Радиоактивность была открыта в 1896 г. французским ученым Антуаном Анри Беккерелем при изучении люминесценции солей урана. Оказалось, что урановые соли без внешнего воздействия (самопроизвольно) испускали излучение неизвестной природы, которое засвечивало изолированные от света фотопластинки, ионизовало воздух, проникало сквозь тонкие металлические пластинки, вызывало люминесценцию ряда веществ. Таким же свойством обладали и вещества содержащие полоний 21084Ро и радий 226 88Ra.
Еще раньше, в 1985 г. были случайно открыты рентгеновские лучи немецким физиком Вильгельмом Рентгеном. Мария Кюри ввела в употребление слово «радиоактивность».
Радиоактивность – это самопроизвольное превращение (распад) ядра атома химического элемента, приводящее к изменению его атомного номера или изменению массового числа. При таком превращении ядра происходит испускание радиоактивных излучений.
Различаются естественная и искусственная радиоактивности. Естественной радиоактивностью называется радиоактивность, наблюдающаяся у существующих в природе неустойчивых изотопов. Искусственной радиоактивностью называется радиоактивность изотопов, полученных в результате ядерных реакций.
Существует несколько видов радиоактивного излучения, отличающихся по энергии и проникающей способности, которые оказывают неодинаковое воздействие на ткани живого организма.
Альфа-излучение - это поток положительно заряженных частиц, каждая из которых состоит из двух протонов и двух нейтронов. Проникающая способность этого вида излучения невелика. Оно задерживается несколькими сантиметрами воздуха, несколькими листами бумаги, обычной одеждой. Альфа-излучение может быть опасно для глаз. Оно практически не способно проникнуть через наружный слой кожи и не представляет опасности до тех пор, пока радионуклиды, испускающие альфа-частицы, не попадут внутрь организма через открытую рану, с пищей или вдыхаемым воздухом - тогда они могут стать чрезвычайно опасными. В результате облучения относительно тяжелыми положительно заряженными альфа-частицами через определенное время могут возникнуть серьезные повреждения клеток и тканей живых организмов.
Бета-излучение - это поток движущихся с огромной скоростью отрицательно заряженных электронов, размеры и масса которых значительно меньше, чем альфа-частиц. Это излучение обладает большей проникающей способностью по сравнению с альфа-излучением. От него можно защититься тонким листом металла типа алюминия или слоем дерева толщиной 1.25 см. Если на человеке нет плотной одежды, бета-частицы могут проникнуть через кожу на глубину несколько миллиметров. Если тело не прикрыто одеждой, бета-излучение может повредить кожу, оно проходит в ткани организма на глубину 1‑2 сантиметра.
Гамма-излучение, подобно рентгеновским лучам, представляет собой электромагнитное излучение сверхвысоких энергий. Это излучение очень малых длин волн и очень высоких частот. С рентгеновскими лучами знаком каждый, кто проходил медицинское обследование. Гамма-излучение обладает высокой проникающей способностью, защититься от него можно лишь толстым слоем свинца или бетона. Рентгеновские и гамма-лучи не несут электрического заряда. Они могут повредить любые органы.
Все виды радиоактивного излучения нельзя увидеть, почувствовать или услышать. Радиация не имеет ни цвета, ни вкуса, ни запаха. Скорость распада радионуклидов практически нельзя изменить известными химическими, физическими, биологическими и другими способами. Чем больше энергии передаст излучение тканям, тем больше повреждений вызовет оно в организме. Количество переданной организму энергии называется дозой. Дозу облучения организм может получить от любого вида излучения, в том числе и радиоактивного. При этом радионуклиды могут находиться вне организма или внутри его. Количество энергии излучения, которое поглощается единицей массы облучаемого тела, называется поглощенной дозой и измеряется в системе СИ в грэях (Гр).
При одинаковой поглощенной дозе альфа-излучение гораздо опаснее бета- и гамма-излучений. Степень воздействия различных видов излучения на человека оценивают с помощью такой характеристики как эквивалентная доза. разному повреждать ткани организма. В системе СИ ее измеряют в единицах, называемых зивертами (Зв).
Радиоактивным распадом называется естественное радиоактивное превращение ядер, происходящее самопроизвольно. Ядро, испытывающее радиоактивный распад, называется материнским; возникающее дочернее ядро, как правило, оказывается возбужденным, и его переход в основное состояние сопровождается испусканием γ-фотона. Т.о. гамма-излучение - основная форма уменьшения энергии возбужденных продуктов радиоактивных превращений.
Альфа-распад. β-лучи представляют собой поток ядер гелия Не. Альфа-распад сопровождается вылетом из ядра α-частицы (Не), при этом первоначально превращается в ядро атома нового химического элемента, заряд которого меньше на 2, а массовое число – на 4 единицы.
Скорости, с которыми α-частицы (т.е. ядра Не) вылетают из распавшегося ядра, очень велики (~106 м/с).
Пролетая через вещество, α-частица постепенно теряет свою энергию, затрачивая ее на ионизацию молекул вещества, и, в конце концов, останавливается. α-частица образует на своем пути примерно 106 пар ионов на 1 см пути.
Чем больше плотность вещества, тем меньше пробег α-частиц до остановки. В воздухе при нормальном давлении пробег составляет несколько см, в воде, в тканях человека (мышцы, кровь, лимфа) 0,1-0,15 мм. α-частицы полностью задерживаются обычным листком бумаги.
α- частицы не очень опасны в случае внешнего облучения, т.к. могут задерживаться одеждой, резиной. Но α-частицы очень опасны при попадании внутрь человеческого организма, из-за большой плотности производимой имим ионизации. Повреждения, возникающие в тканях не обратимы.
Бета-распад бывает трех разновидностей. Первый – ядро, претерпевшее превращение, испускает электрон, второе – позитрон, третье – называется электронный захват (е-захват), ядро поглощает один из электронов.
Третий вид распада (электронный захват) заключается в том, что ядро поглощает один из электронов своего атома, в результате чего один из протонов превращается в нейтрон, испуская при этом нейтрино:
Скорость движения β-частиц в вакууме равна 0,3 – 0,99 скорости света. Они быстрее чем α-частицы, пролетают через встречные атомы и взаимодействуют с ними. β–частицы обладают меньшим эффектом ионизации (50-100 пар ионов на 1 см пути в воздухе) и при попадании β-частицы внутрь организма они менее опасны чем α-частицы. Однако проникающая способность β-частиц велика (от 10 см до 25 м и до 17,5 мм в биологических тканях).
