Cách hoạt động của bức xạ

Nói từ "bức xạ" với ba người khác nhau, và có thể bạn sẽ nhận được ba phản ứng khác nhau. Cô của bạn có thể cho bạn biết bức xạ đã phá hủy căn bệnh ung thư của cô ấy như thế nào. Người hàng xóm của bạn có thể đề cập đến các thủ tục "chăn vịt" trong ngày của anh ta. Và người bạn yêu thích truyện tranh của bạn sẽ giải thích cách tia gamma biến Bruce Banner thành The Hulk. Bức xạ có nhiều dạng và ở xung quanh chúng ta, mọi lúc. Đôi khi nó nguy hiểm; đôi khi nó không.

Bức xạ là cả tự nhiên và nhân tạo. Cơ thể chúng ta tiếp xúc với bức xạ tự nhiên hàng ngày - từ đất và khí trong lòng đất đến bức xạ vũ trụ từ mặt trời và không gian bên ngoài. Chúng tôi cũng tiếp xúc với bức xạ từ các phát minh của chính mình - quy trình y tế, tivi , điện thoại di động và lò vi sóng . Bức xạ không nhất thiết phải luôn luôn nguy hiểm. Nó phụ thuộc vào sức mạnh, loại và thời gian tiếp xúc.

Hầu hết mọi người sẽ cho bạn biết Marie Curie đã phát hiện ra phóng xạ, cùng với chồng và đối tác nghiên cứu Pierre. Và điều đó đúng - đại loại. Curie thực sự phát hiện ra nguyên tố radium vào năm 1898, một thành tựu giúp bà trở thành phụ nữ đầu tiên nhận giải Nobel. Tuy nhiên, ba năm trước đó vào năm 1895, một nhà khoa học tên là Wilhelm Röntgen lần đầu tiên phát hiện ra tia X và hiện tượng phóng xạ (một thuật ngữ sau này do Curie đặt ra, dựa trên từ tiếng Latinh có nghĩa là "tia"). Ngay sau khi phát hiện ra Röntgen, một nhà khoa học người Pháp tên là Henri Becquerel đã cố gắng tìm hiểu tia X đến từ đâu, và trong quá trình đó, uranium đã phát ra một "tia" cực mạnh. Marie Curie đã dựa trên nghiên cứu tiến sĩ của mình về phát hiện của Becquerel, dẫn đến việc khám phá ra radium [nguồn:].

Bức xạ là năng lượng truyền đi dưới dạng sóng (bức xạ điện từ) hoặc hạt tốc độ cao (bức xạ hạt). Bức xạ dạng hạt xảy ra khi một nguyên tử không ổn định (hoặc phóng xạ) bị phân hủy. Mặt khác, bức xạ điện từ (EM) không có khối lượng và truyền theo sóng. Bức xạ EM có thể dao động từ năng lượng rất thấp đến năng lượng rất cao, và chúng tôi gọi khoảng này là phổ điện từ . Trong phổ EM, có hai loại bức xạ - ion hóa và không ion hóa.

Cảm thấy hơi choáng ngợp? Đừng lo lắng, chúng tôi sẽ giải thích tất cả điều này một cách chi tiết trong một vài trang tiếp theo.

Đáng buồn thay, chính điều đã mang lại cho Marie Curie cuộc sống vĩnh hằng trong sử sách của chúng ta lại là thứ cuối cùng đã giết chết bà. Vào cuối những năm 1890, cả Marie và chồng là Pierre đều bắt đầu bị nhiều chứng bệnh khác nhau. Marie bị một số bệnh đục thủy tinh thể (hiện nay đã được biết đến là một tác dụng phụ của bức xạ) và cuối cùng phải chống chọi với chứng thiếu máu liên quan đến bức xạ trong tủy xương của cô.

