Seit Mitte des letzten Jahrhunderts ist ein neues Wort in die Wissenschaft eingedrungen - Strahlung. Seine Entdeckung löste eine Revolution in den Köpfen von Physikern auf der ganzen Welt aus und ermöglichte es, einige der Newtonschen Theorien zu verwerfen und kühne Annahmen über die Struktur des Universums, seine Entstehung und unseren Platz darin zu treffen. Aber das ist alles für die Experten. Die Städter seufzen nur und versuchen, so unterschiedliches Wissen zu diesem Thema zusammenzutragen. Erschwerend kommt hinzu, dass es eine ganze Reihe von Strahlungsmesseinheiten gibt, die alle infrage kommen.
Terminologie
Der erste Begriff, mit dem man sich vertraut machen sollte, ist tatsächlich Strahlung. Dies ist der Name für den Strahlungsprozess durch eine Substanz aus kleinsten Teilchen wie Elektronen, Protonen, Neutronen, Heliumatomen und anderen. Je nach Art des Teilchens unterscheiden sich die Eigenschaften der Strahlung voneinander. Strahlung wird entweder beim Zerfall von Stoffen in einfachere oder bei ihrer Synthese beobachtet.
Strahlungseinheiten sind herkömmliche Begriffe, die angeben, wie viele Elementarteilchen aus Materie freigesetzt werden. Im Moment arbeitet die Physik an einer Familieverschiedene Einheiten und deren Kombinationen. Damit können Sie die verschiedenen Prozesse beschreiben, die mit Materie ablaufen.
Radioaktiver Zerfall ist eine willkürliche Veränderung der Struktur instabiler Atomkerne durch Freisetzung von Mikropartikeln.
Die Zerfallskonstante ist ein statistisches Konzept, das die Wahrscheinlichkeit vorhersagt, dass ein Atom über einen bestimmten Zeitraum zerstört wird.
Die Halbwertszeit ist die Zeitspanne, in der die Hälfte der Gesamtmenge eines Stoffes zerfällt. Für einige Elemente wird es in Minuten berechnet, während es für andere Jahre und sogar Jahrzehnte sind.
Wie wird Strahlung gemessen
Strahlungseinheiten sind nicht die einzigen, die verwendet werden, um die Eigenschaften radioaktiver Materialien zu bewerten. Darüber hinaus werden folgende Größen verwendet:
- Aktivität der Strahlungsquelle,- Flussdichte (Anzahl ionisierender Teilchen pro Flächeneinheit).
Darüber hinaus gibt es einen Unterschied in der Beschreibung der Wirkung von Strahlung auf lebende und nicht lebende Objekte. Wenn also die Substanz unbelebt ist, gelten die Konzepte für sie:
- absorbierte Dosis;- Expositionsdosis.
Falls die Strahlung lebendes Gewebe betraf, werden folgende Begriffe verwendet:
- Äquivalentdosis;
- effektive Äquivalentdosis;- Dosisleistung.
Die Einheiten der Strahlungsmessung sind, wie oben erwähnt, bedingte numerische Werte, die von Wissenschaftlern angenommen werden, um Berechnungen zu erleichtern und Hypothesen und Theorien zu bilden. Vielleicht gibt es deshalb keine allgemein anerkannte Maßeinheit.
Curie
Eine der Strahlungseinheiten ist Curie. Es gehört nicht zum System (gehört nicht zum SI-System). In Russland wird es in der Kernphysik und Medizin eingesetzt. Die Aktivität einer Substanz ist gleich einem Curie, wenn darin in einer Sekunde 3,7 Milliarden radioaktive Zerfälle stattfinden. Das heißt, wir können sagen, dass ein Curie gleich drei Milliarden siebenhundert Millionen Becquerel ist.
Diese Zahl ist darauf zurückzuführen, dass Marie Curie (die diesen Begriff in die Wissenschaft eingeführt hat) ihre Experimente mit Radium durchgeführt und dessen Zerfallsrate zugrunde gelegt hat. Aber im Laufe der Zeit entschieden die Physiker, dass der numerische Wert dieser Einheit besser an einen anderen gebunden ist - das Becquerel. Dadurch konnten einige Fehler in mathematischen Berechnungen vermieden werden.
Neben Curies findet man oft auch Vielfache oder Teiler, wie z. 3,7 Milliarden Becquerel);
- Millicurie (37 Millionen Becquerel);
- Mikrocurie (37.000 Becquerel).
Mit dieser Einheit können Sie das Volumen, die Oberfläche oder die spezifische Aktivität einer Substanz ausdrücken.
Becquerel
Die Becquerel-Einheit der Strahlendosis ist systemisch und im Internationalen Einheitensystem (SI) enth alten. Es ist am einfachsten, denn eine Strahlungsaktivität von einem Becquerel bedeutet, dass es in Materie nur einen radioaktiven Zerfall pro Sekunde gibt.
Es erhielt seinen Namen zu Ehren von Antoine Henri Becquerel, einem französischen Physiker. Der Titel warEnde des letzten Jahrhunderts zugelassen und wird noch heute verwendet. Da dies eine ziemlich kleine Einheit ist, werden Dezimalpräfixe verwendet, um die Aktivität anzuzeigen: Kilo-, Milli-, Mikro- und andere.
In letzter Zeit werden nicht-systemische Einheiten wie Curie und Rutherford zusammen mit Becquerel verwendet. Ein Rutherford entspricht einer Million Becquerel. In der Beschreibung der volumetrischen oder Oberflächenaktivität findet man die Bezeichnungen Becquerel pro Kilogramm, Becquerel pro Meter (Quadrat oder Kubik) und ihre verschiedenen Ableitungen.
Röntgen
Die Maßeinheit der Strahlung, Röntgen, ist ebenfalls nicht systemisch, obwohl sie überall verwendet wird, um die Expositionsdosis der empfangenen Gammastrahlung anzugeben. Ein Röntgen entspricht einer solchen Strahlungsdosis, bei der ein Kubikzentimeter Luft bei normalem atmosphärischem Druck und Nulltemperatur eine Ladung von 3,3(10-10) trägt. Dies entspricht zwei Millionen Ionenpaaren.
Trotz der Tatsache, dass nach der Gesetzgebung der Russischen Föderation die meisten nicht-systemischen Einheiten verboten sind, werden Röntgenstrahlen zur Kennzeichnung von Dosimetern verwendet. Sie werden aber bald nicht mehr verwendet, da es sich als praktischer herausgestellt hat, alles in Grau und Sievert aufzuschreiben und zu berechnen.
Rad
Die Maßeinheit der Strahlung, rad, liegt außerhalb des SI-Systems und entspricht der Strahlungsmenge, bei der ein Millionstel Joule Energie auf ein Gramm einer Substanz übertragen wird. Das heißt, ein Rad entspricht 0,01 Joule pro Kilogramm Materie.
Das Material, das Energie absorbiert, kann entweder lebendes Gewebe oder anderes organisches seinanorganische Stoffe und Stoffe: Boden, Wasser, Luft. Als eigenständige Einheit wurde das Rad 1953 eingeführt und hat in Russland das Recht, in Physik und Medizin eingesetzt zu werden.
Grau
Dies ist eine weitere Maßeinheit für den Strahlungspegel, die vom Internationalen Einheitensystem anerkannt wird. Sie spiegelt die absorbierte Strahlungsdosis wider. Es wird davon ausgegangen, dass eine Substanz eine Dosis von einem Gray erh alten hat, wenn die durch Strahlung übertragene Energie gleich einem Joule pro Kilogramm ist.
Diese Einheit erhielt ihren Namen zu Ehren des englischen Wissenschaftlers Lewis Gray und wurde 1975 offiziell in die Wissenschaft eingeführt. Gemäß den Regeln wird der vollständige Name der Einheit mit einem kleinen Buchstaben geschrieben, aber seine abgekürzte Bezeichnung wird groß geschrieben. Ein Grau entspricht hundert Rad. Neben einfachen Einheiten werden in der Wissenschaft auch mehrere und submultiple Äquivalente verwendet, wie Kilogray, Megagray, Decigray, Centigray, Microgray und andere.
Sievert
Die Strahlungseinheit Sievert wird verwendet, um effektive und äquivalente Strahlungsdosen zu bezeichnen, und ist auch Teil des SI-Systems, wie Gray und Becquerel. Seit 1978 in der Wissenschaft verwendet. Ein Sievert entspricht der Energie, die ein Kilogramm Gewebe absorbiert, nachdem es einer Erwärmung durch Gammastrahlen ausgesetzt wurde. Der Name der Einheit war zu Ehren von Rolf Sievert, einem Wissenschaftler aus Schweden.
