Trong lĩnh vực vật lý hạt nhân, các dạng bức xạ khác nhau tồn tại được nghiên cứu. Trong trường hợp này, chúng tôi sẽ tập trung vào việc nghiên cứu tia gam ma. Đó là bức xạ điện từ được tạo ra bởi sự phân rã phóng xạ của các hạt nhân nguyên tử. Các tia gamma này có bức xạ tần số cao nhất và là một trong những tia nguy hiểm nhất đối với con người, cũng như các bức xạ ion hóa khác.
Vì vậy, chúng tôi sẽ dành bài viết này để cho bạn biết đặc điểm, tầm quan trọng và công dụng của tia gamma là gì.
Các tính năng chính
Tóm lại, chúng ta sẽ liệt kê các đặc điểm chính của tia gamma:
- Chúng là những hạt không còn nghỉ vì chúng chuyển động với tốc độ ánh sáng.
- Chúng cũng không có điện tích vì chúng không bị lệch hướng bởi điện trường và từ trường.
- Chúng có rất ít sức mạnh ion hóa mặc dù chúng khá xuyên qua. Tia gamma của radon chúng có thể đi xuyên qua 15 cm thép.
- Chúng là những sóng giống như ánh sáng nhưng năng lượng hơn nhiều so với tia X.
- Một hợp chất phóng xạ được hấp thụ trong một tuyến và tránh bức xạ gamma nên có thể nghiên cứu tuyến này bằng cách lấy nó trên một bãi biển.
Chúng có bức xạ tần số rất cao và là một trong những bức xạ nguy hiểm nhất đối với con người, giống như tất cả các bức xạ ion hóa. Sự nguy hiểm nằm ở chỗ chúng là những sóng năng lượng cao có thể phá hủy các phân tử một cách không thể đảo ngược. tạo nên các tế bào, gây ra đột biến gen và thậm chí tử vong. Trên Trái đất, chúng ta có thể quan sát các nguồn tự nhiên của tia gamma trong quá trình phân rã của các hạt nhân phóng xạ và sự tương tác của các tia vũ trụ với khí quyển; rất ít tia cũng tạo ra loại bức xạ này.
Tính chất tia gamma
Thông thường, tần số của bức xạ này lớn hơn 1020 Hz nên nó có năng lượng lớn hơn 100 keV và bước sóng nhỏ hơn 3 × 10 -13 m, nhỏ hơn nhiều so với đường kính của nguyên tử. Tương tác liên quan đến các tia gamma năng lượng từ TeV đến PeV cũng đã được nghiên cứu.
Tia gamma có tính xuyên thấu mạnh hơn bức xạ được tạo ra bởi các dạng phân rã phóng xạ khác, hoặc phân rã alpha và phân rã beta, do xu hướng tương tác với vật chất ít hơn. Bức xạ gamma được tạo thành từ các photon. Đây là một sự khác biệt đáng kể so với bức xạ alpha được tạo thành từ hạt nhân heli và bức xạ beta được tạo thành từ các electron.
Các photon, vì chúng không được trang bị khối lượng, chúng ít ion hóa hơn. Ở những tần số này, việc mô tả các hiện tượng tương tác giữa trường điện từ và vật chất không thể bỏ qua cơ học lượng tử. Tia gamma được phân biệt với tia X bởi nguồn gốc của chúng. Trong mọi trường hợp, chúng được tạo ra bởi quá trình chuyển đổi hạt nhân hoặc hạ nguyên tử, trong khi tia X được tạo ra bởi quá trình chuyển đổi năng lượng do các điện tử đi vào các mức năng lượng tự do bên trong hơn từ các mức năng lượng lượng tử hóa bên ngoài.
Vì một số quá trình chuyển đổi điện tử có thể vượt quá năng lượng của một số quá trình chuyển đổi hạt nhân, nên tần số của tia X năng lượng cao hơn có thể cao hơn tần số của tia gamma năng lượng thấp hơn. Nhưng trên thực tế, chúng đều là sóng điện từ, giống như sóng vô tuyến và ánh sáng.
Vật liệu được tạo ra nhờ tia gamma
Vật liệu cần thiết để bảo vệ tia gamma dày hơn nhiều so với vật liệu cần thiết để bảo vệ các hạt alpha và beta. Những vật liệu này có thể được chặn bằng một tờ giấy đơn giản (α) hoặc một tấm kim loại mỏng (β). Vật liệu có số nguyên tử cao và mật độ cao có thể hấp thụ tia gamma tốt hơn. Trên thực tế, nếu cần 1 cm chì để giảm cường độ tia gamma bằng 50% thì tác dụng tương tự xảy ra ở 6 cm xi măng và 9 cm đất ép.
Các vật liệu che chắn thường được đo theo độ dày cần thiết để cắt giảm một nửa cường độ bức xạ. Rõ ràng, năng lượng của photon càng cao thì độ dày của tấm chắn yêu cầu càng lớn.
Do đó, cần có màn hình dày để bảo vệ con người, vì tia gamma và tia X có thể gây bỏng, ung thư và đột biến gen. Ví dụ, trong các nhà máy điện hạt nhân, nó được sử dụng để bảo vệ thép và xi măng trong việc chứa các viên nén, trong khi nước có thể ngăn cản bức xạ trong quá trình bảo quản thanh nhiên liệu hoặc vận chuyển lõi lò phản ứng.
ứng dụng
Xử lý bức xạ ion hóa là một phương pháp vật lý được sử dụng để khử trùng vật liệu y tế và vệ sinh, khử nhiễm thực phẩm, nguyên liệu và các sản phẩm công nghiệp, và ứng dụng của chúng trong các lĩnh vực khác, Chúng ta sẽ xem sau.
Quá trình này liên quan đến việc để sản phẩm hoặc chất được đóng gói hoặc đóng gói cuối cùng tiếp xúc với năng lượng ion hóa. Điều này được thực hiện trong một phòng đặc biệt gọi là phòng chiếu xạ cho từng tình huống cụ thể và trong một khoảng thời gian cụ thể. Các sóng này hoàn toàn xuyên qua các sản phẩm tiếp xúc, bao gồm cả các sản phẩm được đóng gói nhiều lớp.
Việc sử dụng Cobalt 60 để điều trị các bệnh về khối u là một phương pháp hiện đang được áp dụng rất rộng rãi ở nước tôi và trên thế giới do tính hiệu quả và tính an toàn nội tại của nó. Nó được gọi là liệu pháp coban hoặc liệu pháp coban và liên quan đến việc để mô khối u tiếp xúc với tia gamma.
Đối với điều này, cái gọi là thiết bị điều trị coban được sử dụng, được trang bị đầu bọc thép được trang bị coban 60 và được trang bị thiết bị kiểm soát chính xác mức phơi nhiễm cần thiết trong từng trường hợp cụ thể để điều trị bệnh một cách đầy đủ.
Ứng dụng thương mại đầu tiên của năng lượng ion hóa có từ đầu những năm 1960. Ngày nay, có khoảng 160 nhà máy chiếu xạ đang hoạt động trên thế giới, được phân phối tại hơn 30 quốc gia, cung cấp nhiều loại dịch vụ cho ngày càng nhiều ngành công nghiệp.
Như bạn có thể thấy, mặc dù chúng nguy hiểm, nhưng con người quản lý để sử dụng tia gamma trong nhiều lĩnh vực như được gây ra bởi y học. Tôi hy vọng rằng với những thông tin này, bạn có thể hiểu thêm về tia gamma và các đặc điểm của chúng.