Röntgenquellen. Ist die Röntgenröhre Quelle ionisierender Strahlung?

In der Geschichte des Lebens auf der Erde Organismen sind kosmische Strahlung ständig ausgesetzt und erzogen sie in einer Atmosphäre von Radionukliden, und Strahlung in den natürlich vorkommenden Substanzen. Das moderne Leben ist mit dem alle Funktionen angepasst und Grenzen der Umwelt, durch natürliche Quellen von Röntgenstrahlen einschließlich.

Trotz der Tatsache, dass ein hohes Maß an Strahlung, natürlich schädlich für den Körper, einige Arten von Strahlung für das Leben wichtig sind. Zum Beispiel hat die Hintergrundstrahlung zu grundlegenden chemischen und biologischen Evolution beigetragen. Auch offensichtlich ist die Tatsache, dass die Wärme von den Erdkern vorgesehen ist und durch die Zerfallswärme der primären beibehalten, natürlich vorkommenden Radionuklide.

kosmische Strahlung

Strahlung außerirdischen Ursprungs, die die Erde ständig bombardieren, die so genannte kosmische.

Die Tatsache, dass die eindringende Strahlung auf unserem Planeten aus dem Weltraum fällt, aber nicht irdischen Ursprung, wurde in Experimenten zur Messung die Ionisation in verschiedenen Höhen, vom Meeresspiegel bis auf 9.000 m. Es wurde festgestellt, dass die Intensität der ionisierenden Strahlung bis zu einer Höhe von 700 m reduziert wurde, und weiterhin schnell erhöht klettern. kosmischen – die anfängliche Abnahme in der Intensität der terrestrischen Gammastrahlen und die Zunahme zu einer Abnahme zurückzuführen.

Röntgenquellen im Raum sind wie folgt:

• Gruppe Galaxien;
• Seyfertgalaxien;
• die Sonne;
• Stern;
• Quasare;
• Schwarze Löcher;
• Supernova Resten;
• Weißen Zwerge;
• dunkle Sterne und andere.

Der Nachweis einer solchen Strahlung, zum Beispiel wird die Kosmischer-Strahl-Intensität in der Welt nach Flares beobachtet zu erhöhen. Aber unser Stern ist nicht ein wesentlicher Faktor für den Gesamtfluss, wie seine täglichen Schwankungen sehr klein sind.

Zwei Arten von Strahlen

Kosmische Strahlung ist in primären und sekundären unterteilt. Strahlung tritt nicht in Wechselwirkung mit Materie in der Atmosphäre oder hydrosphere Lithosphäre der Erde, die so genannte Primär. Es besteht aus Protonen (≈ 85%) und alpha-Teilchen (≈ 14%), mit vielen kleineren Strömen (<1%) schweren Kernen. Sekundäre kosmische Röntgenstrahlen-Strahlungsquellen, die – der Primärstrahlung und die Atmosphäre besteht aus subatomaren Teilchen wie Pionen, muons und Elektronen. Auf Meereshöhe, die fast alle der beobachteten Strahlung umfasst sekundäre kosmische Strahlung 68% davon für Myonen und 30% bilanziert wird – von Elektronen. Weniger als 1% der Strömung auf Höhe des Meeresspiegels besteht aus Protonen.

Primäre kosmische Strahlung ist in der Regel enorme kinetische Energie haben. Sie sind positiv geladen und Energie gewinnen aufgrund der Beschleunigung in magnetischen Feldern. Im Vakuum des Weltraums geladenen Teilchen können für lange überleben, und Millionen von Lichtjahren reisen. Während dieses Fluges erwerben sie hohe kinetische Energie in der Größenordnung von 2-30 GeV (1 GeV = 10 ⁹ eV). Einzelne Teilchen haben Energien bis zu 10 ¹⁰ GeV.

