Применение гамма излучение в медицине

Виды лучевой терапии

Применение гамма излучение в медицине

Радиотерапия (или лучевая терапия) — это лечение ионизирующими излучениями (ИИ). Для этой цели в зависимости от локализации болезненного процесса и его характера используют различные источники ионизирующего излучения.

Гамма-излучение может проникать в ткани на любую глубину и даже проходить через все тело, в то время как бета-частицы могут проникать в ткани только на глубину 2 – 5 мм, а альфа-частицы – на глубину до 100 микрон. Рентгеновское излучение отличается от гамма-излучения большей длиной волны, а рентгенотерапия – соответственно меньшей проникающей способностью.

  Также в последнее время перспективным считаются такие новые направления, как нейтронная терапия, протонная терапия и пи-мезонная терапия.

Рис. 1: Сравнительная доза эффективного воздействия при облучении ткани электромагнитным излучением, альфа-частицами, протонами и нейтронами (виден пик Брэгга для альфа-частиц и протонов). 

В зависимости от того, какой вид ионизационного излучения используется, выделяют следующие виды лучевой терапии.

Альфа-терапия – вид лучевой терапии, при котором лечение осуществляется путем воздействия на организм альфа-излучения. Для альфа-терапии применяют некоторые короткоживущие или быстро выделяющиеся из организма изотопы (радон, дочерние продукты торона).

Осуществляют альфа-терапию в виде радоновых ванн (общих и местных), питья радоновой воды, микроклизм, орошений, вдыхания воздуха, обогащенного радоном, а также наложением на определенные участки кожи больного радиоактивных повязок (марлевые аппликаторы с дочерними продуктами торона) или мазей и растворов с торием.

Альфа-терапевтические процедуры имеют широкий спектр применения. Так, они благотворно влияют на центральную и вегетативную нервные системы, эндокринные железы, сердечно-сосудистую систему.

Они оказывают успокоительное, обезболивающее и противовоспалительное действие. Однако альфа-терапия противопоказана при злокачественных опухолях, туберкулезе, некоторых заболеваниях крови, при беременности.

В России альфа-терапию применяют, например, на курортах в Пятигорске.

Бета-терапия — также один из методов лучевой терапии, лечебный эффект которой основан на биологическом действии бета-частиц, поглощенных в патологически измененных тканях. В качестве источников излучения используются различные радиоактивные изотопы, распад которых сопровождается испусканием бета-частиц.

Бета-терапия может быть внутритканевой, внутриполостной и аппликационной. Так аппликационную бета-терапию применяют при капиллярных ангиомах, а также некоторых хронических воспалительных заболеваниях глаз.

Для этого на пораженные участки накладываются аппликаторы, на которых равномерно распределены радиоактивные изотопы фосфора (Р32), таллия (Tl204) и др.

При радиорезистентных опухолях показана внутритканевая бета-терапия.  Внутритканевую бета-терапию осуществляют, вводя в ткани, подлежащие облучению, коллоидные радиоактивные растворы золота (Au188), иттрия (Y90), серебра (Ag111) или штифты длиной 3—4 мм с изотопом Au198 или Y90.

Метод внутриполостной бета-терапии наибольшее распространение получил при первичном или вторичном опухолевом поражении плевры или брюшины. При этом методе в брюшную или плевральную полость вводят коллоидные растворы Au198.

Рентгенотерапия. При этом виде лучевой терапии с лечебной целью используется рентгеновское излучение с энергией от 10 до 250 кэв. При этом с увеличением напряжения на рентгеновской трубке увеличивается энергия излучения и вместе с этим его проникающая способность в тканях возрастает.

Так, короткофокусная или близко-дистанционная рентгенотерапия с энергией излучения от 10 до 60 кэВ используется для облучения с малых расстояний (до 6—7,5 см) и лечения относительно поверхностных поражений кожи и слизистых оболочек.

Глубокая или дальне-дистанционная рентгенотерапия с энергией излучения от 100 до 250 кэВ – для облучения с расстояния от 30 до 60 см глубоко расположенных патологических очагов.

Средне-дистанционную рентгенотерапию используют главным образом при заболеваниях неопухолевой природы.

Гамма-терапия. Энергетические диапазоны рентгеновского излучения и гамма-излучения перекрываются в широкой области энергий.

Оба типа излучения являются электромагнитным излучением и при одинаковой энергии фотонов — эквивалентны.

Различие лежит в способе возникновения — рентгеновские лучи испускаются при участии электронов (либо в атомах, либо свободных) в то время как гамма-излучение испускается в процессах девозбуждения атомных ядер.  

Этот вид лучевой терапии применяется при лечении как злокачественных, так и доброкачественных (последнее – реже) опухолей.

В зависимости от опухоли (расположение, гистология) могут быть использованы как контактные (радиоактивные препараты соприкасаются с тканями; в частности, к таким методам относится аппликационная гамма-терапия, при которой на опухоль накладывается специальная пластинка с радиоактивными препаратами, расположенными в определенном порядке), так и дистанционные (облучение производится с расстояния) методы.