1. Quang phổ Điện từ
2. Bức xạ không ion hóa
3. Bức xạ ion hóa
4. Tiếp xúc với bức xạ
5. Phải làm gì nếu bạn tiếp xúc với bức xạ

Bức xạ điện từ (EM) là một dòng photon, truyền theo sóng. Photon là hạt cơ bản cho tất cả các dạng bức xạ EM . Nhưng photon là gì? Đó là một nhóm năng lượng - ánh sáng - luôn chuyển động. Trên thực tế, lượng năng lượng mà một photon mang theo khiến nó đôi khi hoạt động giống như một làn sóng và đôi khi giống như một hạt. Các nhà khoa học gọi đây là đối ngẫu sóng-hạt . Các photon năng lượng thấp (chẳng hạn như radio ) hoạt động giống như sóng, trong khi các photon năng lượng cao (chẳng hạn như tia X) hoạt động giống như các hạt hơn. Bạn có thể đọc thêm về cách hoạt động của các photon trong Cách hoạt động của đèn huỳnh quang .

Bức xạ EM có thể truyền qua không gian trống. Điều này phân biệt nó với các loại sóng khác, chẳng hạn như âm thanh, cần một phương tiện truyền qua. Tất cả các dạng bức xạ EM đều nằm trên phổ điện từ , phân loại bức xạ từ năng lượng thấp nhất / bước sóng dài nhất đến năng lượng cao nhất / bước sóng ngắn nhất. Năng lượng càng cao, bức xạ càng mạnh và do đó nguy hiểm hơn. Sự khác biệt duy nhất giữa sóng vô tuyến và tia gamma là mức năng lượng của các photon [nguồn: NASA ]. Dưới đây là quang phổ điện từ trong nháy mắt.

Radio : Sóng vô tuyến có bước sóng dài nhất trong phổ điện từ (dài tới một sân bóng đá). Chúng không thể nhìn thấy trước mắt chúng ta. Họ mang âm nhạc đến radio, âm thanh và hình ảnh đến TV của chúng tôi và truyền tín hiệu đến điện thoại di động của chúng tôi. Sóng điện thoại di động ngắn hơn sóng radio, nhưng dài hơn sóng vi ba.

Lò vi sóng : Cũng vô hình, chúng ta sử dụng lò vi sóng để làm nóng thức ăn của mình một cách nhanh chóng. Các vệ tinh viễn thông sử dụng vi sóng để truyền giọng nói qua điện thoại . Năng lượng vi sóng có thể xuyên qua khói mù, mây hoặc khói, và do đó rất hữu ích cho việc truyền thông tin. Một số vi sóng được sử dụng cho radar , như radar Doppler mà người đo thời tiết của bạn sử dụng để đưa tin. Toàn bộ vũ trụ có bức xạ phông vi sóng vũ trụ mờ nhạt - điều mà các nhà khoa học kết nối với Thuyết Vụ nổ lớn .

Hồng ngoại : Hồng ngoại nằm giữa phần nhìn thấy và không nhìn thấy của phổ EM. Điều khiển từ xa của bạn sử dụng ánh sáng hồng ngoại để thay đổi kênh. Chúng ta cảm nhận được bức xạ hồng ngoại mỗi ngày qua sức nóng của mặt trời. Chụp ảnh hồng ngoại có thể phát hiện sự chênh lệch nhiệt độ. Rắn thực sự có thể phát hiện bức xạ hồng ngoại, đó là cách chúng có thể xác định vị trí con mồi máu nóng trong bóng tối hoàn toàn.

Nhìn thấy được : Đây là phần duy nhất của quang phổ điện từ mà chúng ta có thể nhìn thấy. Chúng ta thấy các bước sóng khác nhau trong dải quang phổ này là màu của cầu vồng. Ví dụ, mặt trời là một nguồn tự nhiên của sóng nhìn thấy được. Khi nhìn vào một vật, mắt chúng ta thấy màu của ánh sáng phản chiếu, và tất cả các màu khác bị hấp thụ.

Tia cực tím : Tia cực tím (UV) là nguyên nhân khiến chúng ta bị cháy nắng. Con người không thể nhìn thấy tia UV, nhưng một số loài côn trùng thì có thể. Tầng ôzôn trong bầu khí quyển của chúng ta ngăn chặn hầu hết các tia UV. Tuy nhiên, khi tầng ôzôn của chúng ta cạn kiệt do sử dụng chlorofluorocarbon (CFCs), mức độ UV ngày càng tăng. Điều này có thể dẫn đến những ảnh hưởng đến sức khỏe như ung thư da [nguồn: EPA ].

