Възникването и впоследствие формирането на радиологията като наука се отнася до края на ХІХ до началото на ХХ век. Радиологията се основава на три открития, може да се каже, големи събития в научния свят.
Първо откритие.
Всичко започва с откритие, направено от ръководителя на катедрата по физика, ректора на университета във Вюрцбург, немския физик, професор Вилхелм Конрад Рентген (години на живот - 1845-1923) на 8 ноември 1895 г. На този ден той открива рентгенови лъчи, които по-късно са наречени рентгенови лъчи в чест на учения.
На този ден, излизайки късно вечерта от лабораторията и изключвайки светлината, В.К. Рентген забеляза зелено сияние в тъмното, излъчвано от кристали на бариев платинен цианид. Оказа се, че тръбата на Крукс (стъклена бутилка, вътре в която има въздух при ниско атмосферно налягане и два електрода за подаване на напрежение), увита в черна хартия, през която катодните лъчи не проникват, не е изключена, и бариеви кристали лежеше на масата до него. Когато напрежението от тръбата на Крукс беше изключено, луминесценцията на бариеви соли спря и при включване се появи отново. Видимите лъчи не могат да проникнат през черната хартия, което означава, че в тръбата се генерира някакво неизвестно лъчение. Така бяха открити нови невидими лъчи, наречени рентгенови лъчи. VK Roentgen работи петдесет дни върху изследването на този феномен, изготви доклад от 17 страници и приложи към него „рентгенова“ снимка на ръката си.
На 6 януари 1896 г. новината за откриването на В.К. Рентгеновите лъчи бяха разпространени от Лондонския телеграф по целия свят.
А.Ф. Йофе, който работи с VK Roentgen около 20 години, пише: „От това, което Roentgen публикува в първите три съобщения, нито една дума не може да бъде променена...“
Рентгеновите лъчи се превърнаха не само в обект на задълбочено изследване в цял свят, намериха практическо приложение (рентгенови лъчи), но и послужиха като тласък за откриване на явление - естествена радиоактивност.
Второ откритие.
Френският учен физик, професор в Музея по естествена история в Париж, Анри Бекерел (1852-1908), изучавайки ефектите на слънчевата светлина върху различни минерали, открива, че урановите соли излъчват невидими лъчи. Урановите соли бяха поставени върху фотографска плоча, увита в черна хартия, всичко това беше изложено на слънце, след което фотографската плоча беше проявена и върху нея се появиха очертанията на уранови соли. Един от дните се оказа облачен и А. Бекерел затвори фотографската плоча с уранова сол, поставена под формата на кръст, в масата. Два дни по-късно, на 1 март 1896 г., денят беше слънчев. Воден от интуицията, А. Бекерел извади фотографска плака от едно чекмедже и реши да я развие, без да я излага на слънце. Върху фотографската плоча беше отпечатан контурът на кръст. Така беше открито, че уранът спонтанно, независимо от слънчевата радиация, излъчва невидими проникващи лъчи, предизвикващи експонирането на фотографската плоча, и които, както се разбра по-късно, са представени от алфа, бета и гама лъчение. Така А. Бекерел (1 март 1896 г.) открива явлението радиоактивност. През 1903 г. е удостоен с Нобелова награда по физика. Но самият термин "радиоактивност" е предложен от Мария Склодовска-Кюри.
Трето откритие .
Най-значимите постижения в областта на изследването на радиоактивността са свързани с името на полския химик Мария Склодовска (1867-1934) и нейния съпруг, френския изследовател Пиер Кюри (1859-1906). През 1898 г., изучавайки редица химични елементи, Мария Кюри и независимо от нея германският учен Г. Шмид установяват, че източникът на лъчите на Бекерел е не само уран, но и торий. Мария и Пиер Кюри също откриват, че уранът, след като бъде излъчен от радиация, се превръща в други химични елементи. Така нови радиоактивни елементи са открити радий (което означава лъчист) през юли 1898 г. и полоний (наречен на родното място на Мария Склодовска-Кюри - Полша) през декември 1898 г. Мария и Пиер Кюри имат голям принос в изучаването на природата на радиоактивното излъчване, откривайки разликите в ефекта на алфа, бета и гама лъчение върху различни вещества.
Мария и Пиер Кюри, дъщеря им Ирен и съпругът й Фредерик Жолио (открил изкуствената радиоактивност през 1934 г.) направиха толкова голям принос към науката, че получиха 5 Нобелови награди.
В речта си на 6 юни 1905 г. в Стокхолм Пиер Кюри казва: „Лесно е да се разбере, че радият може да представлява сериозна опасност в престъпните ръце и ще възникне въпросът: ще се възползва ли човечеството от познаването на тайните на природата, достатъчно зряло ли е, за да ги използва, или е знание, за да му навреди?... Аз съм от онези, които смятат, че човечеството ще извлече повече полза, отколкото вреда от новите открития."
Английският физик Е. Ръдърфорд през 1899 г. открива a- и b- излъчване при разпадането на радионуклидите. Той също така създава теорията за разпадането на радиоактивните вещества и разработва теорията за планетарния модел на структурата на атома.
Откриването на радиоактивността бележи началото на нова ера във физиката. Това даде възможност да се разбере структурата на атома и атомните ядра, да се открият законите на ядрените трансформации. Тя позволи на човечеството да получи достъп до ядрена енергия чрез ядрени реакции, създаване на изкуствени радиоактивни изотопи и т.н.