Одно из направлений гамма-терапии – гама-нож. Здесь речь идет уже не о собственно терапии, а скорее хирургии, поскольку опухоль уничтожается целиком (отсюда и  название – гамма-нож). При таком виде гамма-терапии используются источники гамма-излучения высокой интенсивности.

Так, в качестве таких источников выступают, например, мощные кобальтовые пушки, источником излучения в которых является радионуклид  60Co .

Применение гамма-излучения высокой энергии позволяет подводить к глубоко расположенным опухолям значительно большие дозы, чем при использовании рентгеновского излучения.

Нейтронная терапия — вид лучевой терапии, осуществляемый с помощью нейтронного излучения. Метод основан на способности нейтронов захватываться ядрами атомов с последующим превращением и испусканием α-, β- и γ-квантов, которые оказывают биологическое действие. При нейтронной терапии также используют дистанционное, внутриполостное и внутритканевое облучение.

К дистанционному облучению относится, например, так называемая нейтрон-захватная терапия. В этом случае терапевтический эффект проявляется в результате захвата тепловых или промежуточных нейтронов (энергия ниже 200 кэВ) ядрами предварительно накопленных в опухоли стабильных изотопов (например, 10В), которые под влиянием захваченных нейтронов подвергаются радиоактивному распаду.

Нейтронная терапия является наиболее перспективным методом лечения больных с тяжелыми радиорезистентными (т.е. устойчивыми, нечувствительными к воздействию ионизирующего излучения) формами.

К таким формам относятся, например, распространенные опухоли головы и шеи, в том числе слюнных желез, саркомы мягких тканей, рецидивные и метастатические опухоли, некоторые формы опухолей головного мозга.

Протонная терапия – вид лучевой дистанционной терапии, основанный на использовании протонов, ускоренных до больших энергий (50—1000 МэВ) на синхрофазотронах и синхротронах.

В отличие от других используемых в лучевой терапии видов излучения пучки протонов обеспечивают уникальное распределение дозы по глубине.

Максимум дозы сосредоточен в конце пробега (то есть в облучаемом патологическом очаге – мишени), а нагрузка на поверхности тела и по пути к мишени минимальна.

Кроме того, полностью отсутствует лучевая нагрузка за мишенью. И, наконец, почти полностью отсутствует рассеяние излучения в теле больного.

Такой вид терапии позволяет облучать патологический очаг малых размеров (офтальмо-онкология, радио-нейрохирургия). Кроме того, благодаря данному методу появилась возможность облучать новообразования, расположенные практически вплотную к критическим радиочувствительным органам и структурам, значительно снижая их облучение.

Пи-мезонная терапия – новейший метод лучевой терапии, основанный на использовании отрицательных пи-мезонов — ядерных частиц, генерируемых на специальных установках. Пи-мезоны обладают благоприятным дозовым распределением, а также более высокой биологической эффективностью на единицу дозы. Клиническое применение пи-мезонов осуществляется в США и Швейцарии.

Источник: http://rb.mchs.gov.ru/about_radiation/Radiacija_i_zdorove_cheloveka/O_radiacii_dostupnim_jazikom/item/5249

Гамма лучи: сферы применения, вред от излучения

Применение гамма излучение в медицине

Вредным влиянием обладают не только рентгеновские лучи, но и гамма-излучение, которое по природе проявления напоминает свет. Особенностью гамма-потока является короткая длина волны, но, несмотря на это, лучи обладают сильным токсическим и травмирующим действием на все живые организмы.

Гамма-излучение губительно для жизни.

Когда произошло открытие

Открытие было совершено А. Беккерелем в 1896 г., когда он изучал взаимосвязь рентгеновских лучей с люминесценцией. Для проверки догадок ученый использовал химические соединения, среди которых была соль урана, светящаяся в темноте. Он подержал ее под лучами солнца и поместил в шкаф на фотопластину, упакованную в светонепроницаемую пленку.

После ее проявления Беккерель увидел точное изображение куска соли. С помощью люминесценции засветить бумагу было нельзя, поэтому ученый сделал вывод, что это произошло из-за рентгеновских лучей.

Так было впервые зафиксировано явление радиоактивности. Немного позднее Беккерелем было сделано сообщение в Академии наук в Париже об излучении при фосфоресценции. Через некоторое время в его открытие были внесены изменения. Этому послужило следующее событие.

Когда ученый в плохую погоду поместил соединение урана, не подвергающееся облучению, на фотопластину, его структура отразилась на снимке четко.

О своих исследованиях Беккерель рассказал позднее. В его работе была информация о радиации фосфоресцирующих тел. Затем ученый проводил много опытов с различными веществами, оставляющими след на пластине, и поделился теориями и знаниями с супругами Кюри, открывшими новые элементы — радий и полоний.

Последующие опыты и исследования привели к тому, что в 1900 г. Поль Виллар открыл гамма-излучение при исследовании радия. Термин гамма-лучи впервые был использован Э. Резерфордом в 1903 г. Позднее он и Э. Андраде доказали электромагнитную природу гамма-потока.

Свойства гамма-излучения

В гамма-лучах, представляющих собой поток высокоэнергетических квантов или фотонов (гамма-кванты), нет заряженных частиц, поэтому магнитные и электрические поля их не отклоняют.