Гамма-излучение – электромагнитное излучение, испускаемое ядрами атомов при радиоактивных превращениях, которое распространяется в вакууме с постоянной скоростью 300 000 км/с. Это излучение сопровождает, как правило, β-распад и реже – α-распад.
γ-излучение подобно рентгеновскому, но обладает значительно большей энергией (при меньшей длине волны). γ–лучи, являясь электрически нейтральными, не отклоняются в магнитном и электрическом полях. В веществе и вакууме они распространяются прямолинейно и равномерно во все стороны от источника, не вызывая прямой ионизации, при движении в среде они выбивают электроны, передавая им часть или всю свою энергию, которые производят процесс ионизации. На 1см пробега γ-лучи образуют 1-2 пары ионов. В воздухе они проходят путь от нескольких сот метров и даже километров, в бетоне – 25 см, в свинце – до 5 см, в воде – десятки метров, а живые организмы пронизывают насквозь.
γ-лучи представляют значительную опасность для живых организмов как источник внешнего облучения.
Человек постоянно находится под воздействием разнообразных внешних факторов. Одни из них являются видимыми, например, погодные условия, и степень их воздействия можно контролировать. Другие же не видны человеческому глазу и носят название излучений. Каждый должен знать виды излучения, их роль и области применения.
Некоторые виды излучения человек может встретить повсеместно. Ярким примером являются радиоволны. Они представляют собой колебания электромагнитной природы, которые способны распределяться в пространстве со скоростью света. Такие волны несут в себе энергию от генераторов.
Источники радиоволн можно разделить на две группы.
- Природные, к ним относятся молнии и астрономические единицы.
- Искусственные, то есть созданные человеком. Они включают в себя излучатели с переменным током. Это могут быть приборы радиосвязи, вещания, компьютеры и системы навигации.
Кожа человека способна осаждать на своей поверхности этот вид волн, поэтому есть ряд негативных последствий их воздействия на человека. Радиоволновое излучение способно замедлить деятельность мозговых структур, а также вызвать мутации на генном уровне.
Для лиц, у которых установлен кардиостимулятор, такое воздействие смертельно опасно. У этих приборов имеется четкий максимально допустимый уровень излучения, подъем выше него вносит дисбаланс в работу системы стимулятора и ведет к его поломке.
Все влияния радиоволн на организм были изучены только на животных, прямого доказательства их негативного действия на человека нет, но способы защиты ученые все же ищут. Как таковых эффективных способов пока нет. Единственное, что можно посоветовать, так это держаться подальше от опасных приборов. Поскольку бытовые приборы, включенные в сеть, тоже создают вокруг себя радиоволновое поле, то просто необходимо отключать питание устройств, которыми человек не пользуется в данный момент.
Излучение инфракрасного спектра
Все виды излучения тем или иным образом связаны между собой. Некоторые из них видны человеческому глазу. Инфракрасное излучение примыкает к той части спектра, которую глаз человека может уловить. Оно не только освещает поверхность, но и способно ее нагревать.
Основным естественным источником ИК-лучей является солнце. Человеком созданы искусственные излучатели, посредство которых достигается необходимый тепловой эффект.
Теперь нужно разобраться, насколько полезным или вредным является такой вид излучения для человека. Практически все длинноволновое излучение инфракрасного спектра поглощается верхними слоями кожи, поэтому не только безопасно, но и способно повысить иммунитет и усилить восстановительные процессы в тканях.
Что касается коротких волн, то они могут уходить глубоко в ткани и вызывать перегрев органов. Так называемый тепловой удар является следствием воздействия коротких инфракрасных волн. Симптомы этой патологии известны почти всем:
- появление кружения в голове;
- чувство тошноты;
- возрастание пульса;
- нарушения зрения, характеризующиеся потемнением в глазах.
Как же уберечь себя от опасного влияния? Нужно соблюдать технику безопасности, пользуясь теплозащитной одеждой и экранами. Применение коротковолновых обогревателей должно быть четко дозировано, нагревательный элемент должен быть прикрыт теплоизолирующим материалом, при помощи которого достигается излучение мягких длинных волн.
Если задуматься, все виды излучения способны проникать в ткани. Но именно рентгеновское излучение дало возможность использовать это свойство на практике в медицине.
Если сравнить лучи рентгеновского происхождения с лучами света, то первые имеют очень большую длину, что позволяет им проникать даже через непрозрачные материалы. Такие лучи не способны отражаться и преломляться. Данный вид спектра имеет мягкую и жесткую составляющую. Мягкая состоит из длинных волн, способных полностью поглощаться тканями человека. Таким образом, постоянное воздействие длинных волн приводит к повреждению клеток и мутации ДНК.
В настоящее время созданы приборы, позволяющие не только делать фиксированный снимок, например, конечности, но и наблюдать за происходящими с ней изменениями «онлайн». Эти устройства помогаю врачу выполнить оперативное вмешательство на костях под контролем зрения, не производя широких травматичных разрезов. При помощи таких приборов можно исследовать биомеханику суставов.
Что касается негативного воздействия рентгеновских лучей, то длительный контакт с ними может привести к развитию лучевой болезни, которая проявляется рядом признаков:
- нарушения неврологического характера;
- дерматиты;
- снижение иммунитета;
- угнетение нормального кроветворения;
- развитие онкологической патологии;
- бесплодие.
Чтобы защитить себя от страшных последствий, при контакте с этим видом излучения нужно использовать экранирующие щиты и накладки из материалов, не пропускающих лучи.
Данный вид лучей люди привыкли называть попросту – свет. Этот вид излучения способен поглощаться объектом воздействия, частично проходя через него и частично отражаясь. Такие свойства широко применяются в науке и технике, особенно при изготовлении оптических приборов.
Все источники оптического излучения делятся на несколько групп.
- Тепловые, имеющие сплошной спектр. Тепло в них выделяется за счет тока или процесса горения. Это могут быть электрические и галогенные лампы накаливания, а также пиротехнические изделия и электродосветные приборы.