Die hohe Energie der primären kosmischen Strahlen erlauben sie buchstäblich die Kollision der Atome in der Erdatmosphäre zu spalten. Zusammen mit Neutronen, Protonen und subatomaren Partikel können leichtere Elemente, wie Wasserstoff, Helium gebildet werden, und Beryllium. Myonen immer geladen, und zerfallen schnell in Elektronen oder Positronen.

magnetische Abschirmung

Die Intensität der kosmischen Strahlung mit dem Aufstieg scharf ein Maximum bei etwa 20 km zu erreichen. 20 km an die Spitze der Atmosphäre (bis 50 km), nimmt die Intensität.

Dieses Muster ist aufgrund der erhöhten Produktion von Sekundärstrahlung durch die Luftdichte zu erhöhen. In einer Höhe von 20 km großer Teil der Primärstrahlung in Wechselwirkung getreten ist, und die Intensitätsverringerung von 20 km zum Meeresspiegel spiegelt die Aufnahme von Sekundärstrahl Atmosphäre, was etwa 10-Meter-Wasserschicht.

Die Strahlungsintensität ist auch mit Breitengrad bezogen. Auf gleicher Höhe kosmische Strömung steigt vom Äquator 50-60 ° nördlicher Breite und bleibt an den Polen konstant nach oben. Dies ist aufgrund der Form des magnetischen Feldes der Erde, und die Verteilung der Primärstrahlungsleistung. Magnetkraftlinien über die Atmosphäre sind im allgemeinen parallel zu der Oberfläche der Erde am Äquator und senkrecht zu den Stangen. Geladene Teilchen leicht entlang Magnetfeldlinien bewegen, aber mit Schwierigkeiten in seiner Querrichtung zu überwinden. Von den Polen bis 60 °, nahezu alle der Primärstrahlung erreicht die Atmosphäre der Erde, und die am Äquator nur Partikel mit Energien von mehr als 15 GeV, kann durch die magnetische Abschirmung durchdringt.

Sekundäre Quellen von Röntgenstrahlen

Als Ergebnis der Wechselwirkung von kosmischer Strahlung mit Materie erzeugt kontinuierlich eine bedeutende Menge von Radionukliden. Die meisten von ihnen sind Fragmente, aber einige von ihnen werden durch die Aktivierung von stabilen Atome mit Neutronen und muons gebildet. Natürliche Produktion von Radionukliden in der Atmosphäre entspricht die Intensität der kosmischen Strahlung in der Höhe und Breite. Über 70% von ihnen in der Stratosphäre auftreten, und 30% – in der Troposphäre.

Mit Ausnahme von H-3 und C-14 werden Radionuklide üblicherweise in sehr geringen Konzentrationen. Tritium wird verdünnt , und mit Wasser vermischt und H 2 und C-14 verbindet sich mit Sauerstoff zu CO ₂ zu _bilden, die mit Kohlendioxid – Atmosphäre gemischt wird. Kohlenstoff-14 tritt in die Pflanze durch die Photosynthese.

Strahlung der Erde

Von den vielen Radionuklide, der die Erde, nur wenige haben eine Halbwertszeit lang genug , um ihre heutige Existenz zu erklären. Wenn unser Planet vor rund 6 Milliarden Jahren gebildet wurde, um sie in messbaren Mengen zu bleiben, würde eine Halbwertszeit von mindestens 100 Millionen Jahren in Anspruch nehmen. Von den primären Radionuklide, die noch zu finden sind, sind drei wichtigsten. Röntgenstrahlquelle ist ein K-40, U-238 und Th-232. Uran und Thorium-Zerfallsreihe, bilden jeweils Produkte, die fast immer in Gegenwart des ursprünglichen Isotop sind. Obwohl viele der Tochterradionukliden kurzlebig sind, sind sie in der Umwelt verbreitet, weil sie ständig von den langlebigen Vorläufer gebildet wird.

Andere langlebige Original Röntgenquellen, kurz gesagt, sind in sehr niedrigen Konzentrationen. Das Rb-87, La-138, Ce-142, Sm-147, Lu-176, und so weiter. D. Natürlich vorkommende Neutronen bilden viele andere Radionuklide, aber ihre Konzentration ist in der Regel recht gering. In einer Karriere Oklo in Gabun, Afrika, befindet sich Beweise für die Existenz von „natürlichen Reaktor“, in dem Kernreaktionen auftreten. Depletion von U-235 und dem Vorhandensein von Spaltprodukten in den reichen Uranvorkommen zeigen, dass vor etwa 2 Milliarden Jahren dort stattfand spontan eine Kettenreaktion auslösen.