Tia X : Tia X là sóng ánh sáng có năng lượng rất cao. Chúng ta quen thuộc nhất với việc sử dụng chúng trong văn phòng bác sĩ, nhưng tia X cũng tự nhiên xuất hiện trong không gian. Nhưng đừng lo, tia X không thể xuyên từ ngoài không gian vào bề mặt Trái đất . Đọc thêm trong Cách hoạt động của tia X.

Tia gamma : Tia gamma có năng lượng nhiều nhất và bước sóng ngắn nhất trong toàn bộ quang phổ. Các vụ nổ hạt nhân và nguyên tử phóng xạ tạo ra các tia này. Tia gamma có thể giết chết các tế bào sống , và các chuyên gia y tế đôi khi sử dụng chúng để tiêu diệt các tế bào ung thư. Trong không gian sâu thẳm, các vụ nổ tia gamma xảy ra hàng ngày, nhưng nguồn gốc của chúng vẫn còn là một bí ẩn.

Đọc tiếp để tìm ra sự khác biệt giữa bức xạ không ion hóa và bức xạ ion hóa.

X-ray giày Fitter

Ngày nay chúng ta biết rằng việc tiếp xúc quá nhiều với tia X rất nguy hiểm, và các kỹ thuật viên X-quang cũng như bệnh nhân đều phải mặc đồ bảo hộ. Tuy nhiên, từ những năm 1930 đến 1950, nhân viên bán giày thực sự đã sử dụng máy chụp X-quang để lắp giày. Mặc dù không có báo cáo nào về thương tích do phơi sáng quá mức cho khách hàng, nhưng các nhân viên không may mắn như vậy. Một người mẫu giày đã chịu đủ biến chứng do phơi sáng quá mức trước tia X đến mức phải cắt bỏ toàn bộ chân của cô ấy [nguồn: Frame ].

Radiation is broken down into two types: non-ionizing and ionizing. On the electromagnetic (EM) spectrum, this break occurs between infrared and ultraviolet. Drilling down further, ionizing radiation comes in three main types: alpha particles, beta particles and gamma rays. We'll discuss these types of radiation in more detail later in this article.

Non-ionizing radiation is relatively low-energy radiation that doesn't have enough energy to ionize atoms or molecules. It's located at the low end of the electromagnetic spectrum. Non-ionizing radiation sources include power lines, microwaves , radio waves, infrared radiation, visible light and lasers . Although considered less dangerous than ionizing radiation, overexposure to non-ionizing radiation can cause health issues. Let's take a look at some examples of non-ionizing radiation and the safety issues surrounding them.

Extremely low frequency (ELF) radiation is the radiation produced by things like power lines or electrical wiring. There are health concerns associated with magnetic field exposures near power lines, and this issue is very controversial. Obviously, ELF radiation surrounds us every day, but hazardous exposure depends on the strength of the ELF at the source, as well as the distance and duration of exposure. Research on ELF radiation focuses on cancer and reproductive issues. There is no definitive link between ELF radiation and illness, but studies have shown some preliminary connections [source: WHO].

Radio frequency (RF) and microwave (MV) radiation come most commonly from radios, televisions , microwave ovens and cell phones . Both RF and MV waves can interfere with pacemakers, hearing aids and defibrillators, and people should take appropriate precautions. In recent years, concerns about cell phone radiation have made headlines. Although there is no proven link between cell phone usage and health issues, the potential is there. Again, it's all about exposure. Large amounts of RF exposure can heat tissue, which can damage skin or eyes and raise body temperature. Some experts recommend using a headset or hands-free device if you use your cell phone frequently and for long periods [source: FCC]. You can find out more about cell phones and radiation in our article How Cell Phone Radiation Works .

Our skin and eyes absorb infrared radiation (IR) as heat. Overexposure to IR can result in burns and pain. Ultraviolet (UV) radiation overexposure concerns us because there are no immediate symptoms. However, effects can develop quickly afterward in the form of a sunburn or worse. Overexposure to UV radiation can lead to skin cancer, cataracts and a compromised immune system [source: EPA]. Besides sunlight, UV sources include black lights and welding tools.

Lastly, lasers emit IR, visible and UV radiation. They can be quite dangerous to the eyes and skin. People who work with lasers should wear protective gear on the eyes, hands and arms.

Keep reading to learn about high-energy ionizing radiation.