Излучение обладает высокой проникающей способностью при равных энергетических показателях и других условиях. Ионизация атомов вещества вызвана гамма-квантами.

При прохождении потоков через вещества наблюдаются такие процессы, как:

  1. Ядерный фотоэффект, обеспеченный выбиванием нуклонов из ядра гамма-квантом при энергии больше нескольких десятков МэВ.
  2. Фотоэффект, при котором электрон оболочки атома поглощает энергетический поток гамма-кванта и покидает атом.
  3. Эффект возникновения пар, при котором происходит распад радиоактивных ядер элементарных частиц (переход) гамма-кванта в позитрон и электрон в электрическом поле ядра.
  4. Комптон-эффект — гамма-квант рассеивается от взаимодействия с электроном, что приводит к образованию гамма-кванта с меньшей энергией и способствует высвобождению электрона и ионизации атома.

Художественная иллюстрация: ядро атома испускает гамма-квант.

Для изучения характеристик твердых тел используется наблюдение эффектов, связанных с влиянием внешних факторов на свойства ядерного радиоактивного излучения.

Основные источники

Организм человека постоянно подвергается радиоактивному воздействию. Около 80% отводится космическим лучам. Естественная радиация происходит из-за 60 радиоактивных элементов, находящихся в почве, воздухе и воде. К основным источникам природного излучения относят инертный газ радон, который исходит из горных пород и земли.

Радиоактивные волны получают путем соударения электронов с большой энергией от ускорителей с пучками видимого света, создаваемого лазером. Часть радионуклидов поступает с едой.

Распространенными источниками гамма-лучей стали:

  • ридионуклиды, используемые в легкой промышленности и сельском хозяйстве;
  • стройматериалы;
  • медицинские аппараты;
  • аварии, взрывы и выбросы на радиохимических заводах;
  • радиохимическая промышленность.

На радиоактивный фон влияет географическое положение. В некоторых областях радиация превышает допустимые нормы в сотни раз.

Частота и скорость

На шкале электромагнитных волн гамма-излучение располагается рядом с рентгеновскими лучами, но имеет такую волну, длина которой составляет < 2⋅10−10 м, а частота > 3.1018 Гц.

Сферы применения гамма-излучения

Гамма-лучи применяют в разных областях. При тяжелых патологиях, которые разрушают клетки организма, используют свойство изменять структуру молекул и атомов. Для лечения онкологии излучение незаменимо. Оно способствует разрушению аномальных клеток и прекращает их быстрое разрастание.

В некоторых случаях активное увеличение количества раковых клеток остановить нельзя и помогают лишь гамма-лучи, уничтожающие новообразования. С помощью излучения уничтожают патогенную микрофлору и различные потенциально опасные загрязнения.

Гамма-излучение применяют в медицине.

Радиоактивные лучи используют для стерилизации медицинских приборов и инструментов. Этот вид радиации подходит для обеззараживания некоторых продуктов.

Радиоактивное излучение применяется при просвечивании цельнометаллических изделий в косметической и других отраслях промышленности.

Способ позволяет обнаружить скрытые дефекты. Методику рекомендуется использовать в производстве с предельным контролем за качеством деталей.

Ученые лучами проводят измерение глубины бурения и получают сведения о возможном залегании пород.

Излучение применяют в селекции. Для получения мутаций в геноме отобранные растения подвергаются дозированному облучению. Этим методом селекционерам удается получить новые разновидности растений с необходимыми свойствами.

Радиоактивный поток помогает определить скорость искусственных спутников и космических аппаратов. Лучи, посланные в космос, дают шанс определить расстояние и смоделировать маршрут летательных аппаратов.

В настоящее время гамма-лучи применяются в различных сферах жизни.

Вред гамма-лучей

Радиоактивные лучи отличаются повышенной проникающей способностью. Чтобы задержать их, потребуется стена из свинца толщиной больше 5 см. Кожа и прочие механизмы защиты живых существ не препятствуют проникновению радиоактивного потока. Он попадает в организм, разрушая все структуры.

Атомы и молекулы, подвергшиеся воздействию, становятся источником излучения и способствуют ионизации других клеток.

Эти процессы приводят к тому, что одни вещества преобразуются в другие. Клетки меняют геном. Остатки старых структур, которые стали не нужными при строительстве новых клеток, начинают отравлять организм.

Опасность гамма-лучей кроется в том, что живые существа не ощущают смертельного излучения и не имеют специфической защиты от него.

Наибольший вред радиоактивные волны наносят половым клеткам, в которых содержатся молекулы ДНК. Но однократное воздействие лучей незначительной дозы не разрушит существенно живые клетки. По этой причине их и стали применять в разных отраслях деятельности человека.

Влияние гамма-излучения на человека.

Способы защиты от излучения

Существенным элементом заражения природный фон не станет. Для защиты используют специальные убежища. Подвал, расположенный в доме, сможет ослабить воздействие лучей в 1000 раз.

Излучения можно избежать, если внимательно относиться к предметам с соответствующей маркировкой.

Снаружи эти элементы не опасны, но при повреждении вредны.

Источник: https://OtravlenieNet.ru/izluchenie/chto-takoe-gamma-izluchenie.html

Что такое гамма-излучение и чем оно опасно?

Применение гамма излучение в медицине

О вреде рентгенологического исследования знают многие. Есть и такие, кто слышал об опасности, которую представляют лучи из гамма-категории. Но далеко не все в курсе, что такое гамма-излучение и какую конкретно опасность оно таит.

Среди многочисленных видов электромагнитного излучения существуют гамма-лучи. О них обыватели знают гораздо меньше, чем о рентгеновском излучении. Но это не делает их менее опасными. Главной особенностью этого излучения считается небольшая длина волны.

По своей природе они похоже на свет. Скорость их распространения в пространстве идентичная световой, и составляет 300 000 км/сек. Но из-за своих особенностей такое излучение несет сильное токсическое и травмирующее воздействие на все живое.

Главные опасности гамма-излучения

Основными источниками гамма-облучения числятся космические лучи. Также на их образование влияет распад атомных ядер различных элементов с радиоактивной составляющей и несколько других процессов. Вне зависимости от того, каким конкретно способом излучение попало на человека, оно всегда несет идентичные последствия. Это сильное ионизирующее воздействие.

Физики отмечают, что самые короткие волны электромагнитного спектра имеют самую большую энергетическую насыщенность квантов. Из-за этого гамма-фон получил славу потока с большим энергетическим запасом.

Его влияние на все живое заключается в следующих аспектах:

  • Отравление и повреждение живых клеток. Вызвано это тем, что проникающая способность гамма-излучения отличается особенно высоким уровнем.
  • Круговорот ионизации. По пути движения луча разрушенные из-за него молекулы начинают активно ионизировать следующую порцию молекул. И так до бесконечности.
  • Трансформация клеток. Разрушенные подобным образом клетки вызывают сильные изменения в различных ее структурах. Получившийся результат негативно сказывается на организме, превращая здоровые компоненты в яды.
  • Рождение мутированных клеток, которые не способны исполнять возложенные на них функциональные обязанности.

Но главной опасностью такого типа излучения считается отсутствие у человека особого механизма, направленного на своевременное обнаружение таких волн. Из-за этого человек может получить смертельную дозу облучения и даже сразу не понять этого.

Все органы человека по-разному реагируют на гамма-частицы. Некоторые системы справляются лучше других за счет сниженной индивидуальной чувствительности к столь опасным волнам.

Хуже всего такое воздействие сказывается на кроветворной системе. Объясняется это тем, что именно тут присутствуют одни из наиболее быстро делящихся клеток в организме. Также от такого облучения сильно страдают:

  • пищеварительный тракт;
  • лимфатические железы;
  • половые органы;
  • волосяные фолликулы;
  • структура ДНК.

Проникнув в структуру цепочки ДНК, лучи запускают процесс многочисленных мутаций, сбивая природный механизм наследственности. Далеко не всегда врачи могут сразу определить, в чем причина резкого ухудшения самочувствия больного. Происходит это за счет длительного латентного периода и способности облучения накапливать вредоносное действие в клетках.

Области применения гамма-излучения

Разобравшись с тем, что такое гамма-излучение, людей начинает интересовать сфера использования опасных лучей.

Согласно последним исследованиям, при неконтролируемом стихийном воздействии излучения из гамма-спектра последствия дают о себе знать нескоро. В особо запущенных ситуациях облучение может «отыграться» на следующем поколении, не имея видимых последствий для родителей.

Несмотря на доказанную опасность таких лучей, ученые все равно продолжают использовать это излучение в промышленных масштабах. Зачастую его применение встречается в таких отраслях:

  • стерилизация продуктов;
  • обработка медицинского инструментария и техники;
  • контроль над внутренним состоянием ряда изделий;
  • геологические работы, где требуется определить глубину скважины;
  • космические исследования, где нужно произвести замер расстояния;
  • культивирование растений.

В последнем случае мутации сельскохозяйственных культур позволяют использовать их для выращивания на территории стран, изначально к этому не приспособленных.

Применяются гамма-лучи в медицине при лечении различных онкологических заболеваний. Метод получил название лучевой терапии. Он направлен на то, чтобы максимально сильно воздействовать на клетки, которые делятся особо быстро.

Но помимо утилизации таких вредных для организма клеток происходит убийство сопутствующих здоровых клеток. Из-за такого побочного эффекта врачи многие годы пытаются отыскать более результативные лекарства для борьбы с раком.

Но существуют такие формы онкологии и сарком, от которых избавиться любым другим известным науке методом не получится. Тогда и назначается лучевая терапия, чтобы в сжатые сроки подавить жизнедеятельность патогенных опухолевых клеток.

Другие сферы использования излучения

Сегодня энергия гамма-излучения изучена достаточно хорошо, чтобы понимать все сопутствующие риски. Но еще лет сто назад люди относились к такому облучению более пренебрежительно. Их познания в свойствах радиоактивности были ничтожно малы. Из-за такого незнания многие люди страдали от непонятных для докторов прошлой эпохи болезней.

Встретить радиоактивные элементы можно было в:

  • глазури для керамики;
  • ювелирных украшениях;
  • старинных сувенирах.

Некоторые «приветы из прошлого» могут нести в себе опасность даже сегодня. Особенно это касается частей устаревшего медицинского или военного оборудования. Их находят на территории заброшенных воинских частей, госпиталей.

Также огромную опасность представляет радиоактивный металлолом. Он может нести угрозу сам по себе, а может быть найден на территории с повышенной радиацией. Чтобы избежать скрытого воздействия от предметов металлолома, найденного на свалке, каждый объект нужно проверять со специальным оборудованием. Он может выявить его настоящий радиационный фон.

В «чистом виде» наибольшую опасность гамма-излучение представляет из таких источников:

  • процессы в космическом пространстве;
  • опыты с распадом частиц;
  • переход ядра элемента с высоким содержанием энергии в состоянии покоя;
  • движении заряженных частиц в магнитном поле;
  • торможении заряженных частиц.

Первооткрывателем в области изучения гамма-частиц стал Поль Виллар. Этот французский специалист в сфере физических изысканий заговорил о свойствах излучения гамма-лучей еще в 1900 году. Натолкнул его на это эксперимент по изучению особенностей радия.

Как защититься от вредоносного излучения?

Чтобы защита зарекомендовала себя в качестве действительно эффективного блокиратора, нужно подходить к ее созданию комплексно. Причина тому – естественные излучения электромагнитного спектра, которые окружают человека постоянно.

В обычном состоянии источники подобных лучей считаются относительно безвредными, так как их доза минимальна. Но помимо затишья в окружающей среде существуют и периодические всплески облучения. Жителей Земли от космических выбросов защищает удаленность нашей планеты от других. Но спрятаться от многочисленных атомных электростанций у людей не получится, ведь они распространены повсеместно.

Оборудование таких учреждений несет особую опасность. Ядерные реакторы, а также различные технологические контуры представляют угрозу для среднестатистического гражданина. Ярким тому примером выступает трагедия на Чернобыльской АЭС, последствия которой всплывают до сих пор.

Чтобы свести к минимуму влияние гамма-излучения на организм человека на особо опасных предприятиях, была введена собственная система безопасности. Она включает в себя несколько основных пунктов:

  • Ограничение по времени нахождения вблизи опасного объекта. Во время операции по ликвидации последствий на ЧАЭС каждому ликвидатору предоставлялось всего несколько минут для проведения одного из многочисленных этапов общего плана по устранению последствий.
  • Ограничение по расстоянию. Если позволяет ситуация, то все процедуры должны производиться в автоматическом режиме максимально удаленно от опасного объекта.
  • Наличие защиты. Это не только специальная форма для работника особо опасного производства, но и дополнительные защитные барьеры из разных материалов.

В качестве блокиратора для таких барьеров выступают материалы с повышенной плотностью и высоким атомным номером. Среди наиболее распространенных принято называть:

  • свинец,
  • свинцовое стекло,
  • стальной сплав,
  • бетон.

Лучше всего себя зарекомендовал на этом поприще свинец. Он обладает наиболее высокой интенсивностью поглощения γ-лучей (так называют гамма-лучи). Самым результативным сочетанием считается использование совместно:

  • свинцовой пластины толщиной в 1 см;
  • бетонной прослойки 5 см по глубине;
  • водной толщи глубиной 10 см.

Все вместе это позволяет снизить излучение в два раза. Но полностью от него избавиться все равно не получится. Также свинец невозможно использовать в среде повышенных температур. Если в помещении постоянно держится режим высокой температуры, то легкоплавкий свинец делу не поможет. Его необходимо заменить дорогостоящими аналогами:

Все сотрудники предприятий, где поддерживается высокая гамма-радиация, обязаны носить регулярно обновляющуюся спецодежду. Она содержит в себе не только свинцовый наполнитель, но и резиновое основание. При необходимости костюм дополняют противорадиационные экраны.

https://www.youtube.com/watch?v=up5HoSudH_I

Если же радиация накрыла большой участок территории, то лучше сразу спрятаться в специальное укрытие. Если его поблизости не оказалось, можно воспользоваться подвалом. Чем толще стена такого подвала, тем ниже вероятность получить высокую дозу радиации.

Источник: https://medtox.net/radioaktivnoe-izluchenie/elektromagnitnye-volny-chto-takoe-gamma-izluchenie-i-ego-vred

Гамма-излучение — Опасность излучения и методы защиты, волновые свойства, советы специалистов

Применение гамма излучение в медицине

Гамма-излучением называется одна из коротковолновых разновидностей электромагнитных излучений. Из-за крайне малой длины волны излучения гамма диапазона обладают выраженными корпускулярными свойствами, при этом волновые свойства практически отсутствуют.

Гамма ионизирующее излучение обладает мощнейшим травмирующим действием на живые организмы, и при этом его совершенно невозможно распознать органами чувств.

Оно относится к группе ионизирующих излучений, то есть способствует превращению устойчивых атомов различных веществ в ионы с положительным или отрицательным зарядом. Скорость гамма-излучения сопоставима со скоростью света. Открытие ранее неизвестных радиационных потоков было сделано в 1900 году французским учёным Вилларом.