Trotz der Tatsache, dass die ursprünglichen Radionuklide allgegenwärtig sind, hängt ihre Konzentration auf den Standort. Das Hauptreservoir der natürlichen Radioaktivität ist der Lithosphäre. Darüber hinaus innerhalb der Lithosphäre variiert erheblich. Manchmal ist es mit bestimmten Arten von Verbindungen und Mineralien verbunden ist, manchmal – vor allem regional mit einem geringen Korrelation mit den Typen von Gesteinen und Mineralien.

Aufteilung der primären Radionukliden und deren Folgeprodukte in natürlichen Ökosystemen, hängt von vielen Faktoren ab, einschließlich der chemischen Eigenschaften der Nuklide, physikalische Faktoren des Ökosystems sowie physiologischen und ökologischen Eigenschaften von Flora und Fauna. Verwitterung von Gesteinen, deren Hauptbehälter versorgt den Boden U, Th und K. Th und U-Zerfallsprodukte auch in diesem Programmteil einnehmen. Den Boden K, Ra, U-Bit und sehr wenig Th von den Pflanzen aufgenommen. Sie nutzen Kalium-40 sowie stabil und K. Radium, U-238 Zerfallsprodukt, von der Pflanze verwendet wird, nicht, weil es ein Isotop ist, und da es chemisch ähnlich wie Kalzium. Die Absorption von Uran und Thorium Pflanzen sind in der Regel gering, da diese Radionuklide in der Regel unlöslich sind.

Radon

Am wichtigsten von allen Quellen von natürlichem Strahlungselement ist geschmacks- und geruchsneutral, unsichtbares Gas, das als Luft 8-mal schwerer ist, Radon. Es besteht aus zwei Hauptisotope – Radon-222, eines der Zerfallsprodukten von U-238 und Radon-220, durch den Zerfall von Th-232 gebildet.

Rock, Erde, Pflanzen, Tiere emittieren Radon in die Atmosphäre. Das Gas ist ein Produkt aus dem Zerfall von Radium, und in jedem beliebigen Material hergestellt, das es enthält. Da Radon – Inertgas kann es Oberflächen in Kontakt mit der Atmosphäre isoliert werden. Die Menge von Radon, die aus einer gegebenen Masse von Gestein ausgeht, hängt von der Menge von Radium und Oberfläche. Je kleiner die Rasse, desto mehr kann es Radon freigeben. Rn-Konzentration in der Luft in der Nähe von radiysoderzhaschimi Materialien ist auch abhängig von der Luftgeschwindigkeit. In Kellern, Höhlen und Minen, die eine schlechte Luftzirkulation haben, kann die Konzentration von Radon signifikanten Niveaus erreichen.

Rn schnell zersetzt und eine Reihe von Tochterradionukliden bildet. Nach der Bildung der atmosphärischen Radon-Zerfallsprodukte werden mit kleinen Teilchen von Staub verbunden ist, die auf dem Boden und Pflanzen absetzt, und wird von den Tieren inhalieren. Regengüsse besonders wirksam Luft aus radioaktiven Elementen, gereinigt, aber die Kollision und die Ablagerung von Aerosolpartikeln fördern auch deren Ablagerung.

In gemäßigten Klimazonen, in Innenräumen die Konzentration von Radon im Durchschnitt etwa 5-10 mal höher als im Freien.

In den letzten Jahrzehnten produzierte der Mann „künstlich“ mehrere hundert Radionuklide Röntgenstrahlungsquellen, Eigenschaften und Anwendungen begleitet, die in der Medizin verwendet werden, Militär, Energieerzeugung und Instrumentierung für die Mineralexploration.

