Ionizáló sugárzás

Ionizáló sugárzás az olyan sugárzás, amelyben terjedő részecskéknek elegendő energiája van a velük kölcsönhatásba lépő atomok és molekulák ionizációjához. Az ionizáció abból áll, hogy egy atomból (vagy molekulából) teljesen eltávolítunk egy vagy több elektront. Lényeges, hogy a kisebb energiájú sugárzás még nagyobb fluxus mellett sem képes az ionizációra. A nagy fluxusú ionizáló sugárzás roncsolja az élő szervezeteket.

Az elemek egyik tulajdonsága az ionizációs energia: ez megmondja, hogy mennyi energia szükséges az elem egy atomjának az ionizációjához. Értékét elektronvoltban adják meg, így például a hidrogénatom ionizációs energiája 13,58 eV. Az ionizációs potenciál az elemek rendszámával csökken, így egy sugárzásról teljes mértékben csak akkor lehet eldönteni, hogy ionizáló-e, ha tudjuk, hogy milyen atomokról van szó.

Többfajta ionizáló sugárzás létezik:

elektromágneses sugárzás: távoli ultraibolya-, röntgen- és a gamma-sugarak
részecskesugárzás (korpuszkuláris sugárzás): proton-, elektron-, alfa-sugárzás, vagy más töltött részecskék

Az ionizáló sugarak forrásai legtöbbször a radioaktív atommagok és a kozmikus sugarak, kísérői a maghasadásnak és a magfúziónak (a Napról hozzánk érkező fény is tartalmaz ionizáló sugárzást). A mesterséges források közé kell sorolni egyes orvosi berendezéseket is (röntgengép, PET, CT). Fontos kihangsúlyozni, hogy a természetben állandóan jelen van bizonyos mennyiségű ionizáló sugárzás.

Az ionizáló sugárzás hatása az élő szervezetekre

[szerkesztés ]

Veszélyes radioaktív sugárzásra figyelmeztető jel

Ennek a jelenségnek a tárgyalásakor általában a sejtet vesszük alapul. A sejt nagyrészt vízből áll, amit az ionizáló sugárzás reaktív H• és HO• gyökökre bonthat.^[1] Ezek a gyökök a sejt szerveivel reagálva tönkretehetik azokat. Ennek a folyamatnak három kimenetele van:

az érintett sejtek megjavítják saját magukat
az érintett sejtek elpusztulnak
az érintett sejtek rosszul javítják meg saját magukat

A második eset mindennapos jelenség: az emberi szervezetben naponta több millió sejt pusztul el. A harmadik lehetőség is általában a sejt pusztulásához vezet, az esetek kis hányadában azonban rákot okozhat. Lásd még: sugárbetegség.

Mérése

[szerkesztés ]

Az ionizáló sugárzás mérésére a magfizika specializálódott. Jelenlétüket részecskedetektorokkal lehet igazolni. Ezek közül a legismertebb a Geiger–Müller-cső, de léteznek más eszközök is.

A sugárzás mértékét radban mérik, amely a befogadó által elnyelt sugárzás mértéke. 1 rad 0,01 joule befogadott energiának felel meg, a befogadó minden egyes kilogrammja után. Létezik egy SI-mértékegység is, a gray, ami 100 radnak felel meg.

A pontosabb meghatározás érdekében bevezettek egy változót is, amely a relatív biológiai hatást vizsgálja. Ezt a röntgen és a sievert segítségével mérik.

Mennyiség	Hagyományos mértékegység	SI-mértékegység	Átváltás
expozíció	röntgen (R)	coulomb/kg levegő (C/kg)	1 C/kg =3876 R 1 R = 258 μC/kg
elnyelt dózis	rad	gray (Gy)	1 GY = 100 rad
dózisekvivalens	rem	sievert (Sv)	1 Sv = 100 rem
radioaktivitás	curie (Ci)	becquerel (Bq)	1 mCi = 37 MBq