Физические факторы воздействия на человека

Радиоизлучение 

     Радиоизлуче́ние (радиово́лны, радиочастоты) — электромагнитное излучение с длинами волн 5×10−5—1010 метров и частотами, соответственно, от 6×1012 Гц и до нескольких Гц. Радиоволны используются при передаче данных в  радиосетях.

      Радиоволны  возникают при протекании по проводникам переменного тока соответствующей частоты. И наоборот, проходящая в пространстве электромагнитная волна возбуждает в проводнике соответствующий ей переменный ток. Это свойство используется в радиотехнике при конструировании антенн.

     Естественным  источником волн этого диапазона  являются грозы. Считается, что они  же являются источником стоячих электромагнитных волн Шумана. 

Инфракрасное  излучение 

     Инфракра́сное излуче́ние — электромагнитное излучение, занимающее спектральную область между красным концом видимого света (с длиной волны λ = 0,74 мкм) и микроволновым излучением (λ ~ 1—2 мм). 

Весь  диапазон инфракрасного излучения  делят на три составляющих:

• коротковолновая область: λ = 0,74—2,5 мкм;
• средневолновая область: λ = 2,5—50 мкм;
• длинноволновая область: λ = 50—2000 мкм;

 

      Инфракрасное  излучение также называют «тепловым» излучением, так как инфракрасное излучение от нагретых предметов  воспринимается кожей человека как  ощущение тепла. При этом длины волн, излучаемые телом, зависят от температуры нагревания: чем выше температура, тем короче длина волны и выше интенсивность излучения.

      Инфракрасное  излучение абсолютно безопасно  для человека. Более того, сейчас инфракрасное излучение нашло очень  широкое распространение в медицине (хирургия, стоматология, инфракрасные бани), что говорит не только о его безвредности, но и о полезном действии на организм. 

Видимое излучение 

   Видимое излучение — электромагнитные волны, воспринимаемые человеческим глазом, которые занимают участок спектра с длиной волны приблизительно от 380 (фиолетовый) до 780 нм (красный). Такие волны занимают частотный диапазон от 400 до 790 терагерц. Электромагнитное излучение с такими длинами волн также называется видимым светом, или просто светом Наибольшую чувствительность к свету человеческий глаз имеет в области 555 нм (540 ТГц), в зелёной части спектра.

   В спектре содержатся не все цвета, которые различает человеческий мозг. Таких оттенков, как розовый, нет в спектре видимого излучения, они образуются от смешения других цветов.

Видимое излучение также попадает в «оптическое  окно», область спектра электромагнитного  излучения, практически не поглощаемая  земной атмосферой. Чистый воздух рассеивает голубой свет несколько сильнее, чем свет с меньшими длинами волн (в красную сторону спектра), поэтому полуденное небо выглядит голубым.

     Многие  виды способны видеть излучение, не видимое  человеческому глазу, то есть не входящему  в видимый диапазон. Например, пчёлы  и многие другие насекомые видят  свет в ультрафиолетовом диапазоне, что помогает им находить нектар на цветах. Растения, опыляемые насекомыми, оказываются в более выгодном положении с точки зрения продолжения рода, если они ярки именно в ультрафиолетовом спектре. Птицы также способны видеть ультрафиолетовое излучение (300—400 нм), а некоторые виды имеют даже метки на оперении для привлечения партнёра, видимые только в ультрафиолете. 

Ультрафиолетовое  излучение 

     Ультрафиоле́товое излуче́ние (ультрафиолет, УФ, UV) —  
электромагнитное излучение, занимающее диапазон между фиолетовым концом видимого излучения и рентгеновским излучением.

