполнителями из металла).

Любое вещество на земле в той или иной степени радиоактивно. Альфа-излучение – это поток тяжелых частиц с положительным зарядом, состоящий из протонов и нейтронов. Ученые постоянно изучают возможности применения радиационных нуклидов в медицине и успешно практикуют лечение онкологических заболеваний, прибегая к их помощи. Однако с альфа-частицами следует обращаться с особой осторожностью, так как они имеют слишком высокие показатели биологической активности. Что же подразумевает термин «альфа-излучение», как оно было обнаружено и представляет ли оно опасность для человека?

Как было обнаружено альфа-излучение

Первым альфа-излучение обнаружил сэр Эрнест Резерфорд – британский ученый родом из Новой Зеландии. Благодаря его опытам миру была представлена модель атома. Резерфорду удалось открыть состав излучения посредством воздействия на радиоактивный препарат магнитного поля. Он поместил в полностью герметичный свинцовый цилиндр фотопластину, радиоактивное средство и на выходе подверг его воздействию магнитного поля. Под его влиянием излучение распадалось на три части. Два луча, которые отклонились в противоположные друг другу стороны, получили название альфа-лучи и бета-лучи. Излучение, которое осталось нейтральным и преломлялось под прямым углом, получило название гамма-излучение . Альфа-лучи имеют положительный заряд, а бета – отрицательный.

После подробного изучения альфа-излучения ученый обнаружил, что же все-таки представляет собой это явление. Альфа-частица – это частица, которая по своему строению очень походит на атом гелия и отличается положительным зарядом.

Что характерно для излучения

• Масса альфа-частицы составляет около 4,0015 атомной единицы массы;
• Альфа-частица обладает значительной энергией – от 2 до 9 МэВ;
• Проникающая способность излучения очень низкая – это основная отличительная черта альфа-лучей;
• Основные источники излучения – радиоактивные изотопы;
• Путь луча очень короткий – в воздушной среде его длина, как правило, не превышает 11 см.

Свойства альфа-лучей

Альфа-лучи – это результат воздействия магнитного поля на тяжелый радиоактивный химический элемент. Во время взрыва источником выхода радионуклидов являются остатки атомного заряда урана или плутония, которые не взорвались. Энергетический диапазон альфа-лучей колеблется в пределах 2-9 МэВ в зависимости от того, какой радиоактивный элемент был использован для их получения. Например, уран испускает альфа-лучи с энергией около 4,5 МэВ. При этом начальная скорость их составляет примерно пятнадцать тысяч километров в секунду. По мере того как лучи продвигаются в среде, скорость альфа-частиц уменьшается и на определенном отрезке уравнивается со скоростью движения молекул этого вещества. После замедления положительные альфа-частицы притягивают электрон и образуют атом гелия.

Вся энергия альфа-лучей направлена на ионизацию атома. Альфа-излучение признано самым ионизирующим среди радиоактивных. Продвигаясь на один сантиметр в воздушной среде, частицы создают порядка 30 тысяч пар ионов. При этом на разных отрезках пробега альфа-частицы ионизация не одинакова. Динамика роста ионизирующей способности наблюдается не в начале пути пробега, а ближе к его концу. Самые высокие показатели наблюдаются именно в конце пути, так как излучение встречается с наибольшим количеством атомов, преодолевая последние сантиметры.

Именно из-за высокой ионизирующей способности скорость альфа-частицы довольно низкая, а длина пробега не превышает 11 см в воздушной среде. В твердых веществах величина пути альфа-излучения не превышает сотой доли миллиметра. Радионуклиды урана или плутония практически не способны продвигаться по тканям человеческого тела. Обычный лист бумаги или одежда становятся для них непреодолимым препятствием.

Влияние альфа-излучения на человека

Значительная ионизация приводит к тому, что мощный поток энергии, который исходит от источника, очень быстро сводится к нулевым показателям. Из-за такой молниеносной потери энергетического ресурса проникающая способность альфа-частицы составляет сотые доли миллиметра. Излучение не способно пройти даже через омертвевшие клетки кожи, поэтому практически не представляет опасности для человека при внешнем воздействии.

Если же для образования альфа-излучения был применен ускоритель, то его влияние уже не будет столь безобидным. Альфа-частицы моментально распадаются на радиоактивные нуклиды, которые опасны для человеческого здоровья.

При попадании внутрь самой минимальной дозы радиации, что может попасть в организм через органы дыхания или пищеварительный тракт, человек может получить облучение, достаточное, чтобы спровоцировать у него лучевую болезнь.

То есть при внешнем воздействии альфа-лучи способны нанести вред организму, только если человеческое тело покрыто открытыми ранами. Попадая в организм, альфа-частицы заставляют клетки делиться с большей скоростью, облучая их, что приводит к изменению генетической информации, мутациям и образованию раковых опухолей. Когда альфа-излучение проникает внутрь организма, оно способно привести к лучевой болезни – смертельный исход при этом неизбежен.

