آشنایی با اشعه گاما ( Gamma ray ) & | بیماری

: آشنایی با اشعه گاما ( Gamma ray )

اشعه گاما یه جور از امواج الکترومغناطیسیه. طول موج اون بسیار کوتاهه و از ۱ تا ۰٫۰۱ آنگستروم تغییر می کنه. جرم اون در اندازه اتمی صفر، سرعت اون برابر سرعت نور، بار الکتریکی اون صفره. انرژی اشعه گاما از ۱۰ کیلو الکترون ولت تا ۱۰ مگا الکترون ولت تغییر می کنه.

مثلاً اگه قدرت یونیزاسیون متوسط اشعه گاما رو یه فرض کنیم، قدرت یونیزاسیون متوسط ذره بتا ۱۰۰ و ذره آلفا ۱۰۴ هستش. قدرت نفوذ این اشعه به مراتب بیشتر از ذرات بتا و آلفاه. طیف انرژی اشعه گاما، مثل ذرات آلفا تک انرژیه. یعنی تموم فوتونای گامای حاصل از یه عنصر رادیواکتیو دارای انرژی برابری هستن.وبه علم کمک بسیار اساسی می کنه.

این اشعه فقط از یه تیکه فلز سرب به طول ۴۰ سانتی متر نمی تونه عبور کنه. این پرتو از دید انر‍ژی شباهت بسیاری با اشعه ایکس داره ولی مهمترین فرق این اشعه با اشعه ایکس در اینه که اول اینکهً اصل تولیداشعه ایکس یه عکس العمل اتمیه در حالی که اصل تولید اشعه گاما یه برهمکنش هسته ایه و دوم اینکه طیف اشعه گاما نسبت به اشعه ایکس همدوس تر و متمرکز تره.

تشعشعات هسته ای

این تشعشعات بسیار خطرناک و به محض انفجار بمب در تموم نقاط پخش می شه که شامل چهار دسته ان:

آلفا

این ذره برد و قدرت نفوذ کمتری نسبت به بقیه ذرات داره و به وسیله یه ورق کاغذ یا پارچه یا پوست آدم متوقف می شه.

بتا

این ذره از ذرات آلفا قدرت نفوذ بیشتری داره ولی دارای برد کمتریه و به وسیله یه صفحه فلزی با ضخامت بیشتر از سه میلیمتر متوقف می شه.

گاما

این اشعه مانند امواج رادیویی دارای برد بسیار زیادیه , قدرت نفوذ و تخریب این اشعه بسیارزیاده. یه لایه ۱۵سانتیمتری بتن یا یه لایه ۲۰ سانتیمتری خاک فقط نصف این اشعه رو میگیره و همون نیمی دیگه اثرات مضر خود رو بر جای میگذاره.

نوترون

نوترون هم مانند گاما هم بسیار زیانباره هم دارای برد بسیار زیادیه و قدرت نفوذ و تخریب بسیار زیادی داره فرقش اینه که نوترون ذره س و گاما اشعه.

اثر تخریبی اون در موجودات زنده بیشتره تا وسایل.

پرتو گاما

اشعه گاما Gamma ray اشعه ای که در انتهای طیف ودر بالاتر از منطقه اشعه ایکس قرار داره. طول موج امواج گاما کمتر از چهارصدم نانومتره. انرژی فوتونهای گاما بین ۱۰۰۰۰الکترون ولت تا یه میلیون الکترون ولته .بر خلاف اشعه ایکس منشاءآن انتقالات بین حالتای جور واجور درون هسته س.

تولید این اشعه در پدیده های اخترفیزیکی به شکل موارد زیره:

۱-واپاشی هسته های رادیو اکتیو در انفجارات ابرنواختری

۲- در واکنشهای اشعه کیهانی

۳-تابش انحناء در میدانای مغناطیسی بسیار قوی

۴- برخورد ذرات ماده و ضد ماده.

قدرت نفوذ اشعه گاما خیلی زیاده واسه جلوگیری از نفوذ اون از فلزاتی مانند سرب وتنگستن استفاده می شه. انفجارات ابرنواختری ،برخورد میان کهکشانها، کوازارا ، تپندها وواکنشهای تقریبا سیاهچالها از منابع اصلی تولید اشعه گاما در طبیعت به حساب میان.

ماه، منبع پرتو گاما(حتی قویتر از خورشید) در منظومه شمسی ماست. خورشید به تنهایی اندازه بسیار کمی پرتو گاما تولید می کنه (البته به جز شراره های خورشیدی) چون که انرژی کافی واسه شتاب دادن ذرات رو نداره. پرتوهای گامای رصد شده از ماه هم از برهم عمل بین امواج کیهانی و سطح ماه تولید و پخش میشن. اینجور اتفاقی به شکل مشابه در خورشید هم شاید اتفاق بیفته اما میدون مغناطیسی خورشید، مانع از اون می شه تا این امواج کیهانی به سطح اون برسن. اینجور بر هم کنشایی هم اینکه باعث می شن تا جو زمین از دید پرتوهای گاما بسیار نورانی به نظر برسه.