Но учените са се сблъскали и с негативните ефекти на йонизиращата и радиоактивната радиация.
През 1895 г. физикът В. Грубе, работещ с "рентгенови" рентгенови лъчи, получава тежки изгаряния на ръката си. До 1914 г. има 114 случая на рак с рентгенови лъчи, описани в литературата. А. Бекерел носеше ампула с бариев хлорид и радий в джоба на жилетката си в продължение на 6 часа и получи радиационно изгаряне. Веднъж А. Бекерел каза: „Много обичам радия, но съм обиден от него“. И това е, защото имаше незарастващи язви по ръцете. Пиер Кюри получи изгаряне на предмишницата от радий. Имаше изгаряния по ръцете на Мария Кюри. През този период А. Бекерел и Пиер Кюри публикуват статия "Физиологичният ефект на радиевите лъчи", в която описват ефекта на радиевите лъчи върху кожата. Според чуждата литература 336 души, които са работили с радиоактивни материали по това време, са загинали в резултат на радиация. До 1959 г. вече се знае за 359 специалисти-рентгенолози (13 от които руски и съветски), починали от радиационен рак на кожата или левкемия. Мария, дъщеря й Ирен и съпругът й Фредерик Жолио починаха от радиационни наранявания.
По време на Първата световна война Мария Кюри оборудва 220 рентгенови апарата, работи върху тях и обучава персонал. Умира от заболяване - остра пернициозна анемия.
Пиер Кюри умира по-рано (1906 г.) при катастрофа под колелата на микробус, но учените са доказали, че той е щял да умре от радиационна патология.
За разлика от йонизиращото рентгеново лъчение, което веднага се използва в медицината, изследването и използването на радиоактивни вещества протича по-бавно.
До 1903 г. Пиер Кюри и медицински учени са установили, че радият има терапевтичен ефект върху лупус и някои форми на рак. Тези данни са потвърдени през 1903 г. от трудовете на Семьон Викторович Голдбърг и Ефим Семенович Лондон. И първият принос на руските учени към радиационната биология е работата от 1898 г. на Иван Рамазович Тарханов, който установява наличието на различни реакции на облъчване при жаби и насекоми. През 1903 г. Хайнеке (изследва ефекта на рентгеновите лъчи върху мишки) за първи път описва анемия и левкопения, а също така обръща внимание на увреждането на хемопоетичните органи (атрофия на далака).
През 1905 г. Корнике установява инхибирането на клетъчното делене под въздействието на йонизиращо лъчение, а учените Бергоние и Трибондо откриват разлика в чувствителността на различните клетки към радиация.
Първоначално изследванията са насочени към решаване на проблемите на медицинската радиология. С нарастването и развитието на материалната база за радиобиологични изследвания се разширява обхватът на работата по използването на радиацията в биологията и селското стопанство. През 1925-1935 г. радиационната генетика е широко развита. През 1925 г. G.A. Надсън и Г. Ф. Филипов, в експерименти върху дрожди и плесени, откриват ефекта на йонизиращото лъчение върху генетичния апарат на клетката, придружен от наследствено предаване на новопридобити признаци. Л.Н. Делоне (1932), A.A. Сапегин (1934) използва рентгенови мутации за отглеждане на растения. Под ръководството на П.Ф. Рокитски през 1934-1935 г. е извършена работа по радиогенетиката на животните.
Интензивното развитие на изследванията в областта на радиобиологията започва след използването на атомно оръжие на САЩ в Япония през 1945 г., което поставя неотложни задачи за разработване на методи за радиационна защита и лечение на радиационни увреждания, както и за изследване на радиобиологичния ефект и патогенезата на лъчевата болест.
Изпитанието на първата съветска атомна бомба е извършено на 29 август 1949 г. На 12 септември 1954 г. за първи път в света е изпитано термоядрено оръжие, а на 22 ноември 1955 г. - водородна бомба.
Ето защо от средата на 40-те години на ХХ век в света започват да се създават големи изследователски центрове. В Съветския съюз големи изследователски центрове са създадени в Москва, Ленинград, Киев, Минск, Алма-Ата, Новосибирск, Свердловск.
Биофизичната лаборатория, създадена през 1948 г. в Московската селскостопанска академия на името на К.А. Тимирязева е първата в страната, която започва работа по изучаване на моделите на поведение на радиоактивните продукти на делене в миграционната връзка: почва - растения и върху изследването на метаболизма на фрагментите на делене в тялото на животните. Изследванията върху миграцията на радиоактивни продукти на делене във веригата: фуражи - селскостопански животни - животновъдни продукти заеха значително място в общата и селскостопанската радиоекология. В първите години на изпитване на ядрени оръжия бяха получени данни, че млякото, месото и продуктите от тяхната преработка са най-важните източници на радионуклиди, влизащи в човешкото тяло.
Тези данни придобиха особено значение във връзка с мирното използване на атома. На 27 юни 1954 г. първата в света атомна електроцентрала е пусната в експлоатация в град Обнинск.
Според чуждестранни източници първата атомна електроцентрала в света е атомната електроцентрала в Калдър Хол (Великобритания) през 1956 г.
