Ioniseeriv kiirgus: erinevus redaktsioonide vahel
Eemaldatud sisu Lisatud sisu
P robot lisas: af, bg, cs, da, de, eo, es, fi, fr, hu, is, it, ja, ko, lt, nl, nn, no, om, pl, pt, ru, simple, sk, sv |
Resümee puudub |
||
1. rida:
'''Ioniseeriv kiirgus''' koosneb suure energiaga [[osake]]stest või [[laine]]test, millel on piisavalt energiat, et rebida ära vähemalt üks [[elektron]] [[aatom]]i [[elektronkate|elektronkattest]] (st. [[ioniseerimine|ioniseerida]] aatom). Osakeste voo või laine ioniseerimisvõime ei sõltu osakeste arvust, vaid iga konkreetse osakese ioniseerimisvõimest (energiast).
[[Radioaktiivne kiirgus]] on ioniseeriv kiirgus. Sõltuvalt kiirguse tüübist teeb ta seda otseselt ([[alfakiirgus|alfa-]], [[beetakiirgus|beeta-]] ja [[gammakiirgus]]) või kaudselt ([[neutronkiirgus]]). Ka [[röntgenkiirgus]] on ioniseeriv kiirgus, kuid selle [[energia]] (ja seega ka ioniseerimisvõime) on gammakiirgusest väiksem. [[Ultraviolettkiirgus]] ja nähtav [[valgus]] ioniserivad vaid väheseid [[aine (füüsika)|aineid]], mille välise [[elektronkiht|elektronkihi]] elektroni [[seoseenergia]] on piisavalt väike. Seda nähtust nimetatakse ka [[fotoionisatsioon]]iks.
Ioniseerivat kiirgust kasutatakse paljudes valdkondades ([[meditsiin]], teaduslik uurimistöö, [[ehitus]], tööstuslik [[tootmine]] jne.), kuid selle väärkasutus võib põhjustada tõsiseid tervisekahjustusi. Elusaine kudede ionisatsioon lõhub [[rakk]]e ja kahjustab [[DNA]]d. Suured ioniseeriva kiirguse [[doos]]id võivad põhjustada [[mutatsioon]]e või [[vähk (haigus)|vähki]].
==Ioniseeriva kiirguse tüübid==
Ioniseeriv kiirgus tekib [[radioaktiivsus|radioaktiivsel lagunemisel]] ja [[tuumareaktsioon]]ides. Samuti on võimalik kuumutada [[soojuskiirgus]]t kiirgavat keha piisavalt kuumaks, et selle [[musta keha kiirgus]] muutub ioniseerimisvõimeliseks. Ka [[elementaarosakeste kiirendi]] tekitatud osakeste voog on ioniseeriv kiirgus.
Selleks, et osake oleks ioniseerimisvõimeline, peab tal olema piisavalt energiat ja ta peab mõjutama sihtmärgi aine [[aatom]]eid. Sõltuvalt mõjust jagatakse ioniseeriv kiirgus ''otseselt ioniseerivaks kiirguseks'' ja ''kaudselt ioniseerivaks kiirguseks''. [[Footon]]id (alates kõrge energiaga ultraviolettkiirgusest), mõjutavad nii [[aatomituum]]a kui ka aatomi [[elektronkate|elektronkatte]] [[elektron]]e, põhjustades otseselt aatomi ioniseerumist. Samuti on otseselt ioniseerivad kõik [[Elektrilaeng|laetud]] osakesed (näiteks [[alfaosake|alfa-]] ja [[beetaosake]]sed). Neutraalsed osakesed (näiteks [[neutron]]) on kaudselt ioniseeriva toimega. Nende ioniseeriv mõju avaldub alles peale nende neeldumist sihtmärgi aine tuumas.
===Alfakiirgus===
{{main|alfakiirgus}}
Alfakiirgus koosneb rasketest ja suure positiivse laenguga alfaosakestest. Alfaosakesed on väga tugeva ioniseeriva toimega. Möödudes sihtmärgi aatomitest pidurduvad alfaosakesed aatomi elektronkatte [[elektriväli|elektriväljas]] andes osa oma liikumise energiast üle elektronidele. Tavaliselt on seda energiat piisavalt (üle elektroni [[seoseenergia]]), et rebida elektron aatomi elektronkattest välja ja muuta [[vaba elektron|vabaks elektroniks]]. Sellisel moel tekib nn. [[pidurduskiirgus]] (ehk ''bremsstrahlung''). Tavaliselt on alfaosakesel piisavalt energiat, et tekitada oma liikumisteel terve kaskaad vabu elektrone, milledest mõnigatel on piisav energia, et põhjustada veel täiendavat ionisatsiooni.