Definitionsgemäß sind Sievert und Grau gleich, dh Äquivalent- und Energiedosis sind gleich groß. Aber es gibt immer noch einen Unterschied zwischen ihnen. Bei der Bestimmung der ÄquivalentdosisNeben der Menge müssen auch andere Eigenschaften der Strahlung berücksichtigt werden, wie Wellenlänge, Amplitude und welche Teilchen sie darstellen. Daher wird der Zahlenwert der Energiedosis mit dem Strahlungsqualitätsfaktor multipliziert.
Also, zum Beispiel, wenn alle anderen Dinge gleich bleiben, wird die absorbierte Wirkung von Alphateilchen zwanzigmal stärker sein als die gleiche Dosis von Gammastrahlung. Darüber hinaus muss der Gewebekoeffizient berücksichtigt werden, der zeigt, wie die Organe auf Strahlung reagieren. Daher wird in der Strahlenbiologie die Äquivalentdosis und im Arbeitsschutz (zur Normalisierung der Strahlenexposition) die effektive Dosis verwendet.
Sonnenkonstante
Es gibt eine Theorie, dass das Leben auf unserem Planeten durch Sonneneinstrahlung entstanden ist. Die Maßeinheiten der Strahlung eines Sterns sind Kalorien und Watt geteilt durch eine Zeiteinheit. Dies wurde entschieden, weil die Strahlungsmenge der Sonne durch die Wärmemenge bestimmt wird, die Objekte erh alten, und die Intensität, mit der sie kommt. Nur ein halbes Millionstel der insgesamt ausgestrahlten Energiemenge erreicht die Erde.
Strahlung von Sternen breitet sich im Weltraum mit Lichtgeschwindigkeit aus und dringt in Form von Strahlen in unsere Atmosphäre ein. Das Spektrum dieser Strahlung ist ziemlich breit - von "weißem Rauschen", dh Radiowellen, bis zu Röntgenstrahlen. Die Teilchen, die auch mit der Strahlung auskommen, sind Protonen, aber manchmal können auch Elektronen vorhanden sein (wenn die Energiefreisetzung groß war).
Die von der Sonne empfangene Strahlung ist die treibende Kraft aller lebenden ProzessePlanet. Die Energiemenge, die wir erh alten, hängt von der Jahreszeit, der Position des Sterns über dem Horizont und der Transparenz der Atmosphäre ab.
Einwirkung von Strahlung auf Lebewesen
Wenn lebende Gewebe mit denselben Eigenschaften mit unterschiedlichen Strahlungsarten (mit derselben Dosis und Intensität) bestrahlt werden, werden die Ergebnisse variieren. Um die Folgen zu bestimmen, reicht daher nur die Energie- oder Expositionsdosis nicht aus, wie dies bei unbelebten Objekten der Fall ist. Einheiten der durchdringenden Strahlung erscheinen auf der Szene, wie Sievert Rems und Grays, die die äquivalente Strahlungsdosis anzeigen.
Äquivalent ist die von lebendem Gewebe absorbierte Dosis, multipliziert mit einem bedingten (Tabellen-)Koeffizienten, der berücksichtigt, wie gefährlich diese oder jene Strahlungsart ist. Das am häufigsten verwendete Maß ist das Sievert. Ein Sievert entspricht hundert Rems. Je höher der Koeffizient, desto gefährlicher die Strahlung. Für Photonen ist dies also eins und für Neutronen und Alphateilchen sind es zwanzig.
Seit dem Unfall im Kernkraftwerk Tschernobyl in Russland und anderen GUS-Staaten wird der Strahlenbelastung des Menschen besondere Aufmerksamkeit geschenkt. Die Äquivalentdosis aus natürlichen Strahlungsquellen sollte fünf Millisievert pro Jahr nicht überschreiten.
Einwirkung von Radionukliden auf unbelebte Objekte
Radioaktive Teilchen tragen eine Energieladung, die sie auf Materie übertragen, wenn sie damit kollidieren. Und umso mehr Partikel kommen auf ihrem Weg mit in Kontakteine bestimmte Menge Materie, desto mehr Energie erhält sie. Seine Menge wird in Dosen geschätzt.
- Die absorbierte Dosis ist die Menge an radioaktiver Strahlung, die von einer Einheit einer Substanz empfangen wurde. Es wird in Grau gemessen. Dieser Wert berücksichtigt nicht, dass die Wirkung verschiedener Strahlungsarten auf Materie unterschiedlich ist.
- Expositionsdosis - ist die absorbierte Dosis, jedoch unter Berücksichtigung des Ionisationsgrades der Substanz durch die Wirkung verschiedener radioaktiver Partikel. Sie wird in Coulomb pro Kilogramm oder Röntgen gemessen.