هیچ منبع تابشی گامایی به جز اینا در فواصلی تقریبا ما (در منظومه شمسی)، تا الان دیده نشده

همه تصاویر پرتو گاما (و هم اینکه پرتو X وامواج رادیویی ، مادون قرمز ، ماورای بنفش و …)بدست اومده از تلسکوپهای فضایی مانند تلسکوپ گلاست و تلسکوپ کامپتون به شکل مجازی رنگ آمیزی می شن. رنگای متفاوت نور عادی، واسه نمایش دادن اندازه قدرت پرتوگاما و یا انرژی اونا به کار می رن.

هر چند محققان در واقع این جوری تصاویر رو واسه ایجاد رابطه بیشتر با عموم تولید می کنن، همه اطلاعاتی که – از راه این رصدها – به دست میاد، به شکل عددیه که واسه استخراج داده های علمی، این اعداد و ارقام هستن که پردازش می شن. حتی وقتی که محققان، تصاویر رو بررسی می کنن، در واقع به بررسی اعدادی مشغولند که اینجور تصاویری رو ساخته ان.

دید کلی

با در نظر گرفتن اینکه اشعه گاما دارای تشعشع الکترومغناطیسیه، اون بدون بار و جرم سکونه. اشعه گاما موجب برهمکنشهای کولنی نمی شه و پس اونا برخلاف ذرات باردار بطور پیوسته انرژی از دست نمی دن. معمولا اشعه گاما تنها یک یا چند برهمکنش اتفاقی با الکترونها یا هسته های اتمای ماده جذب کننده احساس می کنه. در این برهمکنشا اشعه گاما یا بطور کامل پنهون می شه یا انرژی اون بطور قابل توجه ای تغییر پیدا میکنه. اشعه گاما دارای برده های جدا از هم نیس، به جای اون ، شدت یه باری که اشعه گاما بطور پیوسته با عبور اون از بین ماده برابر قانون نمایی جذب کم میشه.

ویرانی گاما

در ویرانی گاما ، وقتی که یه هسته تحت گذارهایی از حالات برانگیخته بالاتر به حالات برانگیخته پایین تر یا حالت پایه اون میره، تشعشع الکترومغناطیسی منتشر می شه. معادله عمومی ویرانی گاما به شکل زیره:

AZX*——–>AZX + γ

که در آنX و X* به ترتیب نشون دهنده حالت پایه (غیر برانگیخته) و حالت با انرژی بالاتره. می تونیم بگیم که این ویرانی با هیچ گونه تغییر در عدد جرمی (A) و عدد اتمی (Z) همراه نیس.

حالت برانگیخته هسته و حالت با انرژی پایین حاصل شده در اثر نشر پرتو گاما ، فقط وقتی به عنوان ایزومر هسته ای در نظر گرفته می شه که نیمه عمر حالت برانگیخته به اندازه ای طولانی باشه که بشه اونو خیلی راحت اندازه گیری کرد. وقتی که این حالت وجود داشته باشه، ویرانی گاما به عنوان یه گذار ایزومری توصیف می شه. اصطلاحات حالت نیمه پایدار یا حالت برانگیخته واسه توصیف گونه ها در حالات انرژی بالاتر از حالت پایه هم به کار میره.

حالتهای ویرانی گاما

• نشر اشعه گامای خالص :

در این حالت ویرانی گاما ، اشعه گامای منتشر شده بوسیله یه هسته از یه روند ویرانی گاما واسه کلیه گذارها بین ترازهای انرژی که محدوده انرژی اون معمولا از ۲ کیلو الکترون ولت تا ۷ میلیون الکترون ولته، تک انرژیه. این انرژیهای گذارها بین حالت کوانتومی هسته بسیار نزدیک هستن. مقدار کمی از انرژی پس زنی هسته با هسته دختر (هسته پایانی) همراه س، ولی این انرژی معمولا نسبت به انرژی اشعه گاما بسیار کوچیک بوده و میشه از اون صرفنظر کرد.

•حالت ویرانی به شکل تبدیل داخلی :

در این حالت ویرانی ، هسته برانگیخته با انتقال انرژی خود به یه الکترون اربیتال برانگیخته می شه، که بعد اون الکترون از اتم دفع می شه. اشعه گاما منتشر نمی شه. بلکه اجناس این ویرانی هسته در حالت انرژی پایین یا پایه ، الکترونهای اوژه ، اشعه ایکس و الکترونهای تبدیل داخلیه. الکترونهای تبدیل داخلی تک انرژی هستن. انرژی اونا برابر انرژی گذار ترازهای هسته ای درگیر منهای انرژی پیوندی الکترون اتمیه.

با در نظر گرفتن اینکه ویرانی تبدیل داخلی منتهی به ایجاد یه محل خالی در اربیتال اتمی می شه، در نتیجه پروسهای نشر اشعه ایکس و نشر الکترون اوژه هم رخ میده.

•حالت ویرانی به شکل جفت:

واسه گذارهای هسته ای با انرژیای بزرگتر از ۱.۰۲ میلیون الکترون ولت تولید جفت هر چند غیر معموله اما یه حالت ویرانی حساب می شه. در این روند ، انرژی گذرا اول واسه بوجود اومدن یه جفت الکترون – پوزیترون و بعد واسه دفع اونا از هسته بکار میره.انرژی جنبشی کل داده شده به جفت برابر اختلاف بین انرژی گذار و ۱.۰۲ میلیون الکترون ولت لازم واسه تولید جفته. پوزیترون تولید شده در این روند نابود می شه.

.

منبع :

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *