Ursprunget, och därefter bildandet av radiologi som vetenskap, hänvisar till slutet av artonhundratalet till början av nittonhundratalet. Radiologi bygger på tre upptäckter, man kan säga stora händelser i den vetenskapliga världen.
Första upptäckten.
Allt började med en upptäckt som gjordes av chefen för institutionen för fysik, rektor vid universitetet i Würzburg, tysk fysiker, professor Wilhelm Konrad Roentgen (levnadsår - 1845-1923) den 8 november 1895. Den här dagen upptäckte han röntgenstrålar, som senare fick namnet röntgenstrålar för att hedra forskaren.
Denna dag, lämnar laboratoriet sent på kvällen och släcker ljuset, V.K. Röntgen märkte ett grönt sken i mörkret, som härrörde från kristaller av bariumplatina-cyanid. Det visade sig att Crookes-röret (en glasflaska, inuti vilken det finns luft vid lågt atmosfärstryck och två elektroder för matning av spänning), insvept i svart papper genom vilket katodstrålarna inte trängde in, inte stängdes av och barium kristaller låg på bordet i närheten. När spänningen från Crookes-röret stängdes av upphörde bariumsalternas luminescens och när den slogs på dök den upp igen. De synliga strålarna kunde inte tränga igenom det svarta papperet, vilket gör att en del okänd strålning dyker upp i röret. Således upptäcktes nya osynliga strålar, kallade röntgenstrålar. VK Roentgen arbetade i femtio dagar med att studera detta fenomen, förberedde en 17-sidig rapport och bifogade en "röntgenbild" av sin hand till den.
Den 6 januari 1896 kom nyheten om upptäckten av V.K. Röntgenbilden distribuerades över hela världen av London Telegraph.
A.F. Ioffe, som arbetat med VK Roentgen i cirka 20 år, skrev: "Från vad Roentgen publicerade i de tre första meddelandena kan inte ett enda ord ändras ..."
Röntgenstrålar har inte bara blivit föremål för djupstudier över hela världen, har funnit praktisk tillämpning (röntgenstrålar), utan har också fungerat som en drivkraft för att upptäcka ett fenomen - naturlig radioaktivitet.
Andra upptäckten.
Fransk forskare fysiker, professor vid Paris naturhistoriska museum, Henri Becquerel (1852-1908), som studerade effekterna av solljus på olika mineraler, upptäckte att uransalter avger osynliga strålar. Uransalter placerades på en fotografisk platta insvept i svart papper, allt detta exponerades i solen, sedan framkallades den fotografiska plattan och konturerna av uransalter dök upp på den. En av dagarna visade sig vara molnig och A. Becquerel stängde den fotografiska plattan med uransalt, utlagt i form av ett kors, i bordet. Två dagar senare, den 1 mars 1896, var dagen solig. Driven av intuition tog A. Becquerel fram en fotografisk platta ur en låda och bestämde sig för att framkalla den, inte exponera den för solen. Konturen av ett kors trycktes på den fotografiska plattan. Således upptäcktes att uran spontant, oavsett solstrålning, avger osynliga penetrerande strålar, vilket orsakar överexponering av den fotografiska plattan, och som, som det ytterligare förtydligades, representerades av alfa-, beta- och gammastrålning. Således upptäckte A. Becquerel (1 mars 1896) fenomenet radioaktivitet. 1903 tilldelades han Nobelpriset i fysik. Men själva termen "radioaktivitet" föreslogs av Marie Sklodowska-Curie.
Tredje upptäckten .
De viktigaste landvinningarna inom radioaktivitetsforskningen är förknippade med namnet på den polska kemisten Maria Sklodowska (1867-1934) och hennes man, den franske upptäcktsresanden Pierre Curie (1859-1906). År 1898, efter att ha studerat ett antal kemiska grundämnen, fann Marie Curie och, oberoende av henne, den tyske vetenskapsmannen G. Schmidt att källan till Becquerels strålar inte bara var uran, utan också torium. Maria och Pierre Curie upptäckte också att uran, efter att ha emitterats av strålning, omvandlas till andra kemiska grundämnen. Så nya radioaktiva grundämnen upptäcktes radium (som betyder strålande) i juli 1898 och polonium (uppkallat efter födelseplatsen för Maria Sklodowska-Curie - Polen) i december 1898. Maria och Pierre Curie gjorde ett stort bidrag till studiet av radioaktiv strålning och upptäckte skillnader i effekten av alfa-, beta- och gammastrålning på olika ämnen.
Maria och Pierre Curie, deras dotter Irene och hennes man Frederic Joliot (som upptäckte artificiell radioaktivitet 1934) gjorde ett så stort bidrag till vetenskapen att de tilldelades 5 Nobelpriser.
I sitt tal den 6 juni 1905 i Stockholm sade Pierre Curie: ”Det är lätt att förstå att radium kan utgöra en allvarlig fara i kriminella händer, och frågan kommer att uppstå: kommer mänskligheten att dra nytta av kunskapen om naturens hemligheter? är det moget nog att använda dem, eller är det kunskap att skada honom? ... Jag är en av dem som tror att mänskligheten kommer att dra mer nytta än skada av nya upptäckter."
Den engelske fysikern E. Rutherford upptäckte 1899 a- och b-strålning som sänds ut under sönderfallet av radionuklider. Han skapade också teorin om sönderfall av radioaktiva ämnen och utvecklade teorin om planetmodellen för atomens struktur.
Upptäckten av radioaktivitet markerade början på en ny era inom fysiken. Det gjorde det möjligt att förstå strukturen av atomen och atomkärnorna, att upptäcka lagarna för kärnomvandlingar. Det gjorde det möjligt för mänskligheten att få tillgång till kärnenergi genom kärnreaktioner, skapa konstgjorda radioaktiva isotoper, etc.
Men forskare har också mött de negativa effekterna av joniserande och radioaktiv strålning.
1895 fick fysikern V. Grubbe, som arbetade med "röntgen"-röntgen, allvarliga brännskador på handen. År 1914 beskrevs 114 fall av röntgencancer i litteraturen. A. Becquerel bar en ampull med bariumklorid och radium i sin västficka i 6 timmar och fick en strålbränna. En gång sa A. Becquerel: "Jag älskar radium väldigt mycket, men jag är kränkt av det". Och detta beror på att han hade icke-läkande sår på händerna. Pierre Curie fick en brännskada på sin underarm av radium. Det var brännskador på händerna på Marie Curie. Under denna period publicerade A. Becquerel och Pierre Curie en artikel "The physiological effect of radium rays", som beskrev effekten av radiumstrålar på huden. Enligt utländsk litteratur dog 336 personer som arbetade med radioaktiva material vid den tiden till följd av strålning. Redan 1959 var det känt om 359 specialister-radiologer (av vilka 13 var ryska och sovjetiska), som dog av strålning av hudcancer eller leukemi. Maria, hennes dotter Irene och hennes man Frederic Joliot dog av strålningsskador.
Under första världskriget utrustade Marie Curie 220 röntgenenheter, arbetade på dem och utbildade personal. Död av sjukdom - akut perniciös anemi.
Pierre Curie dog tidigare (1906) i en krasch under hjulen på en skåpbil, men forskare har bevisat att han skulle ha dött av strålningspatologi.
Till skillnad från joniserande röntgenstrålning, som omedelbart användes inom medicinen, gick studien och användningen av radioaktiva ämnen långsammare.
År 1903 hade Pierre Curie och medicinska forskare bestämt att radium hade en terapeutisk effekt på lupus och vissa former av cancer. Dessa uppgifter bekräftades 1903 av verk av Semyon Viktorovich Goldberg och Efim Semenovich London. Och det första bidraget från ryska forskare till strålningsbiologi var arbetet från 1898 av Ivan Ramazovich Tarkhanov, som fastställde förekomsten av olika reaktioner på bestrålning hos grodor och insekter. 1903 beskrev Heinecke (undersökte effekten av röntgen på möss) först anemi och leukopeni, och uppmärksammade även skador på de hematopoetiska organen (atrofi av mjälten).
1905 etablerade Kornike hämningen av celldelning under påverkan av joniserande strålning, och forskarna Bergonier och Tribondo upptäckte en skillnad i olika cellers känslighet för strålning.
Inledningsvis var forskningen inriktad på att lösa problemen med medicinsk radiologi. Med framväxten och utvecklingen av materialbasen för radiobiologisk forskning vidgades omfattningen av arbetet med användningen av strålning inom biologi och jordbruk. Under 1925-1935 utvecklades strålningsgenetik brett. 1925 gjorde G.A. Nadson och G.F. Filippov upptäckte i experiment på jäst och mögel effekten av joniserande strålning på cellens genetiska apparat, åtföljd av ärftlig överföring av nyförvärvade karaktärer. L.N. Delone (1932), A.A. Sapegin (1934) använde röntgenmutationer för växtförädling. Under ledning av P.F. Rokitsky 1934-1935 utfördes arbete på djurs radiogenetik.
En intensiv utveckling av forskningen inom radiobiologi började efter användningen av amerikanska atomvapen i Japan 1945, vilket innebar brådskande uppgifter att utveckla metoder för strålskydd och behandling av strålskador, samt att studera den radiobiologiska effekten och patogenesen av strålsjuka.
Testet av den första sovjetiska atombomben utfördes den 29 augusti 1949. Den 12 september 1954 testades ett termonukleärt vapen för första gången i världen och den 22 november 1955 en vätebomb.
Därför började stora forskningscentra skapas i världen från mitten av 40-talet av 1900-talet. I Sovjetunionen etablerades stora forskningscentra i Moskva, Leningrad, Kiev, Minsk, Alma-Ata, Novosibirsk, Sverdlovsk.
Det biofysiska laboratoriet, etablerat 1948 vid Moscow Agricultural Academy uppkallat efter K.A. Timiryazeva, var den första i landet som började arbeta med att studera beteendemönstren för radioaktiva fissionsprodukter i migrationslänken: jord - växter och på studiet av metabolismen av fissionsfragment hos djur. Forskning om migration av radioaktiva klyvningsprodukter i kedjan: foder - husdjur - boskapsprodukter har tagit en betydande plats inom allmän och jordbruksradioekologi. Under de första åren av att testa kärnvapen erhölls uppgifter om att mjölk, kött och produkter från deras bearbetning är de viktigaste källorna till radionuklider som kommer in i människokroppen.
Dessa data fick särskild relevans i samband med den fredliga användningen av atomen. Den 27 juni 1954 togs världens första kärnkraftverk i drift i staden Obninsk.
Enligt utländska källor var det första kärnkraftverket i världen kärnkraftverket i Calder Hall (Storbritannien) 1956.
För närvarande finns det 437 drift- och 38 kraftenheter under uppbyggnad i världen, respektive i Ryssland - 30 och 3, USA - 109 och 1, Japan - 51 och 3, Frankrike - 56 och 4, etc. 50 år. Senast 2010 ska mer än 200 reaktorer vara avvecklade. Detta är ett enormt problem och en utmaning som världssamfundet står inför.
I Republiken Vitryssland har president A.M. Lukasjenko har sedan 1999 infört ett tioårigt moratorium för byggandet av ett kärnkraftverk i Dubrovensky-distriktet i Vitebsk-regionen.
För närvarande används joniserande strålning och radioaktiva strålkällor i stor utsträckning inom veterinärmedicin. Radionuklider används som indikatorer i forskningsarbete inom området fysiologi och biokemi hos djur, vid diagnos och behandling av sjuka djur m.m.
Forskare har gjort ett stort bidrag till utvecklingen av veterinärradiologi
G.G. Vokken, V.A.Kirshin, A.D.Belov, A.M. Kuzin, V.A.Budarkov, R.G. Ilyazov och andra.
Den 1 mars 1896 upptäckte den franske fysikern A. Bakkrel genom att svärta en fotografisk platta utsläppet av osynliga strålar med stark penetrerande kraft från uransalt. Han fick snart reda på att uran i sig har strålningsegenskapen. Sedan upptäckte han en sådan egenskap i torium. Radioaktivitet (från den latinska radion - jag strålar, radus - stråle och activus - effektiv), detta namn gavs till ett öppet fenomen, vilket visade sig vara privilegiet för de tyngsta elementen i det periodiska systemet för DI Mendeleev. Det finns flera definitioner av detta anmärkningsvärda fenomen, varav en ger en sådan formulering: "Radioaktivitet är en spontan (spontan) omvandling av en instabil isotop av ett kemiskt element till en annan isotop (vanligtvis en isotop av ett annat element); i detta fall sker emission av elektroner, protoner, neutroner eller heliumkärnor (partiklar).
År 1898 isolerade andra franska forskare Maria Sklodowska-Curie och Pierre Curie två nya ämnen från uranmineralet, radioaktiva i mycket större utsträckning än uran och torium.Så två tidigare okända radioaktiva grundämnen, polonium och radium, upptäcktes, och Maria, upptäcker dessutom (oberoende av den tyske fysikern G. Schmidt) fenomenet radioaktivitet i torium.
Hon var förresten den första som föreslog termen radioaktivitet.Forskare kom till slutsatsen att radioaktivitet är en spontan process som sker i atomerna av radioaktiva grundämnen.
Nu definieras detta fenomen som den spontana omvandlingen av en instabil isotop av ett kemiskt element till en isotop av ett annat element och samtidigt sker emission av elektroner, protoner, neutroner eller heliumkärnor? - partiklar. Det bör noteras här att bland de grundämnen som finns i jordskorpan är alla med serienummer mer än 83 radioaktiva, dvs. ligger i det periodiska systemet efter vismut.
Under 10 års gemensamt arbete har de gjort mycket för att studera fenomenet radioaktivitet. Det var ett osjälviskt arbete i vetenskapens namn - i ett dåligt utrustat laboratorium och i avsaknad av nödvändiga medel. Pierre etablerade en spontan frisättning av värme från radiumsalter. Forskare erhöll detta radiumpreparat 1902 i en mängd av 0,1 g. För att göra detta tog det dem 45 månaders intensivt arbete och mer än 10 000 kemiska operationer av befrielse och kristallisation.1903, för sin upptäckt inom radioaktivitetsområdet, belönades Curies och A. Beckeray med Nobelpriset i fysik.
Totalt delades mer än 10 Nobelpriser i fysik och kemi ut för arbete relaterat till studier och tillämpning av radioaktivitet (A. Beckeray, P. och M. Curie, E. Fermi, E. Rutherford, F. och I. Joliot -Curie, D.Havishi, O. Ganu, E. McMillan och G. Seaborg, W. Libby, etc.). För att hedra Curies fick det konstgjorda transuranelementet med serienummer 96 - curium - sitt namn.
1898 började den engelske vetenskapsmannen E. Rutherford studera fenomenet radioaktivitet. 1903 bevisar E. Rutherford felaktigheten i antagandet av den engelske fysikern D. Thompson om hans teori om atomens struktur och 1908-1911 . genomför spridningsexperiment? - partiklar (heliumkärnor) med en metallfolie - partikeln passerade genom en tunn folie (1 mikron tjock) och, fallande på en zinksulfidskärm, genererade en blixt som observerades väl under ett mikroskop. Spridningsexperiment? - partiklar har på ett övertygande sätt visat att nästan all massa av en atom är koncentrerad i en mycket liten volym - en atomkärna, vars diameter är cirka 10 gånger mindre än atomens diameter.
Majoritet? - partiklar flyger förbi en massiv kärna utan att röra den, men ibland inträffar en kollision? - partiklar med en kärna och sedan kan den studsa tillbaka. Således var hans första grundläggande upptäckt på detta område upptäckten av inhomogeniteten hos strålning som sänds ut av uran. - och strålar.
Han föreslog också namn:? –Förfall och? - partikel. Lite senare upptäcktes en annan komponent av strålningen, indikerad av den tredje bokstaven i det grekiska alfabetet: strålar. Detta hände kort efter upptäckten av radioaktivitet. I flera år framöver? - partiklar blev för E. Rutherford ett oumbärligt verktyg för att forska om atomkärnor. 1903 upptäcker han ett nytt radioaktivt grundämne - toriumemanation. 1901-1903 bedriver han tillsammans med den engelske vetenskapsmannen F. Soddy forskning som ledde till upptäckten av den naturliga omvandlingen av grundämnen (till exempel radium till radon) och utvecklingen av teorin om radioaktivt sönderfall av atomer.
År 1903 formulerade den tyske fysikern K. Fajans och F. Soddy oberoende av varandra en förskjutningsregel som kännetecknar en isotops rörelse i grundämnenas periodiska system under olika radioaktiva omvandlingar. Våren 1934 publicerades en artikel med titeln ”En ny typ av radioaktivitet ". Dess författare Irene Joliot-Curie och hennes man Frederic Joliot-Curie upptäckte att bor, magnesium och aluminium bestrålades? - partiklar, blir själva radioaktiva och avger positroner under sitt sönderfall.
Det var så konstgjord radioaktivitet upptäcktes. Som ett resultat av kärnreaktioner (till exempel när olika grundämnen bestrålas med? - partiklar eller neutroner) bildas radioaktiva isotoper av grundämnen som inte finns i naturen. Det är dessa konstgjorda radioaktiva produkter som utgör den överväldigande majoriteten av alla isotoper kända idag.
I många fall visar sig produkterna av radioaktivt sönderfall i sig vara radioaktiva, och då föregås bildandet av en stabil isotop av en kedja av flera handlingar av radioaktivt sönderfall. Exempel på sådana kedjor är serierna av periodiska isotoper av tunga grundämnen, som börjar med 238U, 235U, 232 nukleider och slutar med de stabila blyisotoperna 206Pb, 207Pb, 208Pb. Så av det totala antalet för närvarande kända cirka 2000 radioaktiva isotoper är cirka 300 naturliga, och resten erhålls på konstgjord väg, som ett resultat av kärnreaktioner.
Det finns ingen grundläggande skillnad mellan artificiell och naturlig strålning. År 1934 upptäckte I. och F. Joliot-Curie, som ett resultat av att studera artificiell strålning, nya varianter av?-Decay - emissionen av positroner, som ursprungligen förutspåddes av de japanska forskarna H. Yukkawa och S. Sakata. och F. Joliot-Curie genomförde en kärnreaktion, vars produkt var en radioaktiv isotop av fosfor med ett masstal av 30. Det visade sig att han släppte ut en positron.
Denna typ av radioaktiv omvandling kallas? + Förfall (vilket betyder att förfall är emissionen av en elektron). En av vår tids framstående vetenskapsmän, E. Fermi, ägnade sina huvudarbeten åt forskning relaterad till artificiell radioaktivitet. Teorin om beta-sönderfall, skapad av honom 1934, används nu av fysiker för att förstå elementarpartiklarnas värld.Teoretiker har länge förutspått möjligheten av en dubbel omvandling till 2 sönderfall, där två elektroner eller två positroner emitteras samtidigt, men i praktiken har denna "dödsväg" ännu ingen radioaktiv kärna hittats.
Men relativt nyligen var det möjligt att observera ett mycket sällsynt fenomen av protonradioaktivitet - emissionen av en proton från kärnan och förekomsten av tvåprotonradioaktivitet, förutspådd av forskaren V.I. Gol'dansky, bevisades. Alla dessa typer av radioaktiva omvandlingar har endast bekräftats av artificiella radioisotoper, och de finns inte i naturen, komplexa, inklusive?-förfall, transformationer, inklusive utsläpp av fördröjda neutroner, upptäcktes.
En av de första forskarna i före detta Sovjetunionen som började studera atomkärnors fysik i allmänhet och radioaktivitet i synnerhet var akademiker I.V. Kurchatov, som 1934 upptäckte fenomenet med förgrening av kärnreaktioner orsakade av neutronbombardement och undersökte artificiell radioaktivitet. ett antal kemiska grundämnen.
1935, när brom bestrålades med neutronflöden, märkte Kurchatov och hans medarbetare att de resulterande radioaktiva bromatomerna sönderfaller i två olika hastigheter. Sådana atomer kallades isomerer, och fenomenet som upptäckts av forskare isomerism. Vetenskapen har fastställt att snabba neutroner kan förstöra urankärnor. Detta frigör mycket energi och producerar nya neutroner som kan fortsätta processen för klyvning av urankärnor. Senare upptäcktes att atomkärnor av uran kan klyvas utan hjälp av neutroner. Så här etablerades den spontana (spontana) klyvningen av uran.
För att hedra den enastående vetenskapsmannen inom kärnfysik och radioaktivitet heter det 104:e elementet i Mendeleevs periodiska system Kurchatovium. Upptäckten av radioaktivitet hade en enorm inverkan på utvecklingen av vetenskap och teknik, Det markerade början på en era av intensiva studier av ämnens egenskaper och struktur. Nya framtidsutsikter som har uppstått inom energi, industri, militärmedicin och andra områden av mänsklig aktivitet på grund av behärskning av kärnenergi väcktes till liv genom upptäckten av förmågan kemiska element till spontana omvandlingar.
Men tillsammans med de positiva faktorerna med att använda radioaktivitetens egenskaper i mänsklighetens intresse, kan exempel på deras negativa inblandning i vårt liv nämnas, såsom kärnvapen i alla dess former, sjunkna fartyg och ubåtar med atommotorer och atomvapen , bortskaffande av radioaktivt avfall till havs och på land, olyckor vid kärnkraftverk etc. och direkt för Ukraina ledde användningen av radioaktivitet i kärnenergi till Tjernobyl-tragedin.
Vad ska vi göra med det mottagna materialet:
Om det här materialet visade sig vara användbart för dig kan du spara det på din sida på sociala nätverk:
Radioaktivitet upptäcktes 1896 av den franske fysikern A. Becquerel. Han studerade förhållandet mellan luminescens och de nyligen upptäckta röntgenstrålarna.
Becquerel kom på en tanke: åtföljs inte all luminescens av röntgenstrålar? För att testa sin gissning tog han flera föreningar, inklusive ett av uransalterna, fosforescerande med ett gulgrönt ljus. Efter att ha belyst den med solljus, slog han in saltet i svart papper och lade det i ett mörkt skåp på en fotografisk platta, också insvept i svart papper. Efter ett tag, efter att ha utvecklat plattan, såg Becquerel faktiskt en bild av en saltklump. Men den självlysande strålningen kunde inte passera genom det svarta papperet, och endast röntgenstrålar kunde belysa plattan under dessa förhållanden. Becquerel upprepade experimentet flera gånger och med lika stor framgång. I slutet av februari 1896 gjorde han vid ett möte i den franska vetenskapsakademin en rapport om röntgenstrålning av fosforescerande ämnen.
Efter en tid utvecklades en platta av misstag i Becquerels laboratorium, på vilken det låg uransalt, inte bestrålat av solljus. Hon fosforescerade naturligtvis inte, men trycket på plattan visade sig. Sedan började Becquerel testa olika föreningar och mineraler av uran (inklusive de som inte uppvisar fosforescens), samt metalliskt uran. Tallriken var alltid upplyst. Genom att placera en metallkorsning mellan saltet och plattan fick Becquerel de svaga konturerna av korset på plattan. Då blev det klart att man upptäckt nya strålar som passerar genom ogenomskinliga föremål, men som inte är röntgenstrålar.
Becquerel slog fast att strålningsintensiteten endast bestäms av mängden uran i preparatet och inte alls beror på vilka föreningar det kommer in i. Således var denna egenskap inneboende inte i föreningar, utan i det kemiska elementet - uran.
Becquerel delar sin upptäckt med forskarna som han samarbetade med. 1898 upptäckte Marie Curie och Pierre Curie toriums radioaktivitet och senare upptäckte de de radioaktiva grundämnena polonium och radium.
De fick reda på att alla uranföreningar och i allra högsta grad uran i sig har egenskapen naturlig radioaktivitet. Becquerel återvände till fosforerna av intresse för honom. Det är sant att han gjorde en annan stor upptäckt relaterad till radioaktivitet. När Becquerel behövde ett radioaktivt ämne för en offentlig föreläsning, tog han det från Curies och stoppade provröret i västfickan. Efter att ha hållit en föreläsning lämnade han tillbaka det radioaktiva preparatet till ägarna och dagen efter hittade han en rodnad av huden i form av ett provrör på kroppen under västfickan. Becquerel berättade för Pierre Curie om detta, och han gjorde ett experiment för sig själv: i tio timmar bar han ett provrör med radium bundet till sin underarm. Några dagar senare fick han även rodnad, som sedan övergick i ett kraftigt sår, som han led av i två månader. Så upptäcktes den biologiska effekten av radioaktivitet för första gången.
Men även efter det gjorde Curies modigt sitt jobb. Det räcker med att säga att Marie Curie dog av strålningssjuka (efter att ha levt i 66 år).
1955 granskades Marie Curies anteckningsböcker. De släpper fortfarande ut, tack vare den radioaktiva förorening som infördes under deras fyllning. Ett radioaktivt fingeravtryck av Pierre Curie har bevarats på ett av arken.
Begreppet radioaktivitet och typer av strålning.
Radioaktivitet - förmågan hos vissa atomkärnor att spontant (spontant) omvandlas till andra kärnor med emission av olika typer av radioaktiv strålning och elementarpartiklar. Radioaktivitet delas in i naturlig (observerad i instabila isotoper som finns i naturen) och artificiell (observerad i isotoper erhållna genom kärnreaktioner).
Radioaktiv strålning delas in i tre typer:
- - strålning - avböjd av elektriska och magnetiska fält, har en hög joniserande förmåga och låg penetreringsförmåga; representerar en ström av heliumkärnor; laddningen av -partikeln är + 2e, och massan sammanfaller med massan av kärnan i isotopen av helium 42He.
- - strålning - avböjd av elektriska och magnetiska fält; dess joniserande förmåga är mycket lägre (ungefär två storleksordningar), och dess penetreringsförmåga är mycket högre än -partiklars; är en ström av snabba elektroner.
- - strålning - avböjs inte av elektriska och magnetiska fält, har en relativt svag joniserande förmåga och en mycket hög penetreringsförmåga; är kortvågig elektromagnetisk strålning med extremt kort våglängd
Halveringstiden T1/2 är den tid under vilken det initiala antalet radioaktiva kärnor i genomsnitt halveras.