Kuna alfakiirgus ioniseerib "kohe ja kõike" alates kiirgumise hetkest, siis on alfakiirguse varjestamine lihtne. Tavaliselt piisab selleks õhukesest paberilehest. Alfakiirgust kiirgav objekt ei ole inimesele ohtlik, kuna alfakiirgus neeldub täielikult juba paarisentimeetrises õhukihis. Alfakiirgus on ohtlik ainult kiirgava ainega vahetu kokkupuute korral (näiteks allaneelamisel või sissehingamisel).
===Beetakiirgus===
{{main|Beetakiirgus}}
Sarnaselt alfakiirgusele põhjustab beetakiirgus samuti ionisatsiooni tänu kiirete elektronide pidurdumisele aatomi elektronkatte elektriväljas. Tulenevalt beetaosakeste väiksemale massile, suuremale kiirusele ja väiksemale laengule, suudavad beetaosakesed tungida sügavamale ioniseeritava aine sisse. Suure energiaga beetaosakesed tekitavad oma teel samuti terve kaskaadi vabu elektrone, mis võivad samuti olla ioniseeriva toimega.
Beetakiirgus on alfakiirgusest ohtlikum, kuid siiski võrreldes teiste gammakiirgusega suhteliselt väheohtlik. Beetakiirguse varjestamiseks piisab õhukesest metall-lehest või paarikümnesentimeetrisest õhukihist kiirgava objekti ja inimese vahel.
===Gamma- ja röntgenkiirgus===
{{main|Gammakiirgus}}
{{main|Röntgenkiirgus}}
Nii gamma- kui röntgenkiirgus on [[elektromagnetiline kiirgus]], mis erineb kiirguse allika poolest. Gammakiirgus pärineb ergastatud aatomituumadest ja röntgenkiirgus ergastatud aatomitest (elektronidest). Reeglina on gammakiirgus röntgenkiirgusest tugevam (suurema energiaga), kuid röntgenkiirguse spektri ülemine ots kattub gammakiirguse spektri alumise otsaga. Ka ultraviolettkiirguse spektri ülemine ots on sarnaselt röntgenkiirgusele ioniseeriva toimega. Elektromagnetkiirgus põhjustab ionisatsiooni kolmel erineval moel:
* [[fotoelektriline efekt]] tekib siis, kui aatom (või aatomi tuum) neelab footoni ja läheb [[ergastatud olek]]usse. Kui aatomi poolt saadud lisaenergia ületab aatomi väliskihi elektroni seoseenergia, siis võib aatom selle elektroni kaotada. Kui aatom elektroni ei kaota, siis peab ta [[põhiolek]]usse naasmiseks üleliigse energia taas [[footon]]ina ära kiirgama, kusjuures kiiratud footon on endiselt ioniseerimisvõimeline põhjustades mõne järgmise aatomi ioniseerumise.
* [[Comptoni hajumine]] tekib siis, kui elektron footonit ei neela, vaid footon [[hajumine|hajub]] elektronilt. Sellisel juhul annab footon '''osa''' oma energiast üle elektronile, mis võib muutuda vabaks elektroniks. Footoni enda energia väheneb ([[lainepikkus]] suureneb). Sõltuvalt hajunud footonile jäänud energiast võib ta endiselt olla ioniseerimisvõimeline.
* elektron-[[positron]] paar tekib siis kui footoni energia on piisavalt suur paari vaakumist välja löömiseks. Kui footoni energia oli suurem kui paari tekkeks vajalik, siis võib tekkinud elektron omada ise piisavalt energiat, et ioniseerida aatomeid. Positron [[annihileerumine|annihileerub]] mõne aatomi elektroniga ning ioniseerib sellega aatomi. Lisaks tekib uus footon, mis on omakorda ioniseerimisvõimeline.
Elektromagnetkiirgus (erinevalt alfa- või beetakiirgusest) ei ioniseeri kõiki aatomeid oma teel. Seega suudab elektromagnetkiirgus tungida oluliselt sügavamale aine sisse (sellele aitab kaasa ka footonite neeldumiste-kiirgumiste jada, ehk teisene kiirgus). Seetõttu on elektromagnetkiirgus palju suurema läbimisvõimega. Mida suurema energiaga on elektromagnetkiirgus, seda paksemat ja suurema [[tihedus]]ega ainest varjestust on vaja (näiteks gammakiirguse peatamiseks on vaja paksu [[plii]]kihti). Inimesele on gammakiirgus väga ohtlik põhjustades [[kiirgustõbi|kiirgustõbe]] ja surma.