В момента в света се строят 437 работещи и 38 енергоблока, съответно в Русия - 30 и 3, САЩ - 109 и 1, Япония - 51 и 3, Франция - 56 и 4 и т.н. 50 години. До 2010 г. повече от 200 реактора трябва да бъдат изведени от експлоатация. Това е огромен проблем и предизвикателство пред световната общност.
В Република Беларус президентът A.M. От 1999 г. Лукашенко наложи десетгодишен мораториум върху изграждането на атомна електроцентрала в Дубровенския район на Витебска област.
В момента йонизиращите лъчения и източниците на радиоактивно лъчение се използват широко във ветеринарната медицина. Радионуклидите се използват като индикатори в научноизследователската работа в областта на физиологията и биохимията на животните, при диагностиката и лечението на болни животни и др.
Учените имат голям принос за развитието на ветеринарната радиология
G.G.Vokken, V.A.Kirshin, A.D.Belov, A.M.Kuzin, V.A.Budarkov, R.G.Ilyazov и др.
На 1 март 1896 г. френският физик А. Бакрел открива чрез почерняване на фотографска плоча излъчването на невидими лъчи със силна проникваща сила от уранова сол. Скоро той установи, че самият уран има свойството на радиация. Тогава той открива такова свойство в тория. Радиоактивност (от лат. radio - излъчвам, radus - лъч и activus - ефективен), това име е дадено на открито явление, което се оказва привилегия на най-тежките елементи от периодичната таблица на Д. И. Менделеев. Има няколко дефиниции на това забележително явление, едно от които дава такава формулировка: „Радиоактивността е спонтанна (спонтанна) трансформация на нестабилен изотоп на химичен елемент в друг изотоп (обикновено изотоп на друг елемент); в този случай се получава излъчване на електрони, протони, неутрони или хелиеви ядра (частици).
През 1898 г. други френски учени Мария Склодовска-Кюри и Пиер Кюри изолират от минерала уран две нови вещества, радиоактивни в много по-голяма степен от урана и тория.Така са открити два неизвестни досега радиоактивни елемента полоний и радий и Мария , освен това открива (независимо от немския физик Г. Шмит) явлението радиоактивност в тория.
Между другото, тя беше първата, която предложи термина радиоактивност.Учените стигнаха до извода, че радиоактивността е спонтанен процес, който протича в атомите на радиоактивните елементи.
Сега това явление се определя като спонтанна трансформация на нестабилен изотоп на един химичен елемент в изотоп на друг елемент, като в същото време се получава излъчване на електрони, протони, неутрони или хелиеви ядра? - частици Тук трябва да се отбележи, че сред елементите, съдържащи се в земната кора, всички с поредни номера повече от 83 са радиоактивни, т.е. намира се в периодичната таблица след бисмут.
За 10 години съвместна работа те са направили много за изследване на явлението радиоактивност. Това беше самоотвержен труд в името на науката – в лошо оборудвана лаборатория и при липса на необходимите средства. Пиер установява спонтанно освобождаване на топлина от радиевите соли. Изследователите са получили този препарат от радий през 1902 г. в количество от 0,1 g. За да направят това, им трябват 45 месеца интензивна работа и повече от 10 000 химически операции на освобождаване и кристализация.През 1903 г. за откритието си в областта на радиоактивността Кюри и А. Бекери са удостоени с Нобелова награда по физика.
Общо повече от 10 Нобелови награди по физика и химия бяха присъдени за работа, свързана с изследването и приложението на радиоактивността (А. Бекерей, П. и М. Кюри, Е. Ферми, Е. Ръдърфорд, Ф. и И. Жолиот -Кюри, Д. Хавиши, О. Гану, Е. Макмилан и Г. Сиборг, У. Либи и др.). В чест на Кюри, изкуствено полученият трансуранов елемент със сериен номер 96 - кюриум - получи името си.
През 1898 г. английският учен Е. Ръдърфорд започва да изучава явлението радиоактивност През 1903 г. Е. Ръдърфорд доказва погрешността на предположението на английския физик Д. Томпсън за неговата теория за структурата на атома и през 1908-1911 г. . провежда експерименти с разсейване? - частици (хелиеви ядра) с метално фолио - частицата преминава през тънко фолио (дебелина 1 микрон) и, падайки върху екран от цинков сулфид, генерира светкавица, която се наблюдава добре под микроскоп. Експерименти за разпръскване? - частиците убедително показаха, че почти цялата маса на един атом е концентрирана в много малък обем - атомно ядро, чийто диаметър е около 10 пъти по-малък от диаметъра на атома.
Мнозинство? - частици летят покрай масивно ядро, без да го докосват, но понякога се получава сблъсък? - частици с ядро и след това може да отскочи обратно. Така първото му фундаментално откритие в тази област е откриването на нехомогенността на излъчваната от урана радиация.Така концепцията за радиоактивност навлиза за първи път в науката за радиоактивността. - и лъчи.
Той също така предложи имена:? – Разпад и? - частица. Малко по-късно е открит друг компонент на радиацията, обозначен с третата буква от гръцката азбука: лъчи. Това се случи малко след откриването на радиоактивността. За години напред? - частиците стават за Е. Ръдърфорд незаменим инструмент за изследване на атомните ядра. През 1903 г. той открива нов радиоактивен елемент - еманацията на торий.През 1901-1903 г., заедно с английския учен Ф. Соди, провежда изследвания, довели до откриването на естественото преобразуване на елементите (например радий в радон ) и развитието на теорията за радиоактивния разпад на атомите.
През 1903 г. немският физик К. Фаянс и Ф. Соди независимо формулират правилото за изместване, характеризиращо движението на изотоп в периодичната таблица на елементите при различни радиоактивни трансформации.През пролетта на 1934 г. е публикувана статия, озаглавена „Нов вид радиоактивност ". Неговите автори Ирен Жолио-Кюри и съпругът й Фредерик Жолио-Кюри открили, че бор, магнезий и алуминий са били облъчени? - частици, сами стават радиоактивни и отделят позитрони по време на своя разпад.
Така е открита изкуствената радиоактивност. В резултат на ядрени реакции (например при облъчване на различни елементи с? - частици или неутрони) се образуват радиоактивни изотопи на елементи, които не съществуват в природата. Именно тези изкуствени радиоактивни продукти съставляват преобладаващото мнозинство от всички известни днес изотопи.
В много случаи самите продукти на радиоактивния разпад се оказват радиоактивни и тогава образуването на стабилен изотоп се предшества от верига от няколко акта на радиоактивен разпад. Примери за такива вериги са сериите от периодични изотопи на тежки елементи, които започват с нуклеоидите 238U, 235U, 232 и завършват със стабилните изотопи на оловото 206Pb, 207Pb, 208Pb. Така от общия брой известни в момента около 2000 радиоактивни изотопа, около 300 са естествени, а останалите са получени изкуствено, в резултат на ядрени реакции.
Няма фундаментална разлика между изкуствената и естествената радиация. През 1934 г. И. и Ф. Жолио-Кюри, в резултат на изучаване на изкуствената радиация, откриват нови варианти на?-Разпад - излъчването на позитрони, които първоначално са предсказани от японските учени Х. Юкава и С. Саката. и Ф. Жолио-Кюри проведоха ядрена реакция, чийто продукт е радиоактивен изотоп на фосфора с масово число 30. Оказа се, че той е излъчил позитрон.
Този тип радиоактивна трансформация се нарича? + Разпад (което означава, че разпадът е излъчване на електрон). Един от изключителните учени на нашето време, Е. Ферми, посвети основните си трудове на изследвания, свързани с изкуствената радиоактивност. Теорията на бета разпада, създадена от него през 1934 г., в момента се използва от физиците за разбиране на света на елементарните частици.Теоретиците отдавна предвиждат възможността за двойно преобразуване в 2 разпада, при които едновременно се излъчват два електрона или два позитрона, но на практика този път на "смърт" все още не е открито радиоактивно ядро.
Но сравнително наскоро беше възможно да се наблюдава много рядко явление на протонна радиоактивност - излъчването на протон от ядрото и беше доказано съществуването на двупротонна радиоактивност, предсказано от учения V.I. Gol'dansky. Всички тези видове радиоактивни трансформации са потвърдени само от изкуствени радиоизотопи и те не се срещат в природата.Впоследствие редица учени от различни страни (J. Daning, V.A. Karnaukhov, G.N. Flerov, I.V. Kurchatov и др.) комплексират, включително?-разпад, бяха открити трансформации, включително излъчване на забавени неутрони.
Един от първите учени в бившия СССР, който започва да изучава физиката на атомните ядра като цяло и радиоактивността в частност, е академик И. В. Курчатов, който през 1934 г. открива феномена на разклоняване на ядрените реакции, причинени от неутронна бомбардировка, и изследва изкуствена радиоактивност. редица химични елементи.
През 1935 г., когато бромът бил облъчен с неутронни потоци, Курчатов и неговите сътрудници забелязали, че получените радиоактивни бромни атоми се разпадат с две различни скорости. Такива атоми бяха наречени изомери, а явлението, открито от учените, изомерия. Науката е установила, че бързите неутрони са способни да унищожават урановите ядра. Това освобождава много енергия и произвежда нови неутрони, способни да продължат процеса на делене на уранови ядра.По-късно беше открито, че атомните ядра на урана могат да се делят без помощта на неутрони. Така е установено спонтанното (спонтанно) делене на урана.
В чест на изключителния учен в областта на ядрената физика и радиоактивността, 104-ият елемент от периодичната таблица на Менделеев е наречен Курчатов. Откриването на радиоактивността оказа огромно влияние върху развитието на науката и технологиите, слага началото на ера на интензивно изучаване на свойствата и структурата на веществата.Нови перспективи, които се появиха в енергетиката, промишлеността, военната медицина и други области на човешката дейност, дължаща се на овладяването на ядрената енергия, бяха оживени чрез откриването на способността на химичните елементи за спонтанни трансформации.
Въпреки това, наред с положителните фактори за използване на свойствата на радиоактивността в интерес на човечеството, могат да се цитират примери за тяхната негативна намеса в нашия живот, като ядрени оръжия във всичките им форми, потънали кораби и подводници с атомни двигатели и атомни оръжия. , изхвърляне на радиоактивни отпадъци в морето и на сушата, аварии в атомни електроцентрали и др. и директно за Украйна, използването на радиоактивност в ядрената енергетика доведе до трагедията в Чернобил.
Какво ще правим с получения материал:
Ако този материал се оказа полезен за вас, можете да го запишете на страницата си в социалните мрежи:
Радиоактивността е открита през 1896 г. от френския физик А. Бекерел. Той изучава връзката между луминесценцията и наскоро откритите рентгенови лъчи.
Бекерел измисли мисъл: не е ли цялата луминесценция придружена от рентгенови лъчи? За да провери предположението си, той взе няколко съединения, включително една от урановите соли, фосфоресцираща с жълто-зелена светлина. След като я освети със слънчева светлина, той уви солта в черна хартия и я постави в тъмен шкаф върху фотографска плака, също увита в черна хартия. След известно време, след като разви плочата, Бекерел всъщност видя изображение на бучка сол. Но луминесцентното лъчение не може да премине през черната хартия и само рентгеновите лъчи могат да осветят плочата при тези условия. Бекерел повторил експеримента няколко пъти и с еднакъв успех. В края на февруари 1896 г. на заседание на Френската академия на науките той прави доклад за рентгеновото излъчване на фосфоресциращи вещества.
След известно време в лабораторията на Бекерел случайно е разработена плоча, върху която лежи уранова сол, необлъчена от слънчева светлина. Тя, разбира се, не фосфоресцира, но се оказа отпечатъкът върху чинията. Тогава Бекерел започва да тества различни съединения и минерали на урана (включително тези, които не проявяват фосфоресценция), както и метален уран. Чинията неизменно светеше. Поставяйки метален кръст между солта и чинията, Бекерел получава бледите контури на кръста върху чинията. Тогава стана ясно, че са открити нови лъчи, които преминават през непрозрачни обекти, но не са рентгенови лъчи.
Бекерел установи, че интензитетът на радиация се определя само от количеството уран в препарата и изобщо не зависи от това в какви съединения е включен. Така това свойство беше присъщо не на съединенията, а на химичния елемент - урана.
Бекерел споделя своето откритие с учените, с които е сътрудничил. През 1898 г. Мария Кюри и Пиер Кюри откриват радиоактивността на тория, а по-късно откриват радиоактивните елементи полоний и радий.
Те открили, че всички уранови съединения и в най-голяма степен самият уран имат свойството на естествена радиоактивност. Бекерел се върна към интересуващите го фосфори. Вярно, той направи още едно голямо откритие, свързано с радиоактивността. След като Бекерел се нуждаеше от радиоактивно вещество за публична лекция, той го взе от семейство Кюри и сложи епруветката в джоба на жилетката си. След като изнесъл лекция, той върнал радиоактивното лекарство на собствениците, а на следващия ден открил зачервяване на кожата под формата на епруветка по тялото под джоба на жилетката. Бекерел каза на Пиер Кюри за това и той направи експеримент: в продължение на десет часа той носеше епруветка с радий, вързана за предмишницата му. Няколко дни по-късно той получи и зачервяване, което след това премина в тежка язва, от която страда два месеца. Така за първи път е открит биологичният ефект на радиоактивността.
Но дори и след това семейство Кюри смело си свършиха работата. Достатъчно е да се каже, че Мария Кюри е починала от лъчева болест (все пак е живяла до 66 години).
През 1955 г. са разгледани тетрадките на Мария Кюри. Те все още излъчват поради радиоактивното замърсяване, внесено при тяхното пълнене. Един от листовете съдържа радиоактивен пръстов отпечатък на Пиер Кюри.
Понятието за радиоактивност и видове радиация.
Радиоактивност - способността на някои атомни ядра спонтанно (спонтанно) да се трансформират в други ядра с излъчване на различни видове радиоактивно излъчване и елементарни частици. Радиоактивността се подразделя на естествена (наблюдавана в нестабилни изотопи, които съществуват в природата) и изкуствена (наблюдавана в изотопи, получени чрез ядрени реакции).
Радиоактивното излъчване се разделя на три вида:
- - радиация - отклонена от електрически и магнитни полета, има висока йонизираща способност и ниска проникваща способност; представлява поток от хелиеви ядра; зарядът на една частица е + 2e, а масата съвпада с масата на ядрото на изотопа на хелия 42He.
- - излъчване - отклонено от електрически и магнитни полета; йонизиращата му способност е много по-ниска (с около два порядъка), а проникващата способност е много по-висока от тази на -частиците; е поток от бързи електрони.
- - радиация - не се отклонява от електрически и магнитни полета, има относително слаба йонизираща способност и много висока проникваща способност; е късовълново електромагнитно излъчване с изключително къса дължина на вълната
Времето на полуразпад T1/2 е времето, през което първоначалният брой радиоактивни ядра средно се намалява наполовина.
Алфа лъчението е поток от положително заредени частици, образувани от 2 протона и 2 неутрона. Частицата е идентична с ядрото на атома хелий-4 (4He2+). Образува се чрез алфа разпад на ядрата. За първи път алфа лъчението е открито от Е. Ръдърфорд. Изучавайки радиоактивни елементи, по-специално, изучавайки такива радиоактивни елементи като уран, радий и анемони, Е. Ръдърфорд стигна до заключението, че всички радиоактивни елементи излъчват алфа и бета лъчи. И което е по-важно, радиоактивността на всеки радиоактивен елемент намалява след определен определен период от време. Източникът на алфа лъчение са радиоактивни елементи. За разлика от други видове йонизиращи лъчения, алфа-лъчението е най-безвредно. Опасно е само когато такова вещество попадне в тялото (вдишване, ядене, пиене, триене и т.н.), тъй като обхватът на алфа частица, например, с енергия от 5 MeV, във въздуха е 3,7 cm, а в биологичната тъкан е 0,05 mm. Алфа-лъчението на попадналия в тялото радионуклид причинява наистина кошмарно унищожение, т.к. качественият фактор на алфа лъчението с енергия по-малка от 10 MeV е равен на 20 mm. и загубите на енергия се случват в много тънък слой биологична тъкан. На практика го изгаря. Когато алфа-частиците се абсорбират от живи организми, могат да възникнат мутагенни (фактори, причиняващи мутация), канцерогенни (вещества или физически агент (радиация), които могат да причинят развитието на злокачествени новообразувания) и други негативни ефекти. Проникваща способност А. - и. малък, защото държан от лист хартия.
Бета частица (p-частица), заредена частица, излъчена в резултат на бета разпад. Потокът от бета частици се нарича бета лъчи или бета радиация.
Отрицателно заредените бета частици са електрони (b--), положително заредените са позитрони (b+).
Енергиите на бета частиците се разпределят непрекъснато от нула до някаква максимална енергия в зависимост от разпадащия се изотоп; тази максимална енергия варира от 2,5 keV (за рений-187) до десетки MeV (за краткоживеещи ядра, далеч от линията на бета-стабилност).
Бета лъчите се отклоняват от праволинейна посока от електрически и магнитни полета. Скоростта на частиците в бета лъчите е близка до скоростта на светлината. Бета лъчите са способни да йонизират газове, да предизвикват химични реакции, луминесценция и да действат върху фотографски плочи.
Значителни дози външно бета лъчение могат да причинят радиационни изгаряния на кожата и да доведат до лъчева болест. Още по-опасно е вътрешното облъчване от бета-активни радионуклиди, попаднали в тялото. Бета лъчението има значително по-ниска проникваща сила от гама лъчението (все пак с порядък повече от алфа лъчението). Слой от всяко вещество с повърхностна плътност от порядъка на 1 g / cm2.
Например няколко милиметра алуминий или няколко метра въздух почти напълно абсорбират бета частици с енергия от около 1 MeV.
Гама лъчението е форма на електромагнитно лъчение с изключително къса дължина на вълната -< 5Ч10-3 нм и вследствие этого ярко выраженными корпускулярными и слабо выраженными волновыми свойствами. Гамма-квантами являются фотоны высокой энергии. Обычно считается, что энергии квантов гамма-излучения превышают 105 эВ, хотя резкая граница между гамма- и рентгеновским излучением не определена. На шкале электромагнитных волн гамма-излучение граничит с рентгеновским излучением, занимая диапазон более высоких частот и энергий. В области 1-100 кэВ гамма-излучение и рентгеновское излучение различаются только по источнику: если квант излучается в ядерном переходе, то его принято относить к гамма-излучению, если при взаимодействиях электронов или при переходах в атомной электронной оболочке -- то к рентгеновскому излучению. Очевидно, физически кванты электромагнитного излучения с одинаковой энергией не отличаются, поэтому такое разделение условно.
Гама лъчението се излъчва по време на преходи между възбудени състояния на атомни ядра (енергиите на такива гама кванти са в диапазона от ~ 1 keV до десетки MeV). При ядрени реакции (например при унищожаване на електрон и позитрон, разпад на неутрален пион и др.), както и при отклоняване на енергийно заредени частици в магнитни и електрически полета.
Гама лъчите, за разлика от b-лъчите и c-лъчите, не се отклоняват от електрически и магнитни полета и се характеризират с по-голяма проникваща сила при равни енергии и други условия. Гама квантите предизвикват йонизация на атомите на веществото. Основните процеси, които протичат, когато гама-лъчението преминава през вещество:
Фотоелектричен ефект (гама квант се абсорбира от електрон на атомната обвивка, прехвърляйки цялата енергия към него и йонизирайки атома).
Комптоново разсейване (гама квант се разсейва от електрон, прехвърляйки част от енергията си към него).
Създаване на двойки електрон-позитрон (в полето на ядрото гама квант с енергия най-малко 2mec2 = 1,022 MeV се превръща в електрон и позитрон).
Фотоядрени процеси (при енергии над няколко десетки MeV гама квантът е способен да избива нуклони от ядрото).
Гама квантите, както всички други фотони, могат да бъдат поляризирани.
Облъчването с гама лъчи, в зависимост от дозата и продължителността, може да причини хронична и остра лъчева болест. Стохастичните ефекти на радиацията включват различни видове рак. В същото време гама-лъчението инхибира растежа на ракови и други бързо делящи се клетки. Гама лъчението е мутагенно и тератогенно.
Слой от вещество може да служи като защита срещу гама лъчение. Ефективността на екранирането (тоест вероятността за поглъщане на гама квант при преминаване през него) се увеличава с увеличаване на дебелината на слоя, плътността на веществото и съдържанието на тежки ядра (олово, волфрам, изчерпани уран и др.) в него.
Мерната единица за радиоактивност е бекерел (Bq, Bq). Един бекерел е равен на един разпад в секунда. Съдържанието на активност във веществото често се оценява на единица тегло на веществото (Bq / kg) или неговия обем (Bq / l, Bq / m3). Често се използва извънсистемна единица - кюри (Ki, Ci). Едно кюри съответства на броя на разпаданията в секунда в 1 грам радий. 1 Ci = 3,7,1010 Bq.