Einzeleffekte von Menschen verursachten Strahlungsquellen sind sehr unterschiedlich. Die meisten Menschen bekommen eine relativ geringe Dosis von künstlicher Strahlung, aber einige – viele tausend Mal die Strahlung aus natürlichen Quellen. Künstlich hergestellte Quellen besser sind als natürliche gesteuert.

Röntgenquellen in der Medizin

Die industrielle und medizinische Zwecke, die in der Regel nur reine Radionuklide, die die Identifizierung von Arten von Speicherstellen vereinfacht und Entsorgungsprozess zu lecken.

Strahlung Anwendungen in der Medizin ist weit verbreitet und könnte möglicherweise erhebliche Auswirkungen haben. Dazu gehören Röntgenquellen in der Medizin verwendet für:

• Diagnostik;
• Therapie;
• Analyseverfahren;
• Stimulation.

Für die diagnostische Verwendung als private Quellen, sowie eine Vielzahl von radioaktiven Tracern. Gesundheitseinrichtungen unterscheiden in der Regel die Anwendung als Radiologie und Nuklearmedizin.

Ist die Röntgenröhre Quelle ionisierender Strahlung? Die Computertomographie und Fluoroskopie – zu einem bekannten diagnostischen Verfahren, die mit ihm gemacht werden. Ferner wird in der medizinischen Radiographie, gibt es viele Anwendungen Isotopenquellen einschließlich Gamma- und Beta – und experimentellen Neutronenquellen für Fälle , in denen Röntgengeräte unbequem sind, fehl am Platz, oder es können gefährlich sein. Aus der Sicht der Ökologie, die Röntgenstrahlung ist nicht gefährlich, solange seine Quellen richtig verantwortlich und entsorgt bleiben. In dieser Hinsicht ist die Story-Elemente Radium, Radon und Nadeln radiysoderzhaschih Lumineszenzverbindungen sind nicht ermutigend.

Röntgenquellen auf der Basis von ⁹⁰ Sr oder ¹⁴⁷ Pm verwendet. Die Entstehung von ²⁵² Cf als tragbares Neutronenradiographie Neutronengenerator gemacht weit verbreitet, obwohl in der Regel diese Methode immer noch stark abhängig von der Verfügbarkeit von Kernreaktoren ist.

Nuklearmedizin

Die Hauptgefahr der Umweltauswirkungen sind Radioisotop-Markierungen in der Nuklearmedizin und Röntgenquellen. Beispiele unerwünschten Effekt wie folgt zusammen:

• Bestrahlung des Patienten;
• Exposition von Krankenhauspersonal;
• Bestrahlung beim Transport radioaktiver Arzneimittel;
• Auswirkungen in dem Herstellungsprozess;
• die Auswirkungen der radioaktiven Abfälle.

In den letzten Jahren hat es eine Tendenz, die Exposition von Patienten durch die Einführung von kurzlebigen Isotopen enger fokussiert Aktivitäten und die Verwendung von mehr stark lokalisierten Produkte zu reduzieren.

Kleinere Halbwertszeit reduziert den Einfluss von radioaktivem Abfall , da die meisten der langlebigen Elemente ausgegeben durch die Nieren.

Offenbar hängt die Auswirkungen auf die Umwelt durch die Kanalisation nicht, ob der Patient im Krankenhaus oder auf ambulanter Basis behandelt. Obwohl die meisten der Emissionen von radioaktiven Elementen dürfte kurzfristig kumulative Wirkung sein übersteigt deutlich den Grad der Verschmutzung aller kombinierten Kernkraftwerke.

Die am häufigsten verwendeten Radionuklide in der Medizin – Röntgenquellen:

• ^99m Tc – Abtasten des Schädels und des Gehirns, des zerebralen Blut Scan, Herz, Leber, Lunge, Schilddrüse, Plazenta Lokalisation;
• ¹³¹ I – Blut, Leber – Scan, Plazenta Lokalisation, Scannen und Behandlung von Schilddrüsen;
• ⁵¹ Cr – Bestimmung der Dauer des Bestehens der roten Blutkörperchen oder Sequestrierung, Blutvolumen;
• ⁵⁷ Co – Schilling Probe;
• ³² P – metastasiert Knochen.