Для названий радиоактивных излучений были использованы буквы греческого алфавита. Излучение, находящееся на шкале электромагнитных излучений после рентгеновского, получило название гаммы — третьей буквы алфавита.

Следует понимать, что границы между различными видами радиации, весьма условны.

Что такое гамма-излучение

Попробуем, избегая специфической терминологии, разобраться, что такое гамма ионизирующее излучение. Любое вещество состоит из атомов, которые в свою очередь включают в себя ядро и электроны. Атом, а тем более его ядро отличаются высокой устойчивостью, поэтому для их расщепления нужны особые условия.

Если эти условия каким-то образом возникают или получены искусственно, происходит процесс ядерного распада, который сопровождается выделением большого количества энергии и элементарных частиц.

В зависимости от того, что именно выделяется в этом процессе, излучения делятся на несколько видов. Альфа, бета и нейтронное излучение отличаются выделением элементарных частиц, а рентгеновские и гамма активный луч — это поток энергии.

Хотя, на самом деле, любое излучение, в том числе и излучение в гамма-диапазоне, подобно потоку частиц. В случае этого излучения частицами потока являются фотоны или кварки.

По законам квантовой физики, чем меньше длина волны, тем более высокой энергией обладают кванты излучения.

Так как длина волны гамма лучей очень мала, то можно утверждать, что энергия гамма излучения чрезвычайно велика.

Возникновение гамма-излучения

Источниками излучения в гамма-диапазоне являются различные процессы. Во вселенной существуют объекты, в которых происходят реакции. Результатом этих реакций является космическое гамма-излучение.

Основные источники гамма-лучей — это квазары и пульсары. Ядерные реакции с массивным выделением энергии и гамма-излучения также происходят в процессе преобразования звезды в сверхновую.

Гамма электромагнитное излучение возникает при различных переходах в области атомной электронной оболочки, а также при распаде ядер некоторых элементов. Среди источников гамма-лучей можно также назвать определённую среду с сильным магнитным полем, где элементарные частицы тормозятся сопротивлением этой среды.

Опасность гамма-лучей

В силу своих свойств радиация гамма-спектра обладает очень высокой проникающей способностью. Чтобы её задержать, нужна свинцовая стена толщиной не менее пяти сантиметров.

Кожные покровы и прочие защитные механизмы живого существа не являются препятствием гамма-излучению. Оно проникает прямо в клетки, оказывая разрушительное воздействие на все структуры. Облучённые молекулы и атомы вещества сами становятся источником излучения и провоцируют ионизацию других частиц.

В результате этого процесса из одних веществ получаются другие. Из них составляются новые клетки с другим геномом. Ненужные при строительстве новых клеток остатки старых структур становятся токсинами для организма.

Наибольшая опасность радиационных лучей для живых организмов, получивших дозу радиации, в том, что они не способны ощущать наличие в пространстве этой смертельной волны.

А также в том, что у живых клеток нет никакой специфической защиты от разрушительной энергии, которую несёт гамма ионизирующее излучение.

Наибольшее влияние этот вид радиации оказывает на состояние половых клеток, несущих молекулы ДНК.

Разные клетки организма по-разному ведут себя в гамма-лучах, и обладают разной степенью устойчивости к воздействию этого вида энергии. Однако ещё одним свойством гамма-излучения является кумулятивная способность.

Однократное облучение небольшой дозой не наносит непоправимого разрушительного воздействия на живую клетку. Именно поэтому радиационным излучениям нашлось применение в науке, медицине, промышленности и других областях человеческой деятельности.

Области применения гамма-лучей

Даже смертоносным лучам пытливые умы учёных нашли сферы применения. В настоящее время гамма-излучение используется в различных отраслях промышленности, идут на благо науки, а также успешно применяются в различных медицинских приборах.

Способность изменять структуру атомов и молекул оказалась на благо при лечении тяжёлых заболеваний, разрушающих организм на клеточном уровне.

Для лечения онкологических новообразований гамма-лучи незаменимы, так как способны разрушить аномальные клетки, и прекратить их стремительное деление. Иногда остановить аномальный рост раковых клеток невозможно ничем, тогда на помощь приходит гамма-излучение, где клетки уничтожаются полностью.

Применяется гамма ионизирующее излучение для уничтожения патогенной микрофлоры и различных потенциально опасных загрязнений. В радиоактивных лучах стерилизуют медицинские инструменты и приборы. Также данный вид радиации применяется для обеззараживания некоторых продуктов.

Гамма-лучами просвечивают различные цельнометаллические изделия для космической и других отраслей промышленности с целью обнаружения скрытых дефектов. В тех областях производства, где необходим предельный контроль за качеством изделий, этот вид проверки просто незаменим.

При помощи гамма-лучей учёные измеряют глубину бурения, получают данные о возможности залегания различных пород. Гамма-лучи могут быть использованы и в селекции. Строго дозированным потоком облучаются определённые отобранные растения, чтобы получить нужные мутации в их геноме. Таким способом селекционеры получают новые породы растений с нужными им свойствами.