Връзката между единиците е показана в таблицата по-долу.
За определяне на експозиционната доза се използва добре познатият извънсистемен рентгенов лъч (P, R). Един рентгенов лъч съответства на доза рентгеново или гама лъчение, при което в 1 cm3 въздух се образуват 2,109 йонни двойки. 1 Р = 2, 58,10-4 С / кг.
За да се оцени ефекта на радиацията върху дадено вещество, се измерва погълнатата доза, която се определя като погълната енергия на единица маса. Единицата за погълната доза се нарича рад. Един рад е равен на 100 erg / g. В системата SI се използва различна единица - сива (Gr, Gy). 1 Gr = 100 rad = 1 J / kg.
Биологичният ефект на различните видове радиация не е еднакъв. Това се дължи на различията в тяхната проникваща способност и естеството на пренос на енергия към органите и тъканите на живия организъм. Следователно, за оценка на биологичните последици от използването на биологичния еквивалент на рентгеновите лъчи - rem. Дозата REM е еквивалентна на дозата RAD, умножена по коефициента на качество на радиацията. За рентгенови, бета и гама лъчи, качественият фактор се счита за равен на единица, тоест rem съответства на rad. За алфа частиците коефициентът на качество е 20 (това означава, че алфа частиците причиняват 20 пъти повече увреждане на живата тъкан, отколкото същата абсорбирана доза бета или гама лъчи). За неутроните коефициентът варира от 5 до 20, в зависимост от енергията. В системата SI за еквивалентната доза е въведена специална единица, наречена сиверт (Sv, Sv). 1 Sv = 100 рем. Еквивалентната доза в сиверти е абсорбираната доза в сиви, умножена по качествения фактор.
Появата на радиобиологията се дължи на три големи открития, увенчали края на миналия век:
1895 г. - откриването на рентгенови лъчи от Вилхелм Конрад рентгенови лъчи;
1896 г. - откриване от Анри Бекерел на естествената радиоактивност на урана;
1898 г. – Откриване на радиоактивните свойства на полония и радия от двойката Кюри – Мария Склодовска и Пиер.
Вилхелм Конрад Рентген е на 50 години по време на своето велико откритие. След това оглавява Физическия институт и катедрата по физика в университета във Вюрцбург. 8 ноември 1895 г. Рентген, както обикновено, приключи експериментите в лабораторията късно вечерта. Изгасвайки светлината в стаята, той забеляза зеленикаво сияние в тъмнината, излъчвано от кристалите сол, разпръснати по масата. Оказа се, че е забравил да изключи напрежението на катодната тръба, с която е работил този ден. Светенето спря веднага след изключване на тока и веднага се появи при включване. Изследвайки мистериозния феномен, Рентген стига до гениалното заключение: когато ток преминава през тръба, в нея се появява някакво неизвестно излъчване. Именно това кара кристалите да светят. Без да знае естеството на това излъчване, той го нарече рентгенови лъчи.
Възникналият шум и басни не можеха да отслабят интереса към великото откритие. Рентгеновите лъчи веднага станаха не само обект на задълбочено изследване по целия свят, но и бързо намериха практическо приложение. Освен това те послужиха като пряк тласък за откриването на ново явление – естествената радиоактивност, която разтърси света по-малко от шест месеца след откриването на рентгеновите лъчи.
Рентгеновите лъчи не само веднага станаха обект на задълбочено изследване по целия свят, но и бързо намериха практическо приложение. Освен това те послужиха като тласък за откриването на ново явление – естествената радиоактивност, която разтърси света по-малко от шест месеца след откриването на рентгеновите лъчи. Един от интересуващите се от природата на "всепроникващите" рентгенови лъчи е професорът по физика в Парижкия природонаучен музей Анри Бекерел. След като разви фотографска плака, веднъж оставена на масата, увита в черна хартия, Бекерел открива, че тя е била експонирана само на мястото, където е била излята урановата сол. След като повторил наблюденията няколко пъти при слънчево и облачно време, ученият стигнал до заключението, че уранът произволно, независимо от слънчевата радиация, излъчва "уранови лъчи", невидими за окото.
Десетки изследователи след откриването на Рентген търсеха нови мистериозни емисии. Но само любознателният и талантлив А. Бекерел успя да различи спонтанното излъчване на проникваща радиация от урана от луминесценцията, предизвикана от слънчевата светлина.
Десетки изследователи след откриването на Рентген бяха заети да търсят нова мистериозна радиация. Изучаването на този феномен става обект на страстни търсения на голямата полска учена Мария Склодовска-Кюри, а скоро и на съпруга й, не по-малко блестящия френски изследовател Пиер Кюри.
На 18 юли 1898 г. Кюри обявяват откриването на нов радиоактивен елемент - полоний кръстен на родината на М. Кюри – Полша, а на 26 декември М. Кюри и Ж. Бемонт – за откриването на втория радиоактивен елемент – радий.Работата по изследването на радиоактивността продължи да се развива бързо. През 1899 г. М. Кюри открива, че въздухът около радиевите съединения се превръща в проводник на електрически ток, а през 1900 г. немският химик Е. Дорн съобщава за откриването си на нов газообразен радиоактивен елемент, освободен от препарати на радий. Той нарече този елемент радон. . През същата година в Англия Е. Ръдърфорд и Р. Оуен установяват, че торият отделя радиоактивен газ, който те наричат еманация (торон). Малко по-късно А. Дебиерн и Ф. Гизел самостоятелно, изучавайки анемоните, показват, че радиоактивен се отделя и газ. През същата година канадецът Дж. Макленън установява, че в резултат на радиоактивни трансформации на радий се образува стабилен радий-G (RaG), а О. Ган и Л. Майтнър откриват крайния продукт на трансформацията на тория – стабилен торий-D (ThD).