Die weit verbreitete Verwendung von Radioimmunoassay-Verfahren Strahlungs Analyse von Urin und anderen Methoden der Forschung unter Verwendung von markierten organischen Verbindungen deutlich stärker auf die Verwendung einer flüssigen Szintillations-Zubereitungen. Organische Phosphorlösungen werden in der Regel auf Basis von Toluol oder Xylol, bildet ein ziemlich großes Volumen an flüssigem organischen Abfall, der entsorgt werden muss. Die Verarbeitung in flüssiger Form, ist potenziell gefährlich und umwelt inakzeptabel. Aus diesem Grunde wird bevorzugt Müllverbrennung gegeben.

Da langlebige ³ H oder ¹⁴ C in der Umgebung leicht löslich sind, ist ihre Wirkung in dem normalen Bereich. Aber der kumulative Effekt kann erheblich sein.

Eine weitere medizinische Verwendung von Radionukliden – die Verwendung von Plutonium-Batterien für Herzschrittmacher Macht. Tausende von Menschen sind heute noch am Leben, dank der Tatsache, dass diese Geräte ihrer Herzen arbeiten helfen. Umschlossener Strahlenquellen ²³⁸ Pu (150 GBq) chirurgisch in Patienten implantiert.

Industrielle Röntgenstrahlung: Quellen, Eigenschaften und Anwendungen

Medicine – ist nicht der einzige Bereich, in dem die Verwendung dieses Teils des elektromagnetischen Spektrums gefunden. Ein großer Teil der von Menschen verursachte Strahlungsumgebung wird in industriellen Radioisotopen und Röntgenquellen verwendet. Beispiele für diese Anwendung:

• industrielle Radiografie;
• Strahlungsmessung;
• Rauchmelder;
• selbstleuchtenden Material;
• Röntgenkristallographie;
• Scanner für Gepäck Inspektion und Handgepäck;
• Röntgen Laser;
• Synchrotrons;
• cyclotrons.

Da die meisten dieser Anwendungen, die die Verwendung von eingekapselten Isotope beinhalten, nimmt die Bestrahlung während der Beförderung, Verbringung, Wartung und Nutzung.

Ist die Röntgenröhre Strahlungsquelle in der Industrie ionisierender? Ja, wird es in nicht-destruktiv Flughafenkontrollsysteme, in Kristallforschung, Materialien und Strukturen, industrielle Inspektion verwendet. Im Laufe der letzten zehn Jahre, die Dosis der Strahlenexposition in Wissenschaft und Industrie hat die halben Wert dieses Indikators in der Medizin erreicht; daher ein wesentlicher Beitrag.

Encapsulated Röntgenquellen selbst haben wenig Wirkung. Aber ihr Transport und Entsorgung alarmierend, wenn sie verloren gehen oder versehentlich in die Mülltonne geworfen. Solche Röntgenquellen werden üblicherweise in einer doppelt abgedichtete Scheiben oder Zylindern geliefert und installiert. Die Kapseln sind aus rostfreiem Stahl gefertigt und erfordern eine regelmäßige Überprüfung auf Undichtigkeiten. Recycling kann ein Problem sein. Kurzlebige Quellen speichern und Verfall, aber auch in diesem Fall sollten sie gebührend berücksichtigt werden, und die verbleibenden aktiven Materials müssen in dafür zugelassenen Anlage entsorgen. Andernfalls sollten die Kapseln an spezialisierten Einrichtungen geschickt werden. Ihre Dicke bestimmt die Größe des aktiven Materials und des Röntgenquellenteil.

Stauraum Röntgenquellen

Ein wachsendes Problem ist die sichere Stilllegung und Sanierung von Industriestandorten in denen radioaktive Stoffe in der Vergangenheit gespeichert sind. Im Grunde ist es bisher Unternehmen gebaut für die Kernmaterialbearbeitung, sondern muss Teil der anderen Branchen, wie Fabriken für die Herstellung von selbstleuchtenden Tritium Zeichen sein.