С помощью гамма-потока определяются скорости космических аппаратов и искусственных спутников. Посылая лучи в космическое пространство, учёные могут определить расстояние и смоделировать путь космического аппарата.

Способы защиты

Земля обладает естественным механизмом защиты от космической радиации, это озоновый слой и верхние слои атмосферы.

Те лучи, которые, обладая огромными скоростями, проникают в защищённое пространство земли, не причиняют большого вреда живым существам. Наибольшую опасность представляют источники и гамма-радиация, полученная в земных условиях.

Самым главным источником опасности радиационного заражения остаются предприятия, где под контролем человека осуществляется контролируемая ядерная реакция. Это атомные электростанции, где производится энергия для обеспечения населения и промышленности светом и теплом.

Для обеспечения работников этих объектов принимаются самые серьёзные меры. Трагедии, произошедшие в разных точках мира, из-за утраты человеком контроля за ядерной реакцией, научили людей быть осторожными с невидимым врагом.

Защита работников электростанций

На предприятиях ядерной энергетики и производствах, связанных с использованием гамма-излучения, строго ограничивается время контакта с источником радиационной опасности.

Все сотрудники, имеющие служебную необходимость контактировать или находиться вблизи источника гамма-излучения, используют специальные защитные костюмы и проходят несколько ступеней очистки перед тем, как вернуться в «чистую» зону.

Для эффективной защиты от гамма-лучей используются материалы, обладающие высокой прочностью. К ним относятся свинец, высокопрочный бетон, свинцовое стекло, определённые виды стали. Эти материалы применяются в сооружении защитных контуров электростанций.

Элементы из этих материалов используются при создании противорадиационных костюмов для сотрудников электростанций, имеющих допуск к источникам радиации.

В так называемой «горячей» зоне свинец нагрузки не выдерживает, так как его температура плавления недостаточно высока. В области, где протекает термоядерная реакция с выделением высоких температур, используются дорогие редкоземельные металлы, например вольфрам и тантал.

Все люди, имеющие дело с гамма-излучением, обеспечиваются индивидуальными измерительными приборами.

Ввиду отсутствия естественной чувствительности к радиации, человек может воспользоваться дозиметром, чтобы определить, какую дозу радиации он получил за определённый период.

Нормальной считается доза, не превышающая 18-20 микрорентген в час. Ничего особенно страшного не произойдёт при облучении дозой до 100 микрорентген. Если человек получил такую дозу, могут проявиться последствия через две недели.

При получении дозы в 600 рентген человеку грозит смерть в 95% случаев в течение двух недель. Доза в 700 рентген смертельна в 100% случаев.

Из всех видов радиации именно гамма-лучи несут наибольшую опасность для человека. К сожалению, вероятность радиационного заражения существует для каждого. Даже находясь вдали от промышленных предприятий, производящих энергию посредством расщепления атомного ядра, можно подвергнуться опасности облучения.

История знает примеры таких трагедий.

Источник: https://otravlenie103.ru/izluchenie/gamma-izluchenie

Чем опасно гамма-излучение и способы защиты от него

Применение гамма излучение в медицине

Среди многообразия электромагнитных излучений, рядом с рентгеновскими лучами нашли себе «приют» очень короткие электромагнитные волны — это гамма-излучение. Имея ту же природу, что и свет, оно распространяется в пространстве с такой же скоростью 300 000 км/сек.

Однако ввиду его особых свойств, гамма-излучение оказывает сильнейшее отравляющее и травмирующее действие на живые организмы. Давайте выясним, что такое гамма-излучение, чем оно опасно и как защититься от него.

Чем опасно гамма-излучение

Источниками гамма-излучения являются космические лучи, взаимодействие и распад ядер атомов радиоактивных элементов и другие процессы. Приходя из далёких космических глубин или рождаясь на Земле, это излучение оказывает сильнейшее ионизирующее действие на человека.

В микромире существует закономерность, чем короче длина волны электромагнитного излучения, тем больше энергия у его квантов (порций). Поэтому можно утверждать, что гамма-излучение — это квантовый поток с очень большой энергией.

Чем же опасно гамма-излучение? Механизм разрушительного действия гамма-квантов заключается в следующем.

  1. Благодаря огромной проникающей способности «энергичные» гамма-кванты легко проникают в живые клетки, вызывая их повреждение и отравление.
  2. По пути своего движения они оставляют разрушенные ими молекулы (ионы). Эти повреждённые частицы ионизируют новую порцию молекул.
  3. Такая трансформация клеток вызывает сильнейшие изменения в её различных структурах. А изменившиеся или разрушенные составные части облучённых клеток разлагаются и начинают действовать как яды.
  4. Заключительным этапом является рождение новых, но дефектных клеток, которые не могут выполнять необходимые функции.

Опасность гамма-излучения усугубляется отсутствием у человека механизма способного ощутить это воздействие вплоть до смертельных доз.

Различные органы человека обладают индивидуальной чувствительностью к его воздействию.

Наибольшую уязвимость к атаке этого излучения проявляют быстро делящиеся клетки кроветворной системы, пищеварительного тракта, лимфатических желёз, половых органов, волосяных фолликул и структуры ДНК.

