Излучение. Общие понятия, виды излучений, их краткая характеристика

1.

Излучение.
Общие понятия, виды излучений, их
краткая характеристика.

2.

Излучение — передача энергии в форме волн (волновое)
или частиц (корпускулярное) через пространство или через
материальную среду.
Это понятие включает в себя:
• Электромагнитное излучение – радиоволны, микроволны,
инфракрасное излучение, видимый свет, ультрафиолетовое излучение,
рентгеновское излучение, гамма-излучение;
• Акустическое излучение – ультразвуковые, звуковые и сейсмические
волны (в зависимости от физической среды передачи);
• Гравитационное излучение – излучение, принимающее форму
гравитационных волн или рябь в кривизне пространства-времени;
• Излучение частиц (корпускулярное излучение) – альфа-излучение
(α), бета-излучение (β), нейтронное излучение (нейтральные частицы с
нулевой энергией покоя);
Излучение часто классифицируется как ионизирующее или
неионизирующее в зависимости от энергии излучаемых частиц.

3.

Электромагнитное излучение
Данным термином обозначаются волны,
возникающие при возмущении
электрического и магнитного полей,
распространяемых в пространстве со
скоростью света

4.

«электромагнитные волны»
состоит
из
двух
понятий
—
«электромагнитные»
и
«волны».
Понятие «Волны» говорит о
волнообразных колебаниях; понятие
«электромагнитный»
говорит
о
наличии
двух
составляющих
электрической и магнитной.
Это означает, что понятие
электромагнитные
волны
(также
называемые
электромагнитным
излучением)
подразумевает
периодические
колебания
электрического и магнитного полей.
Колебательные
движения
электрического и магнитного полей в
пространстве и во времени не
беспорядочны, а связаны друг с
другом так, что распространяются по
одной
оси
во
взаимно
перпендикулярных плоскостях.
Название

5.

6.

Имеет волновую природу, т.е. распространяется в виде волн различных параметров
- длины, частоты.
В зависимости от того, каковы эти параметры, возникают различные физические явления

7.

Электромагнитное излучение часто описывается его частотой—
числом колебаний перпендикулярных электрического и магнитного
полей в секунду, —выраженным в герцах. Радиочастотное излучение
обычно измеряется в килогерцах (кГц), мегагерцах (МГц) или гигагерцах
(ГГц). Свет-это электромагнитное излучение еще более высокой частоты,
имеющее частоты в диапазоне от десятков (инфракрасных) до тысяч
(ультрафиолетовых) терагерц.
1 Герц (Гц) - один цикл (колебание) в секунду.
1 килогерц (кГц) – 1 000 (одна тысяча) Гц (циклов в секунду). 1
мегагерц (МГц) – 1 000 000 (один миллион) Гц (циклов в
секунду). 1 гигагерц (ГГц) – 1 000 000 000 (один миллиард) Гц
(циклов в секунду).
1 терагерц (ТГц) – 1 000 000 000 000 (один триллион) Гц

8.

Название диапазона
Длины волн, λ
Частоты, f
Сверхдлинные
более 10 км
менее 30 кГц
Длинные
10 км — 1 км
30 кГц — 300 кГц
Средние
1 км — 100 м
300 кГц — 3 МГц
Короткие
100 м — 10 м
3 МГц — 30 МГц
Ультракороткие
10 м — 1 мм
30 МГц — 300 ГГц[4]
Инфракрасное излучение
1 мм — 780 нм
300 ГГц — 429 ТГц
Видимое излучение
780 нм — 380 нм
429 ТГц — 750 ТГц
Ультрафиолетовое
380 нм — 10 нм
7,5⋅1014 Гц — 3⋅1016 Гц
Рентгеновское
10 нм — 5 пм
3⋅1016 Гц — 6⋅1019 Гц
Гамма
менее 5 пм
более 6⋅1019 Гц
Радиоволны

9.

С уменьшением длины волны и увеличением частоты элетромагнитных волн
увеличивается энергия излучения, а вместе с этим – и степень его негативного влияния
на клеточные структуры и живые организмы. Начиная с определенных величин
энергии излучение становится ионизирующим, а вместе с там и наиболее опасным
для всего живого

10.

Радиоволны
Микроволны
Инфракрасное
излучение
Видимый свет
Ультрафиолетовое
излучение
Рентгеновское
излучение
Гамма-излучение

11.

12.

Ионизирующим
называется
излучение,
которое,
проходя через
среду,
вызывает
ионизацию
молекул среды.

13.

Ионизирующее
излучение
возникает
вследствие
радиоактивности - способности атомов некоторых химических
элементов, называемых изотопами, самопроизвольно распадаться,
испуская излучение.

14.

Виды ионизирующих излучений и их характеристика
имеет корпускулярную природу
Альфа-частицы задерживаются листком бумаги и практически не
способны проникнуть через наружный слой кожи человека.

15.

Бета-излучение также имеет корпускулярную природу и
представляет собой поток электронов или позитронов при
радиоактивном распаде.
Ионизирующая способность бета-частиц ниже, чем у альфа-частиц - несколько десятков пар-ионов на 1 сантиметр пробега.
Бета-частицы задерживаются пластинкой алюминия толщиной в 3-4 мм.

16.

Еще один вид корпускулярного ионизирующего излучения представляет
собой поток нейтронов — нейтральных частиц, имеющих массу атома
водорода.

17.

Нейтронное излучение
способно вызывать так
называемую наведенную
радиоактивность
облучаемых материалов
и предметов.

18.

При ядерном взрыве наведенная
радиоактивность является одной из причин
радиоактивного загрязнения местности
(акватории) и воздуха
Наведенная радиоактивность – это искусственно
возникающая при облучении нейтронами радиоактивность
воздуха, воды, почвы, материалов и др. В результате
захвата нейтронов ядра многих химических элементов
становятся радиоактивными и распадаются путем
испускания бета-частиц и гамма-квантов с присущим
данному изотопу периодом полураспада. Источниками
нейтронов для образования наведенной радиоактивности.
могут быть ядерные взрывы и ядерные реакции,
происходящие в ядерных реакторах, ускорителях частиц.

19.

Гамма-излучение (γ-излучение) имеет волновую
природу. Это фотонное коротковолновое
электромагнитное излучение (энергия, передаваемая в
виде волны без какого-либо перемещения вещества)
Гамма-кванты (порции энергии) испускаются
вслед за альфаили бета-частицами. Гаммаизлучение обладает чрезвычайно малой (менее
2*10−10 м) длиной волны, имеет энергию от 0,01 до
3 Мэв, распространяется со скоростью света, обладая
при
этом
очень
большой
проникающей
способностью: в воздухе – несколько десятков и даже
сотен метров; в биологической ткани – десятки
сантиметров.
Может задерживаться лишь толстой свинцовой
или бетонной плитой.

20.

(Х-лучи)
Имеет волновую (квантовую) природу, и представляет собой
Рентгеновское излучение не испускается самопроизвольно и не является формой
ядерного распада. Оно появляется как тормозное фотонное излучение при уменьшении
кинетической энергии заряженных частиц, а также при изменении энергетического
состояния электронов. Имеет высокую проникающую способность и малую плотность
ионизации среды

21.

22.

На Земле естественное рентгеновское излучение образуется
при ионизации атомов вследствие реакций радиоактивного
распада. Рентгеновское излучение, возникающее на других
небесных телах, не достигает поверхности Земли, так как
полностью поглощается атмосферой.
Испускание рентгеновского излучения чаще связано с
искусственным получением, чем с радиоактивным распадом.
В искусственных условиях оно возникает при изменении
энергетического состояния заряженных частиц в результате
искусственного ускорения или торможения их потоков.
Происходит это в рентгеновских трубках и ускорителях.

23.

24.

25.

Применение рентгеновского излучения в медицине
Одной из причин, сделавших возможность применения рентгеновского излучения в
медицинской диагностике, послужила их высокая проникающая способность.
В первое время после открытия рентгеновское излучение использовалось, по
большей части, для исследования переломов костей и определения местоположения
инородных тел в теле человека. В настоящее время применяют несколько методов
диагностики с помощью рентгеновских лучей (рентгенодиагностика).

26.

Рентгеноскопия — метод рентгенологического исследования, при котором
изображение объекта получают на светящемся (флюоресцентном) экране.

27.

Рентгеногра́фия —
исследование внутренней структуры объектов,
которые проецируются при помощи
рентгеновских лучей на специальную плёнку или
бумагу

28.

Компьютерная рентгеновская томография
Метод неразрушающего послойного исследования
внутреннего строения предмета, был предложен в
1972 году Годфри Хаунсфилдом (Британия) и
Алланом Кормаком, удостоенными за эту
разработку Нобелевской премии. Метод основан на
измерении и сложной компьютерной обработке
разности ослабления рентгеновского излучения
различными по плотности тканями. В настоящее
время рентгеновская компьютерная томография
является основным томографическим методом
исследования внутренних органов человека с
использованием рентгеновского излучения.

29.

Прогресс КТ томографов напрямую связан с увеличением количества
детекторов, то есть с увеличением числа одновременно собираемых
проекций.
Аппарат 1-го поколения появился в 1973 г. КТ аппараты первого
поколения были пошаговыми. Была одна трубка, направленная на
один детектор. Сканирование производилось шаг за шагом, делая по
одному обороту на слой. Один слой изображения обрабатывался
около 4 минут.
Во 2-м поколении КТ аппаратов использовался веерный тип
конструкции. На кольце вращения напротив рентгеновской трубки
устанавливалось
несколько
детекторов.
Время
обработки
изображения составило 20 секунд.
3-е поколение компьютерных томографов ввело понятие спиральной
компьютерной томографии. Трубка и детекторы за один шаг стола
синхронно осуществляли полное вращение по часовой стрелке, что
значительно уменьшило время исследования. Увеличилось и
количество детекторов. Время обработки и реконструкций заметно
уменьшилось.
4-е
поколение
имеет
1088
люминесцентных
датчиков,
расположенных
по
всему
кольцу
гентри.
Вращается
лишь
рентгеновская трубка. Благодаря этому методу время вращения
сократилось до 0,7 секунд. Но существенного отличия в качестве
изображений с КТ аппаратами 3-го поколения не имеет.