- Люминесцентные, содержащие газы, возбуждаемые потоками фотонов. Такими источниками являются энергосберегающие приборы и катодолюминесцентные устройства. Что касается радио- и хемилюминесцентных источников, то в них потоки возбуждаются за счет продуктов радиоактивного распада и химических реакций соответственно.
- Плазменные, чьи характеристики зависят от температуры и давления плазмы, образующейся в них. Это могут быть газоразрядные, ртутные трубчатые и ксеноновые лампы. Не исключением являются и спектральные источники, а также приборы импульсного характера.
Оптическое излучение на организм человека действует в комплексе с ультрафиолетовым, что провоцирует выработку меланина в коже. Таким образом, положительный эффект длится до тех пор, пока не будет достигнуто пороговое значение воздействия, за пределами которого находится риск ожогов и кожной онкопатологии.
Самым известным и широко применяемым излучением, воздействие которого можно встретить повсеместно, является ультрафиолетовое излучение. Данное излучение имеет два спектра, один из которых доходит до земли и участвует во всех процессах на земле. Второй задерживается слоем озона и не проходит через него. Слой озона обезвреживает этот спектр, тем самым выполняя защитную роль. Разрушение озонового слоя опасно проникновением вредных лучей на поверхность земли.
Естественный источник этого вида излучения – Солнце. Искусственных источников придумано огромное количество:
- Эритемные лампы, активизирующие выработку витамина Д в слоях кожи и помогающие лечению рахита.
- Солярии, не только позволяющие позагорать, но и имеющие лечебный эффект для людей с патологиями, вызванными недостатком солнечного света.
- Лазерные излучатели, используемые в биотехнологиях, медицине и электронике.
Что касается воздействия на организм человека, то оно двоякое. С одной стороны, недостаток ультрафиолета может вызвать различные болезни. Дозированная нагрузка таким излучением помогает иммунитету, работе мышц и легких, а также предотвращает гипоксию.
Все виды влияний делятся на четыре группы:
- способность убивать бактерий;
- снятие воспаления;
- восстановление поврежденных тканей;
- уменьшение боли.
К отрицательным воздействиям ультрафиолета можно отнести способность провоцировать рак кожи при длительном воздействии. Меланома кожи крайне злокачественный вид опухоли. Такой диагноз почти на 100 процентов означает грядущую смерть.
Что касается органа зрения, то чрезмерное воздействие лучей ультрафиолетового спектра повреждает сетчатку, роговицу и оболочки глаза. Таким образом, использовать этот вид излучения нужно в меру. Если при определенных обстоятельствах приходится длительно контактировать с источником ультрафиолетовых лучей, то необходимо защитить глаза очками, а кожу специальными кремами или одеждой.
Это так называемые космические лучи, несущие в себе ядра атомов радиоактивных веществ и элементов. Поток гамма-излучения имеет очень большую энергию и способен быстро проникать в клетки организма, ионизируя их содержимое. Разрушенные клеточные элементы действуют как яды, разлагаясь и отравляя весь организм. В процесс обязательно вовлекается ядро клеток, что ведет к мутациям в геноме. Здоровые клетки разрушаются, а на их месте образуются мутантные, не способные в полной мере обеспечить организм всем необходимым.
Данное излучение опасно тем, что человек его никак не ощущает. Последствия воздействия проявляются не сразу, а имеют отдаленное действие. В первую очередь страдают клетки кроветворной системы, волос, половых органов и лимфоидной системы.
Радиация очень опасна развитием лучевой болезни, но даже такому спектру нашли полезное применение:
- с его помощью стерилизуют продукты, оборудование и инструменты медицинского предназначения;
- измерение глубины подземных скважин;
- измерение длины пути космических аппаратов;
- воздействие на растения с целью выявления продуктивных сортов;
- в медицине такое излучение применяется для проведения лучевой терапии в лечении онкологии.
В заключение нужно сказать, что все виды лучей с успехом применяются человеком и являются необходимыми. Благодаря им существуют растения, животные и люди. Защита от чрезмерного воздействия должна быть приоритетным правилом при работе.
Одесский национальный университет им. И.И. Мечникова
Физический факультет
Тема доклада:
«Новый вид лучей»
ас. Шкоропадо М.С.
Одесса − 2008
«НОВЫЙ ВИД ЛУЧЕЙ»
На сегодняшний день каждый из нас слышал о рентгеновских лучах, у многих эти слова ассоциируются с флюорографией, поликлиникой, медицинским кабинетом и т.д. Для нас это понятное и объясненное явление, что-то повседневное. Мы знаем, что рентгеновские лучи имеют такую же физическую природу, как видимый или ультрафиолетовые лучи. Они характеризуются очень короткими длинами волн . Для человека конца XIX века начала XX века, это было что-то не понятное, не известное. Особенное впечатление производили снимки полученные с помощью новых лучей.
Популярность этих лучей была настолько большая, что порой были случаи забавного непонимания. Так, одна лондонская фирма начала рекламировать нижнее белье, защищающее от рентгеновских лучей, а в сенат одного из американских штатов был внесен законопроект, требующий запретить употребление рентгеновских лучей в театральных биноклях.
Человек,
открывший эти лучи был герой дня предметом удивлений и почитания, жертвой шуток
и карикатур. Кем же был этот немецкий физик, чье имя так быстро стало известно
каждому и которого сегодня знает каждый человек? Об этом вы сможете прочитать
ниже, а также о его величайшем открытие.
Вильгельм Конрад Рентген немецкий физик, который
сегодня известим всему миру, также как и 113 лет назад, когда сделал выдающееся
открытие. Он родился 27 марта 1845 году в Леннепе, близ Дюссельдорфа. Его
отец был состоятельным торговцем и владельцем фабрики сукна. Мать образованная
и разбирающаяся в делах женщина, была родом из Амстердама. Когда ему было
три года, отец по неизвестным причинам перенес местопребывание своего
предприятия в Голландию. В начале он посещал частную школу в Апельдоорне,
потом своего рода техническое училище, или «промышленную школу», в Утрехте.
