2013年3月9日 星期六

「輻射」是什麼?


以下是將維基的資料整理後的文章,僅摘其大概介紹,延伸閱讀使用連結外連。
然後就是……字詞都蠻接近的,化學跟物理好難。(淚
(話雖如此還是考得比英文好(噴)
。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。



輻射指的是能量以或是次原子粒子(指比原子還小的粒子)移動的型態傳送。
一般可依其能量的高低電離物質的能力分類為電離輻射非電離輻射


擁有足夠高能量的輻射可以把原子電離。電離作用可以引致癌症,機率取決於輻射劑量率及接受輻射生物之感應性。α、β、γ輻射及中子輻射均可以加速至足夠高能量電離原子。




它的能量亦散失得較快,穿透能力是眾多電離輻射中最弱的,人類的皮膚或一張紙已能隔阻α粒子。但由於電離能力很強,所以它對生物所造成的危害並不下於其他輻射。
在人體外部不構成危險。然而,釋放α粒子的物質(等等)一旦被吸入或注入,能直接破壞內臟的細胞。快速衰變的重金屬型毒藥就是利用α粒子的毒性作為下毒基礎。
參見亞歷山大·瓦爾傑洛維奇·利特維年科被下毒案。(利特維年科遭遇的可能是歷史上最昂貴的投毒——價值三千萬歐元的釙-210,創造了另類的金氏世界紀錄。


當放射性物質發生β衰變,所釋出的高能量電子,其速度可達至光速的90%
負β粒子由高能電子組成。此高能電子可穿透數厘米厚金屬。
正β粒子由正電子組成。由於正電子是反粒子,正β粒子可與物質湮滅,生成伽瑪射線。




具有極強之穿透能力及帶有高能量。可被高原子數之原子核阻停,例如乏鈾
容易造成生物體細胞內細胞突變、造血功能缺失、癌症等疾病。
因能殺死細胞,所以也可以作醫療之用,殺死癌細胞。
當人類觀察太空時,看到的為「可見光」,然而電磁波譜的大部份是由不同輻射組成,大部份單靠肉眼無法看到。通過探測伽瑪射線能提供肉眼所看不到的太空影像。
在太空中產生的伽瑪射線是由恆星核心的核融合產生的,因為無法穿透地球大氣層,只能在太空中被探測到。



中子可根據其速度而被分類。高能(高速)中子具電離能力,深入穿透物質。
中子是唯一一種能使其他物質帶放射性之電離輻射。此過程被稱為「中子激發」。
「中子激發」被醫療界,學術界及工業廣泛應用於生產放射性物質。
高能中子可以在空氣中行進極長距離。中子輻射需要以富有核之物質掩蔽,例如混凝土和水。核反應爐是常見之中子放射源,以作為有效之中子掩蔽物。



波粒二象性(指微觀粒子有時顯示出波動性,有時又顯示出粒子性)的電磁波。
最初用於醫學成像診斷(檢查人體結構)和 X射線結晶學。也是游離輻射等這一類對人體有危害的射線。


【非電離輻射】
能量較電離輻射弱,不會電離物質,而會改變分子或原子之旋轉,振動或價層電子軌態。非電離輻射對生物活組織的影響近年才開始被研究。

中子輻射
由自由中子所組成,可由自發感應產生的核裂變、核聚變或其他核反應產生。中子非電離輻射不會電離原子,但可與不同元素之原子核撞擊,進行「中子激發」,產生不穩定同位素,使物質具放射性。

電磁波(電磁輻射,簡稱EMR)
載體為光子,不需要依靠介質傳播,在真空中的傳播速度為光速。
依頻率或波長分為不同類型,這些類型包括從低頻率到高頻率包括:無線電波(訊號)、微波太赫茲輻射紅外線可見光紫外線X射線伽瑪射線。(其中,X射線和伽瑪射線為電離輻射。)
只要是本身溫度大於絕對零度(−273.15℃)的物體,都可以發射電磁輻射,而世界上並不存在溫度等於或低於絕對零度的物體。因此,人們周邊所有的物體時刻都在進行電磁輻射。儘管如此,只有處於可見光頻域以內的電磁波,才可以被人們肉眼看到。

