دید کلی
خواص منحصر به فرد برهمکنش ذرات و تشعشات مختلف منجر به تخریب فیزیولوژیکی سیستم های حیاتی در هنگام پرتو گیری می شود.
بسیاری از کاربردهای رادیواکتیویته در زمینه های داروسازی و پزشکی نیز نیاز به دانستن مکانیسم های واکنش تشعشع با ماده را دارند.
حالتهای برهمکنش
تشعش با ماده به پنج حالت اساسی بر همکنش می دهد: یونیزاسیون ، انتقال انرژی جنبشی ، برانگیختگی مولکولی و اتمی واکنشهای هسته ای ، و فرآیندهای تشعشعی.
- یونیزاسیون :
یونیزاسیون عبارت است از جدا نمودن یک الکترون اتمی از یک اتم جذب کننده برای تشکیل یک جفت یون حاوی یک الکترون منفی و یک یون مثبت با جرم بالاتر. یونیزاسیون اولیه مستقیما بوسیله تشعشع فرودی شروع می شود. یونیزاسیون ثانویه متعقبا بوسیله یونهای تولید شده در پدیده یونیزاسیون اولیه بوجود می آیند. مقدار انرژی مورد نیاز برای تشکیل یک جفت یون بسته به نوع ماده جذب کننده تغییر می کند.
- انتقال انرژی جنبشی:
انتقالات انرژی جنبشی برهمکنش هایی هستند که انرژی را بیشتر از مقدار مورد نیاز برای تشکیل جفت به جفت یون می رساند. انتقالات انرژی جنبشی همچنین ممکن است به دلیل برخوردهای الاستیک بین تشعشع ورودی و هسته های جذب کننده رخ دهد.
- برانگیختگی مولکولی و اتمی:
برانگیختگی مولکولی و برانگیختگی اتمی حالتهای برهمکنشی هستند که ممکن است حتی زمانی که انرژی انتقال یافته کمتر از انرژی یونیزاسیون جذب کننده باشد ، نیز رخ دهد. با برگشتن الکترونهای اتمی به ترازهای انرژی پایین تر ، اشعه X و الکترونهای اوژه منتشر می شوند.
برانگیختگی مولکولی در حین فرآیندهای انتقالی ، چرخشی و ارتعاشی و نیز در حین برانگیختگی الکترونی رخ می دهد. انرژی برانگیختگی مولکولی در حقیقت بوسیله شکستن پیوند ، لومینسانس یا ایجاد حرارت پراکنده می شود.
- واکنش های هسته ای:
واکنش های هسته ای تشعشعات ورودی ، هسته های اتم های جذب کننده می تواند حالتهای مهمی از برهمکنش باشد. این امر مخصوصا برای ذرات باردار و نوترونهای با انرژی بالا صحیح است.
فرآیندهای تشعشعی
فرآیندهای تشعشعی ، فرآیندهایی هستند که در آنها انرژی الکترومغناطیسی از طریق کند شدن ذرات با انرژی بالا آزاد می شود. این فرآیندهای مورد نظر عبارتند از تولید تشعشع چرنکو و تولید تشعشع ترمزی.
تشعشعات واکنش های هسته ای
این تشعشات به دو گروه ، باردار و بدون بار تقسیم می شوند. ذرات باردار شامل ذرات سنگین (مانند α ، پاره های شکافت ، محصولات نشر شده از واکنش هسته ای و ذرات سبک (مانند بتاهای منفی و مثبت) می باشد.
تشعشعات بدون بار شامل اشعه گاما ، اشعه ایکس ، نوترینوها و نوترونها هستند. این دو گروه از تشعشعات دارای خواص متفاوت در برهمکنش با ماده می باشند.
تشعشعات باردار
باردار ابتدا با الکترونهای اتم در ماده جذب کننده و از طریق یک سری از پدیده های متعدد با اتلاف انرژی جنبشی و برانگیختگی اتمی یا مولکولی می شوند. بنابراین این تشعشعات به یک شیوه افزایشی و نسبتا قابل پیش بینی انرژی از دست می دهند.
تشعشعات بدون بار
برعکس تشعشعات باردار ، تشعشعات بدون بار هنگام از دست دادن انرژی بندرت با الکترونهای جذب کننده برهمکنش می دهند و یا اصلا واکنش نمی دهند. بجای یک سری برهمکنش های پی در پی کوچک ، تشعشعات بدون بار غالبا و یا حتی فقط متحمل برهم کنش هایی می گردند که در آنها انرژی خود را کلا از دست می دهند.
این برهم کنش ها به اندازه حالت تشعشعات باردار قابل پیش بینی نیست. ممکن است تشعشعات بدون بار با احتمال کم برهمکنش از میان مقدار زیادی از ماده عبور نماید. این حالت برای ذرات باردار وجود ندارد.
خلاصه تشعشعات بدون بار دارای نفوذ بیشتری نسبت به ذرات باردار با انرژی یکسان هستند.
مباحث مرتبط با عنوان