Radium Girls

In the 1920s, a watch company used the newly discovered substance radium to make its watches glow in the dark. Thousands of girls went to work in the watch factory to do the painstaking painting by hand. To make a finer point on their brushes, the girls would lick them. Sometimes to break up the monotony, the girls would paint their teeth and lips and turn off the lights. Although managers regularly tested the girls for radioactivity, the women never received the results of these tests. In 1938, a worker named Catherine Donahue finally sued the company for the results of her test. She won a settlement of several thousand dollars but died that same year. Many others died over the years, but a link was never proven and the company never took responsibility [source: Irvine].

Similar to non-ionizing radiation, ionizing radiation is energy in the form of particles or waves. However, ionizing radiation is so high in energy it can break chemical bonds -- meaning it can charge (or ionize) an atom that interacts with it. At a lower energy, it may strip off a couple of electrons. At a higher energy, it can destroy the nucleus of an atom . This means that when ionizing radiation passes through the tissues of the body, it actually has enough energy to damage DNA . It's why gamma rays, for example, are good at killing cancer cells through radiation treatment.

Ionizing radiation is given off by radioactive material, very high-voltage equipment, nuclear reactions and stars. It's both natural and man-made. A natural source of ionizing radiation is radon, a radioactive material found underground. X-rays are a good example of man-made ionizing radiation.

The three types of ionizing radiation we're going to discuss here are alpha particles, beta particles and rays.

Particulate radiation involves fast-moving, small particles that have energy and mass. When an unstable atom disintegrates, it produces particulate radiation, including alpha and beta particles. For example, when radioactive elements like uranium, radium and polonium decay, they release radioactive alpha particles. These particles, made up of protons and neutrons, are large and can only travel a short distance -- in fact, they can be stopped with just a piece of paper or even your skin. However, inhalation or ingestion of alpha particles can be very dangerous. Once inside your body, alpha particles expose your tissues to radiation.

Beta particles, on the other hand, are fast-moving electrons. They can travel and penetrate more than alpha particles. Beta particles can be stopped or reduced by a layer of clothing or a substance like aluminum (so think twice the next time you laugh at the guy on the corner wearing a protective tinfoil hat!). However, some beta particles have enough energy to penetrate the skin and cause damage like burns. As with alpha particles, beta particles are quite hazardous if inhaled or ingested.

Gamma rays are a type of electromagnetic radiation, but they still emit ionizing radiation because of their high energy. Gamma rays often accompany alpha and beta particles. Unlike alpha and beta particles, they are extremely penetrating. In fact, several inches of lead or even a few feet of concrete are required to stop gamma rays. They are a radiation hazard for the entire body, meaning that although they will pass through you, your tissue will absorb some rays. Gamma rays occur naturally in minerals like potassium-40. Don't stop taking your vitamins just yet, though. The radioactive isotope of potassium occurs at an extremely low concentration, and potassium is necessary for good health [source: HPS].

X-rays are essentially the same as gamma rays, but their origin is different. Where gamma rays come from inside the nucleus of an atom, X-rays come from processes outside the nucleus. X-rays come from a change in the electron structure of an atom and are mostly machine-produced. They aren't quite as penetrating as gamma rays, and just a few millimeters of lead can stop them. That's why you wear a "lead apron" when receiving medical X-rays.

Overexposure to ionizing radiation can cause mutations in your genes, which causes birth defects, a raised risk of cancer, burns or radiation sickness [source: NLM].

Is this information freaking you out? Then let's get to radiation exposure on the next page.

­Your superheroes are radioactive!

Radiation exposure has always tickled the fancy of comic book writers. We imagine it's because radiation can alter DNA -- therefore opening up a world of possibilities for mutations and superpowers. Here is just a sampling of some comic book characters affected by radioactivity: Spider-Man, The Hulk, Radioactive Man (of course), Sun Boy, Sandman, Godzilla, Graviton, X-ray, Rampage, Doctor Phosphorous, Doctor Manhattan, Flux and Ion. There are dozens more, and who knows how many are living in the minds of tomorrow's comic book creators [source: Comic Vine]?

Radiation is everywhere. It's been part of our environment since the planet was born. Radiation exists in the atmosphere, the ground, the water and even within our own bodies. It's called natural background radiation, and it's perfectly safe.