Его родители хотели, что бы он стал торговцем и позднее, как единственный сын,
наследовал и продолжил семейное дело. О его школьных годах известно мало, но
известен один факт, что из-за безобидной проделки, в которой он принял лишь
косвенное участие, его исключили из школы. Для получения аттестата зрелости он
пытался сдать экстерном экзамены в другом учебном заведении более высокого
ранга, но его попытка не увенчалась успехом. Без аттестата зрелости, для него
был закрыт путь в высшую школу. По совету одного швейцарского инженера осенью 1865
года, он отправился в Цюрих, чтобы там начать изучение машиностроения в Высшей
технической школе, в которой не требовался аттестат зрелости. Для всех
поступающих предусматривался специальный вступительный экзамен. За хорошие
оценки по естественнонаучным предметам, которые он привез из утрехтского
училища, он был освобожден от этого экзамена. Три года Рентген изучал
машиностроение на механико-техническом отделении. Наибольший интерес он
проявлял к прикладной математике и технической физике. По окончанию научно-инженерного курса Рентген, следую
совету своего будущего наставника физика Августа Кундта, обратился к
экспериментальной физике, которой он еще не занимался вплотную. Уже в 1869
году, через год после инженерного экзамена, он получил за статью по теории газа
степень доктора философии. В отзыве на его диссертацию отмечаются «добротные
знания, самостоятельный творческий талант в области математической физики». В 1870 году Августа Кундта пригласили в Вюрцбургский
университет, в месте с собой он взял своего молодого ассистента. Несмотря на
свои отличные успехи по специальности и двойной диплом высшей школы, Рентгену
не удалось добиться допуска к конкурсу на доцентуру. В Цюрихском университете
при присуждении докторской степени на отсутствие аттестата зрелости великодушно
закрыли глаза. В Вюрцбургской Alma mater царили строгие порядки,
против которых было бессильно и заступничество Кундта. Но уже в 1872 году
Кундт был приглашен во вновь созданный Имперский университет в Страсбурге. Эта
высшая школы была свободна от академический пережитков, и при поддержки
крупного химика, будущего лауреата Нобелевской премии Адольфа фон Байера,
молодому физику удалось в 1874 году получить право на преподавание, несмотря на
отсутствие аттестата. Уже через год Рентген стал профессором математики и
физики в Высшей сельскохозяйственной школе в Гоенгейме. В этом учебном
заведении, в котором у него не было возможностей для экспериментальной работы,
он оставался только два семестра, после чего он вернулся в Страсбург как
экстраординарный профессор математической физики. В университете Гисена в 34 года Рентген получает
кафедру экспериментальной физики. В этот период он опубликовал относительно
немного робот. Но его работы показали смелое и образцово чистое экспериментаторское
искусство и были очень многосторонни по своей тематике. В области науки Рентген
не был узким специалистом, но он преимущественно занимался вопросами
электромагнетизма и оптики. Больше всего Рентген любил работать простыми
приборами, а также в лаборатории, а не в кабинете за письменным столом. Он
отлично умел строить приборы и аппараты, необходимые для исследования и
преподавания, с их помощью он достигал результатов высочайшей точности. В
Гисене Рентген сделал важное открытие. Основываясь на электродинамике
Фарадея-Максвелла, он обнаружил магнитное поле движущегося электрического
заряда. Тем самым он создал существенную предпосылку для обоснования теории
электронов. Открытое Рентгеном явление Лоренц назвал «рентгеновским током». Через десять лет успешной исследовательской и
преподавательской деятельности Рентген был приглашен в Вюрцбург, после того как
он ранее отклонил предложения из Йены и Утрехта. Теперь он как профессор
возвратился в тот университет, который двадцать лет назад, руководствуясь своими
правилами, отказал ему в приват-доцентуру.
Вечером 8 ноября 1895 года Рентген, при помощи
искрового индуктора с прерывателем, газоразрядной трубки Гитторфа и
флюоресцирующего экрана, сделал великое открытие, это открытие является
наиболее впечатляющим примером экспериментальной внимательности и опыта. В этот
вечер он обернул вакуумную трубку светонепроницаемой черной бумагой, которая
задерживала все видимые и ультрафиолетовые лучи. При включении тока высокого
напряжения, он заметил странную вспышку маленьких флуоресцирующих кристаллов,
лежавших на лабораторном столе. Бумажная ширма, которая была покрыта
платиносинеродистым барием, также засияла бледно-зеленым светом. То, что кристаллы лежали по соседству
с трубкой, было случайностью.
Но световая ширма оказалась в руках ученого, безусловно, не случайно, так как он уже много дней
экспериментировал с
катодными лучами. Он повторял описанные Герцем и Ленардом опыты с различными типами трубок, исследуя
свойства катодных лучей. В
этот вечер он с помощью своих опытов узнал, что от вакуумных трубок
действительно исходят невидимые лучи. Лучи пробили черную упаковку и заставили
светиться флуоресцирующие вещества. Ни один физик этого не заметил ранее и не
сообщал об этом. Никаких очевидцев открытия Рентгена нет. Сам ученый весьма
неопределенно говорил о его предыстории. Так что довольно скоро появились
различные противоречащие друг другу слухи. Рентген никому не рассказал о своем наблюдении: никому из сотрудников, никому
из коллег. И даже своей жене, которую он обычно допускал к участию во всех своих
опытах, он не сказал, что работает над чем-то весьма примечательным. Своему лучшему другу, зоологу, он скупо
заметил, что нашел нечто интересное, но не
знает безупречны ли его наблюдения. Рентген хотел основательно исследовать это новое и загадочное явление, он хотел всесторонне проверить надежность
своих наблюдений, прежде чем о них
говорить. На протяжении семи недель ученый в одиночестве работал в своей лаборатории
над исследованием новых лучей и их свойств. Чтобы исключить зрительный
обман, он запечатлел то, что наблюдал на световом экране, при помощи фотопластинки. Он даже велел
приносить себе пищу в институт и поставить там кровать, чтобы не нуждаться в
перерывах в работе с приборами, особенно со ртутным воздушным насосом. Создание высокого вакуума путем выкачивания воздуха из; трубок было тогда
утомительным делом и нередко длилось много дней. Так как разрядные трубки большей
частью спустя короткое время становились непригодными для использования и Рентген вновь
восстанавливал вакуум самостоятельно, основные опыты заняли относительно много времени. 28 декабря 1895 года исследователь выступил с первым сообщением о своем
открытии перед Вюрцбургским физико-медицинским обществом. Оно было незамедлительно напечатано
под
заголовком «Новый род лучей» вюрцбургское книготорговое предприятие,
которое издавало сообщения о заседаниях: общества, выпустило тотчас же статью в виде
брошюры. Красочная бандеролька с фразой «Содержит новое открытие профессора Рентгена из
Вюрцбурга» привлекала внимание к работе. За несколько недель брошюра пережила
пять изданий. Она была переведена также на английский, французский, итальянский и русский
языки. В
своей работе Рентген, в числе прочего, рассказывал о том, как можно получить
новые лучи при помощи трубки Гитторфа или другого подобного же прибора, а также
характеризовал проницаемость различных предметов, использованных в его опытах. Так как
физика газового разряда тогда была еще не разработана и природа новых лучей по-прежнему
оставалась загадочной, он назвал их «Х-лучами». В середине
январе Рентген был вызван ко двору в Берлин. Перед кайзером и придворным обществом он
сообщил о своих
лучах и показал некоторые опыты. 23 января 1896 года он выступал в
переполненном зале своего института в Вюрцбурге перед Физико-медицинским обществом.