Ein besonderes Problem ist die langlebigen Low-Level-Quellen, die weit verbreitet sind. Zum Beispiel ist die ²⁴¹ Am in Rauchmeldern verwendet. Neben Radon ist die Hauptröntgenquellen im Haus. Individuell stellen sie keine Gefahr, sondern eine beträchtliche Anzahl von ihnen kann ein Problem in der Zukunft sein.

Kernexplosionen

In den letzten 50 Jahren wurde jeweils die Einwirkung von Strahlung von radioaktiver Fallout der Kernwaffentests verursacht ausgesetzt. Sie gipfelte in 1954-1958 und 1961-1962 Jahren.

Im Jahr 1963, drei Länder (UdSSR, USA und Großbritannien) unterzeichneten ein Abkommen über ein teilweises Verbot von Atomtests in der Atmosphäre, die Ozeane und Weltraum. In den nächsten zwei Jahrzehnten, Frankreich und China führten eine Reihe von vielen kleineren Studien, die im Jahr 1980 U-Bahn-Tests beendet sind immer noch durchgeführt werden, aber sie verursachen in der Regel keine Niederschläge.

Radioaktive Kontamination nach atmosphärischen Tests fällt in der Nähe des Orts der Explosion. Zum Teil bleiben sie in der Troposphäre und werden durch den Wind auf der ganzen Welt an der gleichen Breite getragen. Wie wir uns bewegen, fallen sie auf den Boden, in der Luft für etwa einen Monat bleiben. Aber der beste Teil ist, in die Stratosphäre geschoben, wo die Verschmutzung für viele Monate bleibt und langsam über den Planeten gesenkt.

Die Auswirkungen umfassen Hunderte verschiedenen Radionuklide, aber nur wenige von ihnen sind auf dem menschlichen Körper einwirken können, so dass ihre Größe ist sehr klein, und der Verfall ist schnell. C-14, Cs-137, Zr-95 und Sr-90 sind die bedeutendste.

Zr-95 hat eine Halbwertszeit von 64 Tagen und die Cs-137 und Sr-90 – etwa 30 Jahre. Nur Kohlenstoff-14 mit einer Halbwertszeit von 5730 Jahren werden in der fernen Zukunft aktiv bleiben.

Kernenergie

Die Kernenergie ist der umstrittenste aller vom Menschen verursachten Strahlungsquellen, aber es hat einen sehr kleinen Beitrag, um die Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit. Während des normalen Betriebs von kerntechnischen Anlagen emittieren in die Umwelt einer geringen Menge an Strahlung. Im Februar 2016 gab es 442 Betriebs zivile Kernreaktoren in 31 Ländern, und eine weitere 66 sind im Bau. Dies ist nur ein Teil des Produktionszyklus von Kernbrennstoffen. Es beginnt mit der Produktion und Schleifen von Uranerz und verlängert die Herstellung von Kernbrennstoffen. Nach dem Einsatz in Kraftwerken werden manchmal Brennstoffzellen zur Gewinnung von Uran und Plutonium verarbeitet. Schließlich endet der Zyklus mit der Entsorgung von Atommüll. In jeder Phase dieses Zyklus könnte radioaktive Stoffe austreten.

Etwa die Hälfte der Weltproduktion von Uranerz kommt aus dem Tagebau, die andere Hälfte – aus den Minen. Es wurde dann in der Nähe Mühlen gemahlen, die großen Mengen an Abfall produzieren – Hunderte von Millionen Tonnen. Dieser Abfall bleibt für Millionen von Jahren radioaktiv, nachdem das Unternehmen seiner Arbeit beendet, auch wenn die Strahlungsemission ein sehr kleiner Teil des natürlichen Hintergrunds ist.

Danach wird das Uran in dem Kraftstoff durch eine weitere Verarbeitung und Reinigung auf konzentriert Mühlen umgewandelt. Diese Prozesse führen zur Luft- und Wasserverschmutzung, aber sie sind viel weniger als in anderen Phasen des Brennstoffkreislaufs.