Проникшие в них гамма-кванты, разрушают слаженность всех процессов и приводят к многочисленным мутациям в механизме наследственности.

Особая опасность гамма-излучения заключается в его способности накапливаться в организме, а также наличие скрытого периода воздействия.

Где применяется гамма-излучение

При неконтролируемом, стихийном воздействии этого излучения последствия могут быть весьма тяжёлые. А учитывая, что оно обладает ещё и «инкубационным» периодом расплата может настигнуть через много лет и даже через поколения.

Однако пытливые умы учёных сумели найти многочисленные применения гамма-излучению:

  • стерилизация некоторых продуктов, медицинских инструментов и оборудования;
  • контроль за внутренним состоянием изделий (гамма-дефектоскопия);
  • определение глубины скважин в геологии;
  • точное измерение расстояний, преодолеваемых космическими аппаратами;
  • дозированное облучение растений позволяет получать их мутации, из которых затем отбирают высокопродуктивные сорта.

Как эффективный терапевтический метод лечения гамма-излучение применяется в медицине. Эта методика носит название лучевой терапии. В ней используется особенность гамма-излучения воздействовать в первую очередь на быстро делящиеся клетки.

Этот метод применяют для лечения рака, сарком в тех случаях, когда другие методы лечения неэффективны. Дозированное и направленное облучение позволяет подавить жизнедеятельность патологических клеток опухоли.

Где ещё встречается гамма-излучение

Сейчас мы знаем, что такое гамма-излучение и осознаём сопряжённые с ним опасности. Поэтому постоянно изыскиваем новые способы как защититься от него. Но столетие назад отношение к радиоактивности было более беспечным.

  1. старое медицинское оборудование

    Начиная с 1902 года радиоактивной глазурью покрывали предметы керамики и ювелирные украшения, с помощью подобных излучающих добавок изготавливали цветное стекло. Поэтому бережно хранимые старинные сувениры, могут являться миной замедленного действия.

  2. Немалую опасность могут таить предметы, найденные или приобретаемые на территории расформированных воинских частей, в старом медицинском или измерительном оборудовании.
  3. Многие рачительные хозяева находят в металлоломе незнакомые предметы, разбирают их из-за любопытства или в надежде найти им применение. Прежде чем взять такую вещицу в руки, попытайтесь узнать окружающий её радиационный фон.

Как защититься от гамма-излучения

Вся наша жизнь проходит на фоне естественных электромагнитных излучений. И вклад гамма-квантов в этот фон достаточно значителен. Однако, несмотря на их периодические всплески, вред их для живых организмов минимален.

Здесь землян спасают огромные расстояния от источников этих излучений. Совсем иное — земные источники. Особую опасность несут АЭС: их ядерные реакторы, технологические контуры и другое оборудование.

Организация защиты от гамма-излучения персонала на этих и других подобных объектах включает следующие мероприятия.

  1. Защиту временем, то есть ограничением времени работы. Ликвидаторам аварии на Чернобыльской АЭС на выполнение конкретной работы давалось несколько минут. Промедление вызывало дополнительную дозу облучения и тяжёлые последствия.
  2. Защиту расстоянием (от работающего до опасной зоны).
  3. Метод защиты барьером (материалом).

Для эффективной защиты от гамма-излучения используются материалы с большим атомным номером и высокой плотностью. Этим критериям удовлетворяют:

  • свинец;
  • бетон;
  • свинцовое стекло;
  • сталь.

Наилучшей интенсивностью поглощения γ-лучей обладает свинец. Пластинка свинца толщиной в 1 см, 5 см бетона и 10 см воды — ослабляют это излучение в два раза, однако, не являются для них непреодолимой преградой. Применение свинца в качестве защиты против воздействия гамма-излучения ограничивается его низкой температурой плавления. Поэтому в горячих зонах используют дорогие металлы:

Для изготовления защитной одежды сотрудников, работающих в зоне действия источников излучения или радиоактивного заражения используются специальные материалы. Его основу составляет резина, пластик или каучук со специальным наполнителем из свинца и его соединений.

В качестве средств защиты могут быть задействованы противорадиационные экраны.

Защитой от гамма-излучения является и очень осмотрительное отношение к окружающим нас предметам, кажущихся на вид вполне безобидными: водолазные часы, секстанты, датчики обледенения и т. д. Их циферблаты содержат соли радия 226, являющиеся источниками альфа и гамма-излучения.

Из всех видов радиации именно гамма-излучение обладает наибольшей проникающей способностью. В этом случае наиболее эффективным способом защиты от внешнего гамма-излучения являются специальные укрытия, а при их отсутствии — подвалы домов. Чем толще стены, тем надёжнее укрытие. Подвал многоэтажного дома способен ослабить действие радиации в 1000 раз.

К сожалению, опасность радиационного заражения может возникнуть совершенно внезапно. И облучение могут получить люди совершенно не имеющие отношения к ядерной энергетике. Надеемся, что полученная информация поможет вам сохранить своё здоровье и уберечься от угрозы дополнительного радиоактивного облучения.

Источник: https://otravleniya.net/izluchenie/zashhita-ot-gamma-izlucheniya.html

Мед-Центр Медик
Добавить комментарий