黑體輻射
是指由理想放射物放射出來的輻射,在特定溫度及特定波長放射最大量之輻射,能量按波長的分布僅與溫度有關。在現實上黑體輻射是不存在的,只有非常近似的黑體,好比在一顆恆星或一個只有單一開口的空腔(用於產生黑體輻射的實驗室裝置)之中。
黑體是可以吸收全部吸收外來的電磁輻射的物體,不會反射任何輻射,故黑體是絕對黑色的。
所謂黑體輻射其實就是光和物質達到平衡所表現出的現象:物質達到平衡,所以可以用一個溫度來描述物質的狀態。而描述這關係的便是普朗克分佈(Plank distribution)。
♦參見3K背景輻射(CMBR)


。。。。。游離輻射。。。。。

★ 人造輻射與用途
醫療領域:X光檢驗,癌症治療
工程領域:核能發電、靜電消除,非破壞性檢驗
軍事領域:利用核武器製造大量的游離輻射。因為高量的游離輻射對人體有害,阻延新陳代謝中舊有壞細胞之凋亡與停止分裂,從而會導致癌症、不孕、基因突變等生物細胞異常情況。

★ 天然輻射
一些天然核素會自然發出遊離輻射,例如鐳、鈽等核素。正常的生活環境下,也會有少量的游離輻射,稱背景輻射,是由自然界的氡氣產生。

★ 危害性與輻射的作用方式
游離輻射對人體的危害性極大,因為一般游離輻射是看不到的,而具有放射性的微塵極其細小不易被察覺,因而人們常會在不知不覺中被過量照射或吸入大量放射微塵,在短時間內過量照射或吸入大量放射微塵會引起急性放射病;而放射性核素長期超量蓄積在體內,可引起慢性放射病。
外照射:游離輻射在人體外的輻射源對人體產生作用。
內照射:放射性核素進入人體,直接對人體內部產生作用。

★ 游離輻射的一般接觸機會
核工業系統:放射性物質開採、冶煉、核電站、核反應爐。
射線發生器生產和使用:加速器、醫療X光檢驗。
放射性核素生產和使用:科研實驗。
天然放射性核素伴生:稀土礦。

♦參見:
三哩島核泄漏事故(1979年3月28日美國 賓夕法尼亞州 薩斯奎哈納河)
車諾比核事故(1986年4月26日蘇聯烏克蘭車諾比核電廠)
福島第一核電站事故(2011年3月11日本福島縣)


其他詞彙

★ 熱輻射
是一種物體用電磁輻射的形式把熱能向外散發的熱傳方式。不依賴任何外界條件而進行,是熱的三種主要傳導方式之一。
★ 契忍可夫輻射
是介質中運動的物體速度超過該介質中光速時發出的一種以短波長為主的電磁輻射,其特徵是藍色輝光。
★ 霍金輻射
是以量子效應理論推測出的一種由黑體散發出來的熱輻射。由史蒂芬·霍金提出,能說明如何降低黑洞的質量而導致黑洞蒸散的現象。霍金的分析馬上就成為第一個能令人信服的量子引力理論,不過目前還沒有實際觀察到霍金輻射的存在。
★ 香蕉等效劑量(Banana equivalent dose):
理論上所有的香蕉都擁有天然放射性物質鉀-40/Potassium-40。
許多食物都擁有類似的天然放射性物質,例如土豆、葵花子、堅果,肉類、牛奶,以及大米中都含有類似物質。隨著人們食用,平日這些放射性同位素便被攝入體內。
但是他們對人體並沒有害處,因為這跟各種科學因素有關。
(有據說一次性吃下200根香蕉,才會對人體有害,還要看不同的化學反應。)
例如:經過輻射的約350ml牛奶(12fl.oz)中含的放射性,就等於1/75 香蕉等效劑量。


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