Radiation affects your body by depositing energy in your tissues, which can cause cell damage. In some cases, this won't cause any effect. In others, the cell can become abnormal and later malignant. It depends on the strength and duration of the exposure. In the rare occurrence of a huge amount of radiation exposure in a short time, death can occur in a matter of days or hours. We call this acute exposure. Chronic exposure, on the other hand, is frequent exposure to low doses of radiation, over a long period. There can be a delay between initial exposure and consequent health effects. To date, the best information we have about health risk and radiation exposure comes from the survivors of the atomic bomb in Japan and people who work with radiation every day or receive radiation as medical treatment.

We measure amounts of radiation exposure in units called millirem (mrem). Higher readings are measured in mSv, which you can multiply by 100 to get mrem. In the United States, people receive an average annual dose of about 360 mrem. More than 80 percent of this dose comes from natural background radiation [source: DOE]. However, outside considerations greatly affect the average dose. Where and how you live affects the amount of radiation exposure you receive. For example, people who live in the Pacific Northwest part of the United States typically only receive about 240 mrem from natural and man-made sources. However, people in the Northeast receive up to 1700 mrem per year, mostly due to radon that is natural to rocks and soil. Is 1700 mrem safe? Take a look at the sidebar to see.

So what do you do if you're exposed? Find out on the next page.

­Radiation Exposure Dosage Chart:

This chart lists ionizing radiation only. Of all the types of non-ionizing radiation, only ultraviolet rays are cancer-causing agents.

• 10,000 mSv (1,000,000 mrem) as a short-term and whole-body dose would cause immediate illness and subsequent death within a few weeks.
• 1,000 to 10,000 mSv (100,000 to 1,000,000 mrem) in a short-term dose would cause severe radiation sickness with increasing likelihood of fatality.
• 1,000 mSv (100,000 mrem) in a short-term dose will cause immediate radiation sickness in a person of average physical attributes, but would be unlikely to cause death.
• Short-term doses greater than 1000 mSv (100,000 mrem) over a long period create a definite risk to develop cancer in the future.
• At doses above 100 mSv (10,000 mrem), the probability of cancer (rather than the severity of illness) increases with dose.
• 50 mSv (5,000 mrem) is thought to be the lowest dose at which cancer may occur in adults. It is also the highest dose allowed by regulation in any one year of occupational exposure.
• 20 mSv/yr (2,000 mrem) averaged over five years is the limit for radiological personnel such as employees in the nuclear industry, uranium or mineral sands miners and hospital workers (who are all closely monitored).
• 10-12 mSv (1,000-1,200 mrem) in one dose is the equivalent of a full body CT scan.
• 3 mSv/yr (300 mrem) is the typical background radiation from natural sources in North America, including an average of almost 2 mSv/yr from radon in air.
• 2 mSv/yr (200 mrem) is the typical background radiation from natural sources, including an average of 0.7 mSv/yr from radon in air. This is close to the minimum dose received by all humans anywhere on Earth .
• 0.3-0.6 mSv/yr (30-60 mrem) is a typical range of dose rates from artificial sources of radiation, mostly medical. It includes bone density scans, dental X-rays , chest X-rays, and bone X-rays.
• 0.01-.03 mSv (1-3 mrem) is typical radiation from a single coast-to-coast airplane flight. However, high-mileage frequent flying (100,000 to 450,000 miles per year) can range from 1 to 6 mSv (100-600 mrem) per year.

[sources: World Nuclear Association and Health.com]

Many movies and books use threats from radiation, such as nuclear accidents and bombs, as fodder for thrill and chills. But what's real and what's not? It's probably safe to say that zombies won't rise up and take over the planet. We think. But radiation poisoning and sickness can and does happen. Radiation can leak into the environment in several ways -- a nuclear power plant accident, an atomic bomb explosion, accidental release from a medical or industrial device, nuclear weapons testing, or terrorism (like a dirty bomb). When we talk about radiation exposure here, we're mostly talking about the very rare occurrence of a large-scale release of radiation.

