电离辐射

辐射是指以波获离子的形式向周围空间或物质发射并在其中传播的能量(如声辐射、热辐射、电磁辐射、粒子辐射等)的统称。

例如阳光中的紫外线照射就是我们很熟悉的能量辐射形式之一。众所周知,紫外线可以用于医疗研究当中,而在地球上的各个角落中都存在小剂量的紫外线辐射。

通常讨论的辐射为狭义的“辐射”,仅包括高能电磁辐射和粒子辐射。能量在10eV以上的称为电离辐射。它会对包括人体在内的各种生物组织造成一定程度的损伤,并且随着辐射剂量的增加,这种伤害就越显著。因而,我们有必要了解日常生活中我们有可能接触到的各种电离辐射。大自然中,电离辐射无处不在,而生物也正是在这种环境中不断繁衍和进化的。

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事实上,虽然我们难以感知自己受到的辐射剂量,但我们却可以通过各类探测器来对周围环境进行监测。

但辐射也并不都是有害的,我们可以合理利用电离辐射来为人类服务。例如医院中的许多医疗器械正是利用X射线(常见的一种电离辐射)来诊断病人的病情的。另外,我们还会利用其它射线来治疗各种肿瘤和癌症,这就是我们常说的“放射治疗”。值得注意的是,所谓的天然铀矿和核燃料,并没有我们想象的那么可怕,这些放射性物质通常只含有较低的放射性,并不足以对人体造成危害。而对于那些放射性很强的核废料,政府会对其进行严格的管控,确保其不会对生态环境造成影响。与此同时,我们也会对公众有可能受到的意外辐射设立相应的剂量限制标准,这项标准规定公众受到的意外辐射剂量不得高于人体在自然界所受照射量平均值的1/20。

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本底辐射是指在自然界中天然存在的电离辐射。在某些场合,本底辐射的水平会比较高。例如,生活在花岗岩地质环境下的人群会受到来自地表岩层的辐射(花岗岩会释放带有放射性的气体)。而那些常年生活和工作在高海拔地区的人们则会受到更多来自宇宙射线的辐射。另外,在一般的自然环境中,我们所受到的自然照射多是源于一种稀有气体——氡。这种气体是从地壳中渗透出来的,当它进入大气后便有可能被我们吸入体内。

物质中的放射性

与通常的质量和体积测量不同,物质中放射性的多少可以用“放射性活度”这个物理量来描述,利用它可以比较自然界中各种物质的放射性的强弱。放射性活度的单位是“贝克勒尔”(Bq)。1Bq是指每秒有一个原子发生衰变。因而,放射性活度为30000Bq的家用火灾报警器每秒会有30000个镅-241原子发生衰变。1kg的咖啡豆或大理石的放射性活度大约为1000Bq。而一个成年男子的放射性活度约为7000Bq。每个发生衰变的原子都会产生某种电离辐射。

电离辐射—α射线,β射线和γ射线

电离辐射来自原子核这一物质的基本组成单位。自然界中大多数元素是处于稳定状态的,但是某些元素会自发地转变为其他种类的元素。这种元素被称之为“放射性元素”。这种不稳定的放射性元素能量太高,其结果是这些元素的原子核会经历一个自发转变的过程。这个过程称之为“放射性衰变”。有趣的是,人体组织每天也都会经历数千次这样的放射性衰变。

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不稳定的原子核是通过释放α粒子,β粒子和γ粒子的形式来释放出多余能量的。当某种元素释放出α粒子,β粒子时,它会变成另外一种元素。如果把原子核放射出上述一种粒子看做一个步骤的话,那么几乎所有的不稳定元素都会经历一步甚至许多步这样的过程,最后转变为稳定元素。此时的元素便不再具有放射性。

α粒子是由两个中子和两个质子组成。因而,α粒子带有两个正电荷(质子带有一个正电荷,中子是电中性的)。与β粒子和γ射线相比,α粒子的质量要大得多,运动速度也相对较小。这就意味着,α粒子在与其他物质发生相互作用的过程中,能量损失地更快。因此,α射线的穿透能力很弱,甚至用一张纸或人体的表皮就能将其完全阻挡。然而,α粒子一旦进入人体内,它会比另外两种粒子产生更加严重的生物损伤。

β粒子指的是从放射性元素的原子核中释放的高速电子。这些粒子仅仅只带有一个负电荷(电子只带有一个电荷)。与α粒子相比,它的质量更小,速度也更快。β粒子可以穿透一到两毫米厚的人体皮肤。通常情况下,我们可以用一块几毫米厚的铝板来阻挡β射线。

γ射线与X射线都是一定能量范围内的电磁辐射,又称光子。与热和光一样,它不是通过物质本身的运动来传播,而是以波的方式来传播的。γ射线与X光的区别在于来源不同,X光通常是人工产生的,来源于核外电子的越前,而γ射线却是来自原子核的自发衰变或原子核本身从高激发态向低激发态的跃迁。这两种射线与普通的自然光有很大差别,它们具有很强的穿透能力并且能够穿透人体组织。为了阻挡这两种射线,我们必须依靠由混凝土,铅和含氢物质构成的厚重的屏蔽层。因而,是三种辐射中最难防护的。

摘自:http://www.world-nuclear.org/Nuclear-Basics/What-is-radiation-/