Это был единственный доклад такого рода. В заключение почтенный почти 80-летний
анатом
Альберт фон Кёлликер под аплодисменты собравшихся предложил в будущем
вместо «Х-лучи» говорить «рентгеновские лучи». Рентген, собственно, не возразил,
однако из скромности не присоединился к этому предложению. Название
«рентгеновские лучи» распространилась главным образом в странах немецкого
языка. В англосаксонских странах предпочитают более короткое и легче произносимое
название «Х- rays». Под влиянием господствующего учения об эфире Рентген склонялся к признанию
того, что здесь речь идет о продольных; волнах в эфире: в отличие от световых и
электрических волн, которые считались поперечными волнами. В начале 1896 года он
заметил в письме своему бывшему ассистенту: «Какова природа лучей, мне совершенно неясно, и
являются ли они в действительности продольными лучами света, для меня это
второстепенный вопрос главное факты». Природа открытых Рентгеном лучей была объяснена еще при его жизни, в 1912
году Лауэ, Фридрих и Книппинг раскрыли тайну их природы. Эти лучи оказались
электромагнитными колебаниями, как и видимый свет, но с частотой колебаний во
много тысяч
раз большей и с соответственно меньшей длиной волны. Эти лучи испускаются
твердыми телами при ударе о них потока быстрых электронов. В своем
«предварительном сообщении» Рентген доказал, что невидимые человеческому глазу
Х-лучи действуют на фотопластинку. С их помощью можно делать снимки в освещенной комнате на
фотографическую пластинку, заключенную в кассету или завернутую в бумагу. Время
экспозиции составляло при тогдашнем фотослое, который обладал малой
чувствительностью и не предназначался для особенностей рентгеновских лучей, от
3 до 10 минут, однако именно фотографическое действие новых лучей вызвало
наибольший интерес. К самым ранним, технически великолепным снимкам, которые сделал сам
Рентген, относятся буссоль, ящик из дерева с заключенными в нем разновесами и левая рука
госпожи Рентген,
сфотографированная 22 декабря 1895 года, за несколько дней до первого
сообщения.
Фотографии возбудили интерес и вскоре стали так популярны, что при чтении
докладов демонстрировались только под стеклом и в рамках, так как иначе они
бесследно исчезали. Открытие которое сделал
Рентген принесло ему всемирную известность. Их разных стран ему приходили
письма с признанием его научных заслуг. Письма приходили от Томсона, Стокса,
Пуанкаре, Больцмана и других знаменитых исследователей. Рентген опубликовал о своих
Х-лучах три небольшие статьи. За первым сообщением в конце декабря 1895 года,
собственно свидетельством о рождении рентгеновских лучей, в марте 1896 года
последовала вторая заметка, в которой прежде всего рассматривалась способность
новых лучей делать воздух и другие газы проводниками электрического тока.
Третье, и последнее, сообщение появилось годом позже, в марте 1897 года. В нем
ученый изложил свои наблюдения над рассеиванием Х-лучей в воздухе. Физики во всех институтах
бросились к приборам, чтобы повторить опыт Рентгена, ранее известный только
узкому кругу коллег профессор из маленького университета за одну ночь стал
наиболее популярным физиком, даже одно время самым знаменитым
естествоиспытателем в мире. Только в Германии в 1896 году было опубликовано в
общей сложности 50 книг и брошюр и свыше тысячи научных статей о рентгеновских
лучах. Научно – популярные статьи и газетные заметки, появившиеся во всем мире
в счет не идут. В своем открытии Рентген опирался на результаты других
исследований, и в первую очередь на теоретические исследования Гельмгольца и
экспериментальные работы Герца и Ленарда, чьи «прекрасные опыты» он с
признанием отмечал в первой статье о своем открытии. Рентген очень точно знал
эти работы, так как добросовестно и регулярно следил за физической литературой.
Его необычайная начитанность в специальных вопросах признается всеми, кто его
близко знал. Приборы, при помощи которых Рентген сделал свои открытия, были
созданы и апробированы до него другими, прежде всего Гитторфом, Круксом и
Гольдштейном. Все эти исследования уже задолго до Рентгена получали
при своих экспериментах рентгеновские лучи, не догадываясь об этом. Ленард,
который не мог не заменить их, не пытался исследовать «признаки непонятных
побочных явлений». После опубликования первого сообщения Рентгена обнаружилось,
что уже в 1890 году в одном американском институте был случайно получен
рентгеновский снимок лабораторных предметов. Физики, однако, не зная, как
исследовать это явление, не приняли его во внимание и не исследовали причины
этого странного фотографического эффекта. Открытие Рентгена принесло нечто совершенно новое, не
предвиденное ни одним физиком, и оно могло быть сразу же и непосредственно
практически использовано в области техники и медицины. Рентген первый осознал
важность своего открытия в этих направлениях. Фотоснимком руки он уже в
декабрьские дни 1895 года выявил значение новых лучей для медицинской практики.
В первом сообщении он также обратил внимание на применимость своих лучей для
проверки производственной обработки материалов. В третьем сообщении он привел в
подтверждение этого снимок двустволки с заряженным патроном; при этом были
отчетливо видны «внутренние дефекты» оружия. Довольно быстро рентгеновские лучи
получили применение в криминалистике, искусствоведении и других областях.