Alfastrålning är ett flöde av positivt laddade partiklar som bildas av 2 protoner och 2 neutroner. Partikeln är identisk med kärnan i helium-4-atomen (4He2+). Bildas av alfasönderfall av kärnor. För första gången upptäcktes alfastrålning av E. Rutherford. Genom att studera radioaktiva grundämnen, i synnerhet, studera sådana radioaktiva grundämnen som uran, radium och anemoner, kom E. Rutherford till slutsatsen att alla radioaktiva grundämnen sänder ut alfa- och betastrålar. Och, ännu viktigare, radioaktiviteten för alla radioaktiva grundämnen minskar efter en viss specifik tidsperiod. Källan till alfastrålning är radioaktiva ämnen. Till skillnad från andra typer av joniserande strålning är alfastrålning den mest ofarliga. Det är bara farligt när ett sådant ämne kommer in i kroppen (inandning, ätande, drickande, gnugga, etc.), eftersom räckvidden för en alfapartikel, till exempel med en energi på 5 MeV, i luft är 3,7 cm, och i biologisk vävnad är 0, 05 mm. Alfastrålningen från radionukliden som har kommit in i kroppen orsakar verkligt mardrömslik förstörelse, eftersom kvalitetsfaktorn för alfastrålning med energi mindre än 10 MeV är lika med 20 mm. och energiförluster uppstår i ett mycket tunt lager av biologisk vävnad. Det bränner nästan upp honom. När alfapartiklar absorberas av levande organismer kan mutagena (faktorer som orsakar mutation), cancerframkallande (ämnen eller fysiskt agens (strålning) som kan orsaka utveckling av maligna neoplasmer) och andra negativa effekter uppstå. Penetrerande förmåga A. - och. liten eftersom hålls upp av ett pappersark.
Beta-partikel (p-partikel), en laddad partikel som emitteras som ett resultat av beta-sönderfall. Strömmen av beta-partiklar kallas beta-strålar eller beta-strålning.
Negativt laddade beta-partiklar är elektroner (b--), positivt laddade är positroner (b +).
Beta-partiklarnas energier fördelas kontinuerligt från noll till någon maximal energi, beroende på den sönderfallande isotopen; denna maximala energi sträcker sig från 2,5 keV (för rhenium-187) till tiotals MeV (för kortlivade kärnor långt från beta-stabilitetslinjen).
Beta-strålar avleds från den rätlinjiga riktningen av elektriska och magnetiska fält. Hastigheten för partiklar i beta-strålar är nära ljusets hastighet. Beta-strålar kan jonisera gaser, orsaka kemiska reaktioner, luminescens och verka på fotografiska plattor.
Betydande doser av extern betastrålning kan orsaka strålskador på huden och leda till strålsjuka. Ännu farligare är inre exponering från beta-aktiva radionuklider som har kommit in i kroppen. Betastrålning har en betydligt lägre penetreringsförmåga än gammastrålning (dock en storleksordning mer än alfastrålning). Ett lager av något ämne med en ytdensitet i storleksordningen 1 g / cm2.
Till exempel absorberar några millimeter aluminium eller flera meter luft nästan helt beta-partiklar med en energi på cirka 1 MeV.
Gammastrålning är en form av elektromagnetisk strålning med extremt kort våglängd -< 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.
Gammastrålning sänds ut under övergångar mellan exciterade tillstånd av atomkärnor (energierna för sådana gammakvanter ligger i intervallet från ~ 1 keV till tiotals MeV). I kärnreaktioner (till exempel vid förintelsen av en elektron och en positron, sönderfall av en neutral pion, etc.), såväl som i avböjningen av energiladdade partiklar i magnetiska och elektriska fält.
Gammastrålar, till skillnad från b-strålar och c-strålar, avböjs inte av elektriska och magnetiska fält och kännetecknas av större penetrerande kraft vid lika energier och andra förhållanden lika. Gammakvanta orsakar jonisering av ämnets atomer. De viktigaste processerna som uppstår när gammastrålning passerar genom ett ämne:
Fotoelektrisk effekt (ett gamma-kvantum absorberas av en elektron i atomskalet, överför all energi till det och joniserar atomen).
Comptonspridning (ett gammakvantum sprids av en elektron och överför en del av dess energi till den).
Skapande av elektron-positronpar (i kärnans fält förvandlas ett gammakvantum med en energi på minst 2mec2 = 1,022 MeV till en elektron och en positron).
Fotonukleära processer (vid energier över flera tiotals MeV kan ett gammakvantum slå ut nukleoner från kärnan).
Gammakvanta, som alla andra fotoner, kan polariseras.
Bestrålning med gammastrålar, beroende på dos och varaktighet, kan orsaka kronisk och akut strålsjuka. De stokastiska effekterna av strålning inkluderar olika typer av cancer. Samtidigt hämmar gammastrålning tillväxten av cancerceller och andra snabbt delande celler. Gammastrålning är mutagen och teratogen.
Ett lager av ämne kan tjäna som skydd mot gammastrålning. Effektiviteten av avskärmningen (det vill säga sannolikheten för absorption av ett gammakvantum när det passerar genom det) ökar med en ökning av skiktets tjocklek, ämnets densitet och innehållet av tunga kärnor (bly, volfram, utarmat uran etc.) i den.
Måttenheten för radioaktivitet är becquerel (Bq, Bq). En becquerel motsvarar ett förfall per sekund. Aktivitetsinnehållet i ett ämne uppskattas ofta per ämnesviktenhet (Bq / kg) eller dess volym (Bq / l, Bq / m3). En enhet utanför systemet används ofta - curie (Ki, Ci). En curie motsvarar antalet sönderfall per sekund i 1 gram radium. 1 Ci = 3.7.1010 Bq.
Förhållandet mellan enheterna visas i tabellen nedan.
Den välkända röntgenenheten utanför systemet (P, R) används för att bestämma exponeringsdosen. En röntgenstrålning motsvarar en dos röntgen- eller gammastrålning, vid vilken 2,109 jonpar bildas i 1 cm3 luft. 1 R = 2, 58,10-4 C/kg.