===Neutronkiirgus===
{{main|Neutronkiirgus}}
Neutronkiirgus on kaudselt ioniseeriv kiirgus. [[Neutron]]id neutraalse osakesena ei saa ise otseselt mõjutada elektrone aatomi elektronkattest lahkuma. Neutronite ioniseeriv toime avaldub alles peale nende kokkupõrget mõne ioniseeritava aine aatomituumaga. Näiteks kiire neutroni põrge [[vesinik]]u aatomi tuumaga võib (sarnaselt piljardipallidele) lüüa [[prooton]]i tuumast minema (st. purustada vesiniku aatomi). Selle tulemusena neutron aeglustub ja tekib kiiresti liikuv vaba prooton, mis ioniseerib oma liikumise teel teisi aatomeid.
Kui neutron neeldub aatomituumas, siis läheb tuum [[ergastatud olek]]usse ja muutub radioaktiivseks. Kui neutroni lisandumise järel tekkis stabiilne sihtmärgi aine [[isotoop]], siis tekitab neutroni neeldumine ainult gammakiirgust (ergastatud tuum kiirgab [[gammakvant|gammakvandi]], et naasta [[põhiolek]]usse). Kui tekkinud isotoop on [[radioaktiivne isotoop|radioaktiivne]], siis võib selle tuuma [[tuumalagunemine|lagunemisel]] lisaks gammakiirgusele tekkida ka alfa- või beetakiirgust.
Kuna neutraalne neutron reageerib ainult sihtmärgi aine aatomituumadega, siis võib ta läbida aines pika vahemaa enne tuumaga kokku põrkamist. Seetõttu on neutronkiirguse läbimisvõime kõigist ioniseeriva kiirguse liikidest kõige suurem. Võttes arvesse, et neutroni kokkupõrge sihtmärgi aatomi tuumaga tekitab suurtest kogustest teisest ioniseerivat kiirgust, siis on neutronkiirgus konkurentsitult kõige ohtlikum ioniseeriva kiirguse tüüp (Neutronkiirgus on kuni kümme korda gammakiirgusest ohtlikum).
Neutronkiirguse varjestamiseks sobivad ohtralt vesiniku aatomeid sisaldavad ained ([[vesi]], [[betoon]] jms), milles kiired neutronid aeglustuvad ja muutuvad tuumade jaoks hõlpsamalt neelatavateks. Samas peab neutronkiirguse varjestamiseks kasutatav veekiht olema piisavalt paks ning ümbritsetud teisest gammakiirgust varjestava pliikestaga. Inimesele on neutronkiirgus ohtlik ka tema poolt tekitatud jääkradioaktiivsuse tõttu. See tähendab, et neutronkiirguse kahjulik mõju läbi radioaktiivseteks muutunud aatomite lagunemise kestab ka peale neutronkiirguse lõppu.
==Ioniseeriva kiirguse kasutamine==
Ioniseerivat kiirgust kasutatakse laialdaselt [[meditsiin]]is, [[tööstus]]es, teadusuuringutel ja mujal. Mõõtes ioniseeriva kiirguse [[materjal]]is neeldumist on võimalik hinnata materjali paksust ja kvaliteeti. Seda meetodit kasutatakse näiteks [[paber]]i tootmisel liinilt tuleva paberilehe paksuse kontrollimiseks või mikropragude otsimiseks detaili sisemuses. Ioniseeriva kiirguse võimet muuta erinevate [[gaas]]ide [[elektrijuhtivus]]t kasutatakse näiteks [[suitsuandur]]ites. Mõõtes ioniseeritud [[õhk]]u läbiva [[elektrivool]]u tugevust on võimalik tuvastada õhu koostise muutust (ioniseeritud suitsuse õhu [[elektritakistus]] suureneb võrreldes puhta ioniseeritud õhu elektritakistusega).
==Vaata ka==
*[[Radioaktiivne kiirgus]]
*[[Alfakiirgus]]
*[[Beetakiirgus]]
*[[Gammakiirgus]]
*[[Röntgenkiirgus]]
*[[Neutronkiirgus]]
*[[Tuumalagunemine]]
*[[Ionisatsioon]]
[[Kategooria:Tuumafüüsika]]
| |||