Быстрее всего рентгеновские лучи проникать во врачебную практику. Уже в 1896
году они стали использоваться для диагностики. Вначале новые лучи применяли
главным образом для устранения переломов. Но вскоре сфера их применения
значительно расширилась. Наряду с рентгенодиагностикой начала развиваться
рентгенотерапия. Рак, туберкулез и другие болезни отступали под действием новых
лучей. Так как вначале была неизвестна опасность рентгеновского излучения и
врачи работали без каких бы то ни было мер защиты, очень часты были лучевые
травмы. Многие физики также получили медленно заживающие раны или большие
рубцы. Сотни исследователей и техников, работавших с рентгеновскими лучами,
стали в первые десятилетия жертвами лучевой смерти. Так как поначалу лучи
применяли без проверенной опытом точной дозировки, рентгеновское облучение
нередко становилось губительным и для больных. Через четыре года после своего открытия Рентген
получает приглашение в университет Мюнхена. Перед этим он отклонил приглашение
университета в Лейпциге. В Мюнхене Рентген оставался до конца своей жизни,
несмотря на многочисленные административно-академические неприятности. Он был
директором Физического института университета и одновременно руководил
Государственным Физико-метрономическим собранием. В 1904 году Рентген отклонил
предложение возглавить Имперский физико-технический институт в Берлине. Через
семь лет он точно так же отказался от Берлинской Академии наук. В 1901 году первым из ученых мира Вильгельм Конрад
Рентген получил Нобелевскую премию по физике. Две другие Нобелевские премии за
достижение в естественных науках – по химии и медицине – также были присуждены
ученым, работавшим в Германии. Для принятия премии исследователь ездил в
Стокгольм. Нобелевская премия была вручена ему 10 декабря 1901 года. Денежная
сумма, связанная с премией, была передана Рентгеном по завещанию университету,
в стенах которого было сделано его открытие. Проценты должны были служить прогрессу
научного исследования, но из-за инфляции в 1923 году вклад обесценился. При вручении премии Рентгену, произошел необычное
событие. Рентген единственный лауреат в истории Нобелевского фонда, который
вопреки ожиданиям не читал доклада. При своей личной скромности и замкнутости
Рентген был откровенно обрадован возможности избежать произнесения перед всем
миром речи о себе и своем достижении. Он считал, что все основное о своем
открытии он исчерпывающе изложил в трех статья. Отказ Рентгена, от нобелевского
доклада послужил причине распространения слухов, утверждающих, что он будто бы
несамостоятельно сделал открытие, отмеченное Нобелевской премией, поэтому
уклоняется от обнародования его истории. Позднее такого рода клевету с особым
рвением распространял Филипп Ленард, приписывавший себе главную заслугу в
обнаружении рентгеновских лучей. Дело доходило до курьезов: подлинным
первооткрывателем Х-лучей называли даже механика Вюрцбургского института,
который якобы первым заметил свечение экрана в ночь открытия и обратил на него
внимание Рентгена. До последнего года жизни великий исследователь должен был
защищаться от подобных подозрений. В течение четверти столетия, последовавший за выходом
в свет его трех сообщений, Рентген опубликовал лишь немногие труды: в общей
сложности около семи. По его собственным словам, в обращении с пером он был «с
давних пор тяжел на подъем». Кроме того, он был сверхоснователен. Он хотел
отдавать в печать только «хорошо отточенные слова». Таким образом, список его
публикаций содержит не более 60 работ. В Мюнхене у Рентгена была городская квартира. Но с
1904 года он большую часть года жил в своем деревенском доме в Вейльгейме, в 60 километрах от города. Оттуда он ежедневно ездил в свой институт по железной дороге. В созданном им
физическом коллоквиуме он сам принимал участие лишь изредка. Специальные
заседания и собрания Общества немецких естествоиспытателей и врачей после
своего великого открытия он не посещал вообще. Этим объясняется то, что
знаменитый физик лично не был известен своим молодым коллегам вне Мюнхена. В
1920 году 75-летний ученый был освобожден от своих административных
обязанностей профессора и директора института. Руководство
Физико-метрономическим собранием оставалось за ним и он все так же регулярно
приходил в институт, где мог располагать двумя комнатами для собственных
исследований. Одним из его аспирантов, который у него защитил
диссертацию в 1905 году, с редкой оценкой «summa
cum laude» («с наивысшей похвалой»), был советский физик А.Ф.
Иоффе. В месте с ним Рентген исследовал физику кристаллов. Сам Рентген, по
словам его коллег высоко ценил сотрудничество с Иоффе. В 1920 году он
опубликовал свою последнюю работу – обширную рукопись по физике кристаллов,
которая обобщала исследования, начатые им совместно с Иоффе. По мнению Иоффе,
этот монографический труд является образцом того, что Рентген понимал под
«изложением фактов». После окончания войны знаменитый ученый остался в полном
одиночестве. Приемная дочь, племянница его жены, больше не жила у него.
Спутница его жизни, за которой он самоотверженно ухаживал во время ее
многолетней мучительной болезни, умерла в 1919 году, сам Рентген тяжело перенес
эту утрату. В 1923 году 10 февраля обессиленный истощением, умер
от рака Вильгельм Конрад Рентген. Его прах был погребен в Гисене. Следуя
указанию в завещании, распорядители сожгли все, что было найдено из оставшейся
от него переписки и неопубликованных рукописей. При этом, к сожалению, были
сожжены написанные совместно с Иоффе и неопубликованные работы, и множество
лабораторных тетрадей русского физика. Открытие Рентгена разом распахнуло перед физической
наукой двери в новый мир и одновременно поставило перед теорией совершенно
новые задачи. Наряду со своим воздействием на технику и медицину оно имело
глубочайшие теоретические последствия. Если и не каждое из последующих
достижений было непосредственно связано с ним, то все же лишь немногие великие
открытия продолжительное время оставались в стороне от рентгеновских лучей.
Создание учения об атомной оболочке и исследование решетчатой структуры
кристаллов были бы без них невозможны. Обнаружение радиоактивности было
непосредственно стимулировано первым сообщением Рентгена о его открытии. Открытие
Рентгена послужило толчком для отказа физиков от механистического представления
и природе. Механистическая картина природы еще раньше – в отдельных случаях –
подвергалась сомнению, теперь ее недостаточность выявилась со всей
очевидностью. Рентгена можно назвать совестью экспериментальной физики, он
ярчайшим образом олицетворял собой тип эмпирически работающего
естествоиспытателя, внимательного и трезвого наблюдателя природы. Сегодня
рентгеновские лучи применяют во многих отраслях науки и техники, например:
рентгеновская астрономия, рентгенография, рентгенология и т.д.