För att bedöma effekten av strålning på ett ämne mäts den absorberade dosen, vilket definieras som den absorberade energin per massenhet. Enheten för absorberad dos kallas rad. En rad är lika med 100 erg/g. I SI-systemet används en annan enhet - grå (Gr, Gy). 1 gr = 100 rad = 1 J / kg.
Den biologiska effekten av olika typer av strålning är inte densamma. Detta beror på skillnader i deras penetreringsförmåga och arten av energiöverföring till organ och vävnader i en levande organism. Därför att bedöma de biologiska konsekvenserna av att använda den biologiska motsvarigheten till röntgen - rem. REM-dosen är ekvivalent med RAD-dosen multiplicerad med strålningskvalitetsfaktorn. För röntgen-, beta- och gammastrålar anses kvalitetsfaktorn vara lika med ett, det vill säga rem motsvarar rad. För alfapartiklar är kvalitetsfaktorn 20 (det betyder att alfapartiklar orsakar 20 gånger mer skada på levande vävnad än samma absorberade dos av beta- eller gammastrålar). För neutroner sträcker sig koefficienten från 5 till 20, beroende på energin. I SI-systemet har en speciell enhet kallad sievert (Sv, Sv) införts för motsvarande dos. 1 Sv = 100 rem. Ekvivalentdosen i sievert är den absorberade dosen i grått multiplicerat med kvalitetsfaktorn.
Framväxten av radiobiologi beror på tre stora upptäckter som krönte slutet av föregående århundrade:
1895 - upptäckten av röntgenstrålar av Wilhelm Konrad röntgenstrålar;
1896 - upptäckt av Henri Becquerel av den naturliga radioaktiviteten av uran;
1898 - upptäckt av paret Curie - Maria Sklodowska och Pierre av de radioaktiva egenskaperna hos polonium och radium.
Wilhelm Konrad Röntgen var 50 år vid tiden för sin stora upptäckt. Han ledde sedan fysikinstitutet och institutionen för fysik vid universitetet i Würzburg. Den 8 november 1895 avslutade Roentgen som vanligt experiment i laboratoriet sent på kvällen. När han släckte ljuset i rummet, märkte han ett grönaktigt sken i mörkret, som strömmade ut från saltkristallerna utspridda på bordet. Det visade sig att han glömt att stänga av spänningen på katodröret som han arbetade med den dagen. Glödet upphörde omedelbart så fort strömmen stängdes av och dök upp direkt när den slogs på. När han undersökte det mystiska fenomenet, kom Roentgen till den geniala slutsatsen: när strömmen passerar genom röret uppstår någon okänd strålning i det. Det är detta som får kristallerna att glöda. Utan att veta vilken typ av strålning han hade kallade han den för röntgenstrålar.
Den hype och fabler som uppstod kunde inte försvaga intresset för den stora upptäckten. Röntgenstrålar blev omedelbart inte bara föremål för djupstudier över hela världen, utan fann också snabbt praktisk tillämpning. Dessutom fungerade de som en omedelbar drivkraft för upptäckten av ett nytt fenomen - naturlig radioaktivitet, som skakade världen mindre än sex månader efter upptäckten av röntgenstrålar.
Röntgenstrålar blev inte bara omedelbart föremål för djupstudier över hela världen, utan fann också snabbt praktisk tillämpning. Dessutom fungerade de som en drivkraft för upptäckten av ett nytt fenomen - naturlig radioaktivitet, som skakade världen mindre än sex månader efter upptäckten av röntgenstrålar. En av dem som var intresserade av naturen hos "allt genomträngande" röntgenstrålar var professorn i fysik vid Paris naturhistoriska museum, Henri Becquerel. Efter att ha framkallat en fotografisk platta, som en gång lämnats på bordet, insvept i svart papper, upptäckte Becquerel att den endast hade belysts på den plats där uransaltet hade hällts. Efter att ha upprepat observationerna flera gånger i soligt och molnigt väder, kom forskaren till slutsatsen att uran, godtyckligt, oavsett solstrålning, avger "uranstrålar" som är osynliga för ögat.
Dussintals forskare efter upptäckten av Röntgen sökte nya mystiska utsläpp. Men bara den nyfikna och begåvade A. Becquerel lyckades särskilja den spontana emissionen av penetrerande strålning från uran från den luminescens som induceras av solljus.
Dussintals forskare efter upptäckten av Röntgen var upptagna med att leta efter ny mystisk strålning. Studiet av detta fenomen blev föremål för passionerade sökningar av den stora polska forskaren Maria Sklodowska-Curie, och snart även hennes man, inte mindre briljante franske forskaren Pierre Curie.
Den 18 juli 1898 meddelade Curies upptäckten av ett nytt radioaktivt element - polonium uppkallad efter M. Curies hemland - Polen, och den 26 december M. Curie och J. Bemont - om upptäckten av det andra radioaktiva grundämnet - radium.Arbetet med studier av radioaktivitet fortsatte att utvecklas snabbt. År 1899 upptäckte M. Curie att luften runt radiumföreningar blir en ledare av elektrisk ström, och 1900 rapporterade den tyske kemisten E. Dorn om sin upptäckt av ett nytt gasformigt radioaktivt grundämne som frigjorts från radiumberedningar. Han kallade detta grundämne radon. . Samma år i England konstaterade E. Rutherford och R. Owen att torium avger en radioaktiv gas, som de kallade emanation (thoron). Lite senare visade A. Debierne och F. Gisel oberoende, medan de studerade anemoner, att radioaktiv gas frigörs också. Samma år fann kanadensaren J. McLennon att som ett resultat av radioaktiva omvandlingar av radium bildas stabilt radium-G (RaG), och O. Gahn och L. Meitner fann slutprodukten av omvandlingen av torium - stabil. torium-D (ThD).
