Elektromagnetické spetrum
Viditeľné svetlo je iba malou časťou elektromagnetického žiarenia, ktoré spôsobuje vnímanie jasu a farby v ľudskom oku.
Elektromagnetické žiarenie je druh energie. Spektrum tohto žiarenia poskytuje informácie o jeho energetickom zložení. Celé spektrum elektromagnetického žiarenia siaha od vysokoenergetického röntgenového žiarenia RTG na krátkovlnnom konci až po nízkoenergetické rádiové vlny na dlhovlnnom konci.
Gama žiarenie
Žiarenie gama objavil francúzsky chemik a fyzik Paul Ulrich Villard v roku 1900 pri štúdiu uránu. Spočiatku sa myslelo, že žiarenie gama-γ má časticovú povahu, rovnako ako alfa-α a beta-β. Britský fyzik William Henry Bragg v roku 1910 ukázal jeho vlnový charakter tým, že ionizuje plyn obdobne ako röntgenové žiarenie. V roku 1914 Ernest Rutherford a Edward Andrade dokázali zmeraním jeho vlnovej dĺžky pomocou röntgenovej kryštálografie, že žiarenie gama je druh elektromagnetického žiarenia. Pomenovanie „žiarenie gama“ zaviedol Ernest Rutherford.
Je to elektromagnetické vlnenie, podobné ako rádiové vlny alebo viditeľné svetlo, s vlnovou dĺžkou kratšou ako 0,001 nanometra. Je najprenikavejšou časťou jadrového žiarenia. Tvorí ho prúd fotónov - častíc bez náboja, ktoré sa rozlišujú jedine svojou energiou a pohybujú sa rýchlosťou svetla. Energia fotónov tvoriacich gama žiarenie je milión i miliardu krát väčšia ako energia fotónov tvoriacich viditeľné svetlo. Energia fotónov sa vyjadruje v elektronvoltoch (eV). V magnetickom ani v elektrickom poli nemení smer svojho postupu. Gama žiarenie často vzniká spolu s alfa či beta žiarením pri rádioaktívnom rozpade jadier atómov.
Rozdiel medzi RTG žiarením a gama žiarením je v tom, že gama žiarenie pochádza z atómového jadra, preto ma zvyčajne vyššiu energiu než RTG žiarenie, ktoré má svoj pôvod v elektrónovom obale atómu. GAMA PREMENA je samovoľná premena atómov, pri ktorej sa nemení nukleonové ani protónové číslo. Pri vysielaní gama žiarenia prechádza atómové jadro z energeticky nestabilného stavu na izomer, ktorý je stabilný alebo sa ďalej premieňa - vyžarovanie radioaktívneho žiarenia sa líši svojou povahou (alfa,beta,gama) ,ďalej energiou žiarenia, polčasom odpadu a vhodnosťou daného prvku pre určitú metódu.
Žiarenie gama je pre živé organizmy nebezpečné. Spôsobuje podobné poškodenia ako röntgenové žiarenie: popáleniny, rakovinu, mutácie. Preto je nutné sa pred účinkami gama žiarenia chrániť. Poškodzuje orgány živých organizmov pri zvýšených dávkach. Dávky sa merajú v Grayoch (1 Gy = J/kg). Ožiarenie nad 1 Gy spôsobuje akútny radiačný syndróm alebo akútnu chorobu z ožiarenia. Prejavuje sa poškodením tkanív a buniek v tele, ktoré sa intenzívne delia.
Na pohltenie žiarenia gama γ je potrebné veľkú masu materiálu. Najvhodnejšie sú materiály s vysokým atómovým číslom a vysokou hustotou. Čím energetickejšie je žiarenie, tým hrubší materiál na tienenie je potrebný. Žiarenie gama reaguje s materiálmi troma hlavnými spôsobmi:
- Fotoelektrickým javom
- Comptonovým javom
- Vznikom elektrón - pozitrónového páru
Fotoelektrický jav vzniká, keď fotón γ interaguje s elektrónom na orbite atómu a odovzdá mu všetku energiu, čo elektrónu umožní opustiť atóm. Kinetická energia uvoľneného elektrónu sa rovná energii fotónu γ.
Comptonov jav je interakcia fotónu s voľným, alebo slabo viazaným orbitálnym elektrónom, pri ktorom časť energie fotónu umožní únik elektrónu z atómu a zvyšok energie je vyžiarený v podobe menej energetického fotónu.
Vznik elektronu - pozitronového páru nastáva pri prelete fotónu v dosahu coulombovskej sily jadra.
a) VYUŽITIE RÁDIOAKTIVITY V PRIEMYSLE
- meranie hrúbky materiálu
- meranie vlhkosti a hustoty látok
- meranie koncentrácie látok
- meranie polohy
- zisťovanie kvality materiálov
- konzervácia potravín
- dezinfekcie odpadových vôd
b) VYUŽITIE RÁDIOAKTIVITY V MEDICÍNE
- ožarovanie nádorov
- sterilizácia nástrojov a materiálu
- sledovanie krivých procesov a látkovej výmeny
c) VYUŽITIE RÁDIOAKTIVITY VO VEDE
- uhlíková metóda určovania veku organických nálezov
- ochrana drevených pamiatok pred škodcami
- sledovanie fotosyntézy rastlín
- sterilizácia medziplanetárnych sond
- sledovanie príjmu živín rastlinami