Как можно защититься от альфа-излучения

Альфа-излучение представляет собой движение частиц с высокой ионизацией, которое не способно проникать дальше верхних слоев эпидермиса. Максимум, что могут спровоцировать альфа-лучи – это легкие ожоги и раздражение. По итогам многих исследований было установлено, что внешнее воздействие неопасно. Однако проникая в организм с продуктами питания, водой или через поврежденные участки кожи, альфа-лучи способны вызвать серьезную интоксикацию. Сильная ионизация, наличие свободного водорода и кислорода в составе альфа-излучения приводит к серьезным сбоям и патологиям.

Внешний поток альфа-лучей считается абсолютно безобидным для человека и не требует специальной защиты. Обычная бумага или тонкий алюминиевый лист создаст надежный барьер. И даже этого не требуется, так как одежда полностью задержит излучение и не позволит ему добраться до кожи.

Что касается внутреннего облучения, то тут нужно тщательно позаботиться о собственной безопасности. В оснащение человека, находящегося в зоне массового поражения, должны входить следующие средства индивидуальной защиты:

• одежда и обувь из плотных материалов: комбинезоны с капюшонами, нарукавники, перчатки, специальные ботинки;
• шлем и щиток из оргстекла, лучшим обмундированием будет противогаз;
• альфа-лучи проникают через поврежденную кожу и раны, поэтому ее необходимо защитить специальными пастами, эмульсиями или кремами.

Кроме того, есть рекомендации по поводу выведения из организма продуктов распада альфа-частиц путем употребления некоторых продуктов питания. Среди них цитрусовые, капуста, бобовые, рыба и другие продукты, которые имеют в своем составе витамины В и С. Что касается народных методов, то выходу радионуклидов из организма способствует топинамбур.

Особые свойства альфа-частиц, в частности, их низкая проникающая способность, не позволяет обнаружить радиацию обычными дозиметрами. Для этого используют счетчик Гейгера, уведомляющий об опасности характерным щелканьем, что позволяет быстро обезопасить себя и защитится от проникновения альфа-лучей.

Польза изотопов альфа-излучения

Многолетнее изучение физико-химических характеристик альфа-лучей показало, что от их воздействия может быть не только вред, но и немалая польза. Альфа-терапия предназначена для борьбы со многими серьезными недугами в комплексе с основным медикаментозным лечением. Для этого применяются изотопы, которые получают при альфа-излучении: радон, торон. Они быстро выходят из организма и не отличаются большим сроком жизни.

Процедуры, которые назначаются для оздоровления изотопами альфа-излучения:

• употребление радоновой воды;
• радоновые ингаляции и компрессы.

Несмотря на агрессивность радионуклидов альфа-излучения, по мнению специалистов, именно альфа-частицы более действенно и безопасно применяются в медицине. Сеансов для борьбы с раковыми клетками понадобится намного меньше, чем при лечении бета-лучами, так как альфа-излучение действует на очаг более сосредоточено.

Альфа-терапия применяется для лечения:

• сердца и сосудов, гипертонической болезни, ишемии, аритмии;
• проблем по гинекологии, гормональных сбоев;
• болезней позвоночного столба: кифозов, лордозов, сколиозов;
• суставов: артритов, артрозов, подагры, ревматизма.

Кроме того, лечение альфа-излучением дает положительную динамику при неврозах и панических атаках, так как оказывает успокаивающее действие, притупляет боль и убирает усталость.

Благодаря многочисленным экспериментам целой группы физиков-ядерщиков были проведены четкие грани между опасной дозой излучения и дозой, полезной для организма. Применение альфа-терапии позволило вернуть здоровье многим серьезно больным людям.

Выводы и заключение

Подытожить вышеизложенную информацию, можно выделив основные особенности альфа-излучения.

1. Низкая проникающая способность.
2. Высокие ионизирующие свойства.
3. Наибольшую опасность несут именно продукты распада альфа-частиц – радионуклиды.
4. Космические лучи в значительной степени состоят из альфа-лучей.
5. Определить радиацию может только счетчик Гейгера.
6. Лист бумаги, перчатки, пластиковые очки и плотная одежда с длинными рукавами – надежная защита от альфа-излучения.
7. Альфа-терапия показала себя как эффективный и действенный способ лечения тяжелых заболеваний.
8. Альфа-излучение более безопасно при лечении, чем, к примеру, терапия с использованием бета-частиц.
9. Источники альфа-частиц: радиоактивное производство, реакторы, урановая промышленность.

Из этого следует, что любая радиация и полезна и в то же время смертельно опасна. К счастью, если альфа-излучение и присутствует в повседневной жизни человека, то, как правило, оно настолько мизерно, что неспособно нанести непоправимый вред его здоровью.