År 1900, den engelske vetenskapsmannen W. Crookes och oberoende av honom
A.
1911 fastställde K. Fajans att den radioaktiva omvandlingen av RaC fortskrider på två sätt: med bildandet av radium-C / (RaC) och radium-C "(RaC"). Samma år, den ryske vetenskapsmannen G.N.
Antonov i Rutherfords laboratorium, med hjälp av UX-sönderfallskurvan, fann att det fanns en radioaktiv förorening i den - ett grundämne han kallade ypana-Y (UY). År 1913 upptäckte F. Soddy och den tyske vetenskapsmannen O. Göring uran-X 2 (UX 2), kallad Brevius, i sönderfallsprodukterna av uran, och britterna E. Marsden och R. Wilson - sönderfallets dualitet av torium-C till torium-C "(ThC") och torium-D (ThD). G. McCoy och S. Viol i USA undersökte de kemiska egenskaperna hos radioaktiva grundämnen - sönderfallsprodukterna av torium. Vidare, O. Gahn ochL. Meitner och, oberoende av dem, F. Soddy och J. Crenston, isolerade från uranmalmer ett nytt radioaktivt grundämne protactinium (Ra), en föregångare till aktinium.
Antalet nyupptäckta radioaktiva grundämnen ökade dramatiskt, vilket stred mot grundämnenas periodiska system
DI. Mendelejev. De flesta av dem hade ingen plats i detta system. Samtidigt, som vi har sett, ackumulerades information om omvandlingen av vissa radioaktiva grundämnen till andra, om deras förhållande. Alla dessa upptäckter av nya element utfördes längs vägen som M. Curie slog - metoden för bärare.
Radioaktivitet eller radioaktivt sönderfall är en spontan förändring i den inre strukturen eller sammansättningen av en instabil atomkärna. I detta fall avger atomkärnan kärnfragment, gammakvanta eller elementarpartiklar. Radioaktivitet kan vara artificiell när sönderfallet av atomkärnor uppnås genom vissa kärnreaktioner. Men innan vetenskapen kom till artificiellt radioaktivt sönderfall bekantade sig vetenskapen med naturlig radioaktivitet - det spontana sönderfallet av kärnorna hos vissa element som förekommer i naturen.
Upptäcktens förhistoria
Alla vetenskapliga upptäckter är resultatet av hårt arbete, men vetenskapens historia känner till exempel när slumpen spelade en viktig roll. Detta hände med den tyske fysikern V.K. Röntgen. Denna vetenskapsman var engagerad i studien av katodstrålar.När K.V. Röntgen slog på katodröret, täckt med svart papper. Inte långt från röret fanns kristaller av bariumplatinacyanid, som inte var associerade med enheten. De började lysa grönt. Så upptäcktes den strålning som uppstår när katodstrålarna kolliderar med ett hinder. Forskaren döpte det till röntgenstrålar, och i Tyskland och Ryssland används för närvarande termen "röntgenstrålning".
Upptäckt av naturlig radioaktivitet
I januari 1896 talade den franske fysikern A. Poincaré vid ett möte i Akademien om upptäckten av V.K. Roentgen och lade fram en hypotes om sambandet av denna strålning med fenomenet fluorescens - en icke-termisk glöd av ett ämne under påverkan av ultraviolett strålning.I mötet deltog fysikern A.A. Becquerel. Han var intresserad av denna hypotes, eftersom han länge hade studerat fenomenet fluorescens med exemplet uranylnitrit och andra uransalter. Dessa ämnen, under påverkan av solljus, lyser med ett starkt gulgrönt ljus, men så snart solens strålar upphör, slutar uransalter att glöda på mindre än en hundradels sekund. Detta fastställdes av fadern till A.A. Becquerel, som också var fysiker.
Efter att ha lyssnat på rapporten från A. Poincaré, A.A. Becquerel föreslog att uransalter, som har upphört att glöda, kan fortsätta att avge annan strålning som passerar genom ett ogenomskinligt material. Forskarens erfarenhet verkade bevisa detta. Forskaren lade korn av uransalt på en fotografisk platta insvept i svart papper och exponerade den för solljus. Efter att ha utvecklat plattan fann han att den blev svart där kornen låg. A.A. Becquerel drog slutsatsen att strålningen som sänds ut av uransaltet provoceras av solens strålar. Men forskningsprocessen invaderades återigen av en lyckträff.
När A.A. Becquerel fick skjuta upp ytterligare ett experiment på grund av molnigt väder. Han lade den förberedda fotografiska plattan i en låda på bordet och lade ett kopparkors täckt med uransalt ovanpå. Efter ett tag utvecklade han ändå plattan - och konturerna av ett kors visades på den. Eftersom korset och plattan befann sig på en plats otillgänglig för solljus, återstod det att anta att uran, det sista grundämnet i det periodiska systemet, avger osynlig strålning spontant.
Studien av detta fenomen, tillsammans med A.A. Becquerel togs upp av makarna Pierre och Marie Curie. De fann att ytterligare två element som de upptäckte har denna egenskap. En av dem hette polonium - för att hedra Polen, Marie Curies hemland, och den andra - radium, från det latinska ordet radius - stråle. På förslag av Marie Curie kallades detta fenomen radioaktivitet.