Mỗi cộng đồng đều có sẵn kế hoạch thảm họa phóng xạ. Các quan chức địa phương của bạn nên được đào tạo về sự chuẩn bị sẵn sàng và sẽ cung cấp hướng dẫn nếu trường hợp khẩn cấp như vậy xảy ra. Trong trường hợp khẩn cấp về bức xạ, Trung tâm Kiểm soát và Phòng ngừa Dịch bệnh (CDC) có thể khuyến nghị bạn ở trong nhà thay vì sơ tán. Điều này là do các bức tường trong nhà của bạn thực sự có thể chặn một số bức xạ có hại. Phòng an toàn nhất trong nhà là phòng có ít cửa sổ nhất, có thể là tầng hầm hoặc phòng tắm của bạn.

Nếu bạn làm việc xung quanh bức xạ và vật liệu phóng xạ, có những quy định về lượng bức xạ mà bạn có thể tiếp xúc. Tùy thuộc vào ngành công nghiệp mà bạn làm việc, cũng có các biện pháp phòng ngừa như đồ bảo hộ lao động, khẩu trang, găng tay và tạp dề có lót chì.

Trong trường hợp khẩn cấp về bức xạ, điều đầu tiên cần tìm hiểu là bạn có bị nhiễm xạ hay không. Nếu bạn có vật liệu phóng xạ trên hoặc bên trong cơ thể, bạn đã bị ô nhiễm. Sự ô nhiễm có thể nhanh chóng lây lan - bạn sẽ thải các chất gây ô nhiễm ra bên ngoài khi bạn di chuyển và tiết ra chất lỏng trong cơ thể. CDC khuyến nghị các bước sau để hạn chế ô nhiễm:

[nguồn: CDC ]

Nếu bạn tiếp xúc với bức xạ, nhân viên y tế có thể đánh giá bạn bị bệnh hoặc ngộ độc bức xạ thông qua kiểm tra triệu chứng, xét nghiệm máu hoặc máy đếm Geiger , có thể xác định vị trí các hạt phóng xạ. Tùy thuộc vào mức độ nghiêm trọng của việc tiếp xúc, có các hình thức điều trị y tế khác nhau. Khử nhiễm là bước đầu tiên, và đó có thể là tất cả những gì bạn cần. Các xét nghiệm máu có thể được khuyến nghị hàng năm hoặc lâu hơn để kiểm tra các triệu chứng phát triển muộn.

Ngoài ra, bạn có thể uống thuốc để giảm các triệu chứng phơi nhiễm. Bạn có thể đã nghe nói về những người sử dụng viên kali iodua trong trường hợp khẩn cấp hạt nhân. Những viên thuốc này ngăn cản iốt phóng xạ tập trung trong tuyến giáp của bạn. Điều quan trọng cần hiểu là kali iođua không có tác dụng bảo vệ khỏi phơi nhiễm bức xạ trực tiếp hoặc các hạt phóng xạ khác trong không khí. Prussian blue là một loại thuốc nhuộm sẽ liên kết với các nguyên tố phóng xạ như xêzi và thallium. Nó sẽ tăng tốc độ cơ thể bạn loại bỏ các hạt phóng xạ, giảm lượng bức xạ mà tế bào của bạn có thể hấp thụ. Diethylenetriamine axit pentaacetic (DTPA)liên kết với kim loại trong các nguyên tố phóng xạ như plutonium, americium và curium. Các hạt phóng xạ đi ra khỏi cơ thể theo nước tiểu, một lần nữa làm giảm lượng bức xạ được hấp thụ.

Để biết thêm thông tin về bức xạ, hãy xem các liên kết trên trang tiếp theo.

Bức xạ có thể tốt cho bạn

Trước khi nhốt mình trong nơi trú ẩn của bụi phóng xạ, hãy nhớ rằng một số bức xạ thực sự có lợi cho sức khỏe của bạn. Ví dụ, bức xạ tia cực tím (UV) rất cần thiết cho cơ thể để kích thích sản xuất Vitamin D. Vâng, một chút ánh sáng mặt trời thực sự tốt cho bạn. Nhưng đừng vội vứt bỏ kem chống nắng của bạn. Các chuyên gia nói rằng chỉ 5 đến 15 phút mỗi ngày, ba lần một tuần là quá đủ để giữ cho mức độ của bạn luôn ở mức cao.

Những bài viết liên quan

Các liên kết tuyệt vời hơn

­