Введение……………………………………………………………………………..3
1. Виды излучений………………………………………………………………….5
2. Нормирование радиационной безопасности…………………………………10
3. Основные дозовые пределы….......................................................................13
4. Допустимые и контрольные уровни облучения…………………………………18
Заключение………………………………………………………………………….26
Список использованных источников……………………………………………….28
ВВЕДЕНИЕ
Среди вопросов, представляющих научный интерес, немногие приковывают к себе столь постоянное внимание общественности и вызывают так много споров, как вопрос о действии радиации на человека и окружающую среду.
К сожалению, достоверная научная информация по этому вопросу очень часто не доходит до населения, которое пользуется из-за этого всевозможными слухами. Слишком часто аргументация противников атомной энергетики опирается исключительно на чувства и эмоции, столь же часто выступления сторонников ее развития сводятся к мало обоснованным успокоительным заверениям.
Научный комитет ООН по действию атомной радиации собирает всю доступную информацию об источниках радиации и ее воздействии на человека и окружающую среду и анализирует ее. Он изучает широкий спектр естественных и созданных искусственно источников радиации, и его выводы могут удивить даже тех, кто внимательно следит за ходом публичных выступлений на эту тему.
Радиация действительно смертельно опасна. При больших дозах она вызывает серьезнейшие поражения тканей, а при малых может вызвать рак и индуцировать генетические дефекты, которые, возможно, проявятся у детей и внуков человека, подвергшегося облучению, или у его более отдаленных потомков.
Но для основной массы населения самые опасные источники радиации - это вовсе не те, о которых больше всего говорят. Наибольшую дозу человек получает от естественных источников радиации. Радиация, связанная с развитием атомной энергетики, составляет лишь малую долю радиации, порождаемой деятельностью человека; значительно большие дозы мы получаем от других, вызывающих гораздо меньше нареканий, форм этой деятельности, например от применения рентгеновских лучей в медицине. Кроме того, такие формы повседневной деятельности, как сжигание угля и использование воздушного транспорта, в особенности же постоянное пребывание в хорошо герметизированных помещениях, могут привести к значительному увеличению уровня облучения за счет естественной радиации. Наибольшие резервы уменьшения радиационного облучения населения заключены именно в таких «бесспорных» формах деятельности человека.
В настоящей работе освещены различные виды излучений, как от естественных, так и от техногенных источников, оказывающих воздействие на человека и окружающую среду, приведены нормативные источники информации о радиационной безопасности, дозовые пределы облучений и их допустимые и контрольные уровни.
ВИДЫ ИЗЛУЧЕНИЙ
Проникающая радиация представляет собой большую опасность для здоровья и жизни людей. В больших дозах она вызывает серьезные поражения тканей организма, развивается острая лучевая болезнь, в малых дозах – онкологические заболевания, провоцирует генетические дефекты. В природе существует ряд элементов, ядра атомов которых превращаются в ядра других элементов. Эти превращения сопровождаются излучением – радиоактивностью. Ионизирующее излучение представляет собой потоки элементарных частиц и квантов электромагнитных излучений, способных вызывать ионизацию атомов и молекул среды, в которой они распространяются.
Разные виды излучений сопровождаются высвобождением разного количества энергии и обладают разной проникающей способностью, поэтому они оказывают неодинаковое воздействие на ткани живого организма (рис. 1). Альфа-излучение, которое представляет собой поток тяжелых частиц, состоящих из нейтронов и протонов, задерживается, например, листом бумаги и практически не способно проникнуть через наружный слой кожи, образованный отмершими клетками. Поэтому оно не представляет опасности до тех пор, пока радиоактивные вещества, испускающие α-частицы, не попадут внутрь организма через открытую рану, с пищей или с вдыхаемым воздухом; тогда они становятся чрезвычайно опасными. Бета-излучение обладает большей проникающей способностью: оно проходит в ткани организма на глубину один - два сантиметра. Проникающая способность гамма-излучения, которое распространяется со скоростью света, очень велика: его может задержать лишь толстая свинцовая или бетонная плита. В силу очень высокой проникающей способности гамма-излучения представляют большую опасность для человека. Особенность ионизирующего излучения состоит в том, что его воздействие человек начнет ощущать лишь по прошествии некоторого времени.
Рис. 1. Три вида излучений и их проникающая способность
Источники радиации бывают естественными, присутствующими в природе, и не зависящими от человека.
Основную часть облучения население земного шара получает от естественных источников радиации (рис. 2).
Рис. 2. Средние годовые эффективные эквивалентные дозы облучения от естественных и техногенных источников радиации (цифры указывают величину дозы в миллизивертах)
Большинство из них таковы, что избежать облучения от них совершенно невозможно. На протяжении всей истории существования Земли разные виды излучения падают на поверхность Земли из космоса и поступают от радиоактивных веществ, находящихся в земной коре. Человек подвергается облучению двумя способами. Радиоактивные вещества могут находиться вне организма и облучать его снаружи; в этом случае говорят о внешнем облучении. Или же они могут оказаться в воздухе, которым дышит человек, в пище или в воде и попасть внутрь организма. Такой способ облучения называют внутренним.
Облучению от естественных источников радиации подвергается любой житель Земли, однако одни из них получают большие дозы, чем другие. Это зависит, в частности, от того, где они живут. Уровень радиации в некоторых местах земного шара, там, где залегают особенно радиоактивные породы, оказывается значительно выше среднего, а в других местах - соответственно ниже. Доза облучения зависит также от образа жизни людей. Применение некоторых строительных материалов, использование газа для приготовления пищи, открытых угольных жаровень, герметизация помещений и даже полеты на самолетах – все это увеличивает уровень облучения за счет естественных источников радиации.
Земные источники радиации в сумме ответственны за большую часть облучения, которому подвергается человек за счет естественной радиации. В среднем они обеспечивают более 5 / 6 годовой эффективной эквивалентной дозы, получаемой населением, в основном вследствие внутреннего облучения. Остальную часть вносят космические лучи, главным образом путем внешнего облучения (рис. 3).