През 1900 г. английският учен У. Крукс и независимо от него
А.
През 1911 г. K. Fajans определя, че радиоактивната трансформация на RaC протича по два начина: с образуването на радий-C / (RaC) и радий-C "(RaC"). През същата година руският учен Г.Н.
Антонов в лабораторията на Ръдърфорд, използвайки кривата на разпад на UX, установи, че в него има радиоактивен примес – елемент, който той нарече ypana-Y (UY). През 1913 г. Ф. Соди и немският учен О. Гьоринг откриват в продуктите от разпада на урана уран-X 2 (UX 2), наречен Brevium, и британците Е. Марсдън и Р. Уилсън - двойствеността на разпада на тория -C в торий-C "( ThC ") и торий-D (ThD). G. McCoy и C. Viol в САЩ изследват химичните свойства на радиоактивните елементи - продуктите на разпада на тория. Освен това О. Ган иЛ. Майтнер и независимо от тях Ф. Соди и Дж. Кренстън изолират от урановите руди нов радиоактивен елемент протактиний (Ra), предшественик на актиния.
Броят на новооткритите радиоактивни елементи се увеличи драстично, което противоречи на периодичната таблица на елементите
DI. Менделеев. Повечето от тях нямаха място в тази система. В същото време, както видяхме, се натрупва информация за превръщането на едни радиоактивни елементи в други, за тяхната взаимовръзка. Всички тези открития на нови елементи са извършени по пътя, избит от М. Кюри - методът на носителите.
Радиоактивността или радиоактивният разпад е спонтанна промяна във вътрешната структура или състав на нестабилно атомно ядро. В този случай атомното ядро излъчва ядрени фрагменти, гама кванти или елементарни частици. Радиоактивността може да бъде изкуствена, когато разпадането на атомните ядра се постига чрез определени ядрени реакции. Но преди да стигне до изкуствения радиоактивен разпад, науката се запозна с естествената радиоактивност – спонтанния разпад на ядрата на някои елементи, които се срещат в природата.
Предистория на откритието
Всяко научно откритие е резултат от упорита работа, но историята на науката познава примери, когато случайността играе важна роля. Това се случи с немския физик В.К. Рентгенов. Този учен се занимаваше с изследване на катодните лъчи.Веднъж К.В. Рентгеновата снимка се включи на катодната тръба, покрита с черна хартия. Недалеч от тръбата имаше кристали от бариев платинен цианид, които не бяха свързани с устройството. Те започнаха да светят в зелено. Така е открито излъчването, което се получава при сблъсък на катодните лъчи с някакво препятствие. Ученият го нарече рентгенови лъчи, а в Германия и Русия в момента се използва терминът "рентгеново лъчение".
Откриване на естествена радиоактивност
През януари 1896 г. френският физик А. Поанкаре на заседание на Академията говори за откритието на В.К. Рентген и изложиха хипотеза за връзката на това излъчване с явлението флуоресценция - нетермично сияние на вещество под въздействието на ултравиолетово лъчение.На срещата присъстваха физикът А.А. Бекерел. Той се интересувал от тази хипотеза, тъй като отдавна е изследвал феномена на флуоресценцията, използвайки примера на уранилнитрит и други уранови соли. Тези вещества, когато са изложени на слънчева светлина, светят с ярка жълто-зелена светлина, но веднага щом действието на слънчевите лъчи спре, урановите соли престават да светят за по-малко от една стотна от секундата. Това е установено от бащата на А.А. Бекерел, който също е бил физик.
След като изслуша доклада на А. Поанкаре, А.А. Бекерел предполага, че урановите соли, след като са престанали да светят, могат да продължат да излъчват някаква друга радиация, преминаваща през непрозрачен материал. Опитът на изследователя изглежда доказва това. Ученият постави зърна уранова сол върху фотографска плоча, увита в черна хартия, и я изложи на слънчева светлина. След като разви плочата, той установи, че става черна там, където лежат зърната. А. А. Бекерел заключи, че излъчването на уранова сол се провокира от слънчевите лъчи. Но изследователският процес отново беше нахлул от случайност.
Веднъж А.А. Бекерел трябваше да отложи нов експеримент поради облачно време. Той постави подготвената фотографска плака в едно чекмедже на масата, а отгоре сложи меден кръст, покрит с уранова сол. След известно време той все пак разви плочата - и върху нея се появи очертанието на кръст. Тъй като кръстът и плочата бяха на място, недостъпно за слънчева светлина, оставаше да се предположи, че уранът, последният елемент в периодичната таблица, излъчва невидима радиация спонтанно.
Изучаването на този феномен, заедно с A.A. Бекерел е поета от съпрузите Пиер и Мария Кюри. Те открили, че още два елемента, които откриха, имат това свойство. Единият е наречен полоний – в чест на Полша, родината на Мария Кюри, а другият – радий, от латинската дума radius – лъч. По предложение на Мария Кюри това явление е наречено радиоактивност.