Рис. 3. Средние годовые эффективные эквивалентные дозы облучения от естественных источников радиации (цифры указывают дозу в миллизивертах)
По некоторым данным 1 средняя эффективная эквивалентная доза внешнего облучения, которую человек получает за год от земных источников естественной радиации, составляет примерно 350 микрозивертов, т.е. чуть больше средней индивидуальной дозы облучения из-за радиационного фона, создаваемого космическими лучами на уровне моря.
В среднем примерно 2 / 3 эффективной эквивалентной дозы облучения, которую человек получает от естественных источников радиации, поступает от радиоактивных веществ, попавших в организм с пищей, водой и воздухом.
Установлено, что из всех естественных источников радиации наибольшую опасность представляет радон – тяжелый газ без цвета и запаха. Он высвобождается из земной коры повсеместно, но его концентрация в наружном воздухе существенно отличается для разных точек Земного шара. Основное излучение от радона человек получает, находясь в закрытом помещении. Радон концентрируется в воздухе внутри помещений лишь тогда, когда они в достаточной мере изолированы от внешней среды. Просачиваясь через фундамент и пол из грунта или, реже, из стройматериалов, радон накапливается в помещении. Самые распространенные стройматериалы – дерево, кирпич и бетон – выделяют относительно немного радона. Гораздо большей удельной радиоактивностью обладают гранит, пемза, изделия из глиноземного сырья, фосфогипса.
Еще один источник поступления радона в жилые помещения – вода и природный газ. Концентрация радона в обычно используемой воде чрезвычайно мала, но вода из глубоких колодцев или артезианских скважин содержит очень много радона. Однако основная опасность исходит вовсе не от питья, даже при высоком содержании радона. Обычно люди употребляют кипяченую воду или в виде горячих напитков, а при кипячении радон практически полностью улетучивается. Большую опасность представляет попадание паров воды с высоким содержанием радона в легкие вместе с вдыхаемым воздухом, что чаще всего происходит в ванной комнате или в парилке. В природный газ радон проникает под землей. В результате предварительной переработки и в процессе хранения газа перед поступлением его к потребителю большая часть радона улетучивается, но концентрация радона может возрасти, если кухонные плиты не снабжены вытяжкой. Следовательно, радон особенно опасен для малоэтажных зданий с тщательной герметизацией помещений (с целью сохранения тепла) и при использовании глинозема в качестве добавки к строительным материалам.
Другие источники радиации, представляющие опасность, к сожалению, созданы самим человеком. Радиация в настоящее время широко используется в различных областях: медицине, промышленности, сельском хозяйстве, химии, науке и т. д. Источниками искусственной радиации служат созданные с помощью ядерных реакторов и ускорителей искусственные радионуклиды, пучок нейтронов и заряженных частиц. Они получили название техногенных источников ионизирующего излучения. Все мероприятия, связанные с получением и применением искусственной радиации, строго контролируются. Особняком по своему воздействию на организм человека стоят испытания ядерного оружия в атмосфере, аварии на АЭС и ядерных реакторах и результаты их работы, проявляющиеся в радиоактивных осадках и радиоактивных отходах. При выпадении радиоактивных осадков в некоторых местностях Земли радиация может попадать внутрь организма человека непосредственно через сельскохозяйственную продукцию и питание.
В преддверии лета уже хочется говорить о солнце. Поэтому у нас новая постоянная рубрика, посвященная SPF, где мы будем рассказывать все об излучениях и как «получать дозу» витамина D без опасности для здоровья.
Оценка
Начнем с того? что практически все знают о том что — это хорошо. Но что такое ? Может на деле не все так страшно? Sun Protection Factor — это солнцезащитный фактор. Он обозначает способность косметических средств увеличивать время безопасного пребывания на открытом солнце. Индекс может быть от 2 до 100 единиц.
Виды солнечных лучей
Совсем не хочется перегружать вас сложными классификациями, но это то, что помогает нам разобраться в . Лучи есть трех видов:
- UVC. Они не достигают поверхности земли.
- UVА. Проникают в верхние слои кожи. В результате их воздействия — мы получаем загар за счет повышение концентрации меланина. Есть и обратная сторона, ведь так можно получить ожоги разной степени и развитие рака кожи. Эти лучи особенно активны с конца марта по октябрь. Имеют накопительный эффект.
- UVB. Проникают не только в верхние, но и в глубокие слои кожи. Провоцирует фотостарение (изменения состояния кожи).
В умеренных дозах ультрафиолет нормализует работу иммунной системы, активизирует выработку витамина D и является одним из лучших антидепрессантов.
Если на вашем средстве указана комбинированная защита (UVA/UVB) — это отличный вариант. Но зачастую производители могут указывать другие варианты: UVB/UVC. При этом уже понятно, что последние излучения нам не страшны. Ведь они не доходят до поверхности земли.
Нужна ли защита от солнца круглый год?
Начнем с того что весной наш организм уже начинает сам вырабатывать меланин. Поэтому важно начинать не с подбора защитного средства, а с , включая . Если у вас будет загрубевший слой — меланин просто застрянет между чешуйками и образует пигментацию.
UVA лучи активные в любое время суток и года. Практически 50% ежегодной дозы лучей мы получаем не в летний период.
Пользоваться ли защитой круглый год? Все зависит от того, где вы живете Если в теплых краях — однозначно да. Для простых жителей мегаполиса правила простые. Наносить такие средства нужно действительно всегда, но не каждый день.
- Зимой многие любят ездить на лыжи или рыбалку. Уровень излучения очень высок. Стоит взять защиту не менее SPF 30.
- Используйте средства весной. Ведь солнце уже начинает активно действовать, а мы так любим открытые террасы и долгие прогулки на улице.
- Наносите солнцезащитные продукты в самое опасное время с 11.00 до 16.00.
- Крем с SPF — это находка в летнее время года.
В пасмурные дни кожа тоже нуждается в защите, ведь облака блокируют только 20% лучей.
Солнце помогает синтезировать витамин D, поэтому не стоит отказывать себе в "солнечных ваннах", но нужно знать меру и пользоваться средствами которые вам помогут избежать фотостарения и сохранить молодость. В скором времени мы расскажем вам по какому принципу выбирать свой тип .
Photo by on , Photo by
Загрузка...