Источники ультрафиолета

     Природные источники:

     Основной  источник ультрафиолетового излучения  на Земле — Солнце. Интенсивность  излучения, общее количество ультрафиолетовых лучей, достигающих поверхности Земли, зависит от следующих факторов:

• от концентрации атмосферного озона над земной поверхностью
• от возвышения Солнца
• от высоты над уровнем моря
• от атмосферного рассеивания
• от состояния облачного покрова
• от степени отражения УФ-лучей от поверхности (воды, почвы)

     Искусственные источники:

• УФ лампы

 

Рентгеновское излучение 

   Рентгеновское излучение — электромагнитные волны, энергия фотонов которых лежит  на энергетической шкале между ультрафиолетовым излучением и гамма-излучением, что  соответствует длинам волн 10 — 5×10−3 нм

   Рентгеновские лучи могут проникать сквозь вещество, причём различные вещества по-разному  их поглощают. Поглощение рентгеновских  лучей является важнейшим их свойством  в рентгеновской съёмке. Интенсивность  рентгеновских лучей экспоненциально убывает в зависимости от пройденного пути в поглощающем слое.

   Рентгеновское излучение является ионизирующим. Оно  воздействует на ткани живых организмов и может быть причиной лучевой  болезни, лучевых ожогов и злокачественных  опухолей. По причине этого при  работе с рентгеновским излучением необходимо соблюдать меры защиты. Считается, что поражение прямо пропорционально поглощённой дозе излучения. Рентгеновское излучение является мутагенным фактором. 

   Гамма-излучение 

Га́мма-излуче́ние, гамма-лучи (γ-лучи) — вид электромагнитного излучения с чрезвычайно маленькой длиной волны — < 5×10−3 нм.

Гамма-лучи, в отличие от α-лучей и β-лучей, не отклоняются электрическими и  магнитными полями, характеризуются  большей проникающей способностью.

   Области применения гамма-излучения:

• гамма-дефектоскопия, контроль изделий просвечиванием γ-лучами.
• Консервирование пищевых продуктов.
• Стерилизация медицинских материалов и оборудования.
• Лучевая терапия.
• Уровнемеры.
• Гамма-каротаж в геологии.

 
 
 
 

Ионизирующее  излучение 

     Ионизирующее  излучение – это любое излучение, взаимодействие которого со средой приводит к образованию электрических зарядов разных знаков.

     При ядерном взрыве, авариях на АЭС  и других ядерных превращениях появляются и действуют не видимые и не ощущаемые человеком излучения. По своей природе ядерное излучение может быть электромагнитным, как например, гамма-излучение, или представлять поток быстро движущихся элементарных частиц – нейтронов, протонов, бета и альфа-частиц. Любые ядерные излучения, взаимодействуя с различными материалами, ионизируют их атомы и молекулы. Ионизация среды тем сильнее, чем больше мощность дозы проникающей радиации или радиоактивность излучения и длительное их воздействие.

Действие  ионизирующих излучений на людей  и животных заключается в разрушении живых клеток организма, которое может привести к различной степени заболеваниям, а в некоторых случаях и к смерти. Чтобы оценить влияние ионизирующих излучений на человека (животное), надо учитывать две основных характеристики: ионизирующую и проникающую способности.

     Давайте рассмотрим эти две способности  для альфа-, бета-, гамма- и нейтронного  излучений.

     Альфа-излучение  представляет собой поток ядер гелия  с двумя положительными зарядами. Ионизирующая способность альфа-излучений  в воздухе характеризуется образованием в среднем 30 тыс. пар ионов на 1 см. пробега. Это очень много. В этом главная опасность данного излучения. Проникающая способность, наоборот, очень не велика. В воздухе альфа-частицы пробегают всего 10 см. Их задерживает обычный лист бумаги.

     Бета-излучение  представляет собой поток электронов или позитронов со скоростью, близкой  к скорости света. Ионизирующая способность  невелика и составляет в воздухе 40 – 150 пар ионов на 1 см. пробега. Проникающая способность намного  выше, чем у альфа-излучения, и достигает в воздухе 20 см.

     Гамма-излучение  представляет собой электромагнитное излучение, которое распространяется со скоростью света. Ионизирующая способность  в воздухе – всего несколько  пар ионов на 1 см. пути. А вот  проникающая способность очень  велика – в 50 – 100 раз больше, чем у бета-излучения и составляет в воздухе сотни метров.

     Нейтронное  излучение – это поток нейтральных  частиц, летящих со скоростью 20 - 40 тыс. км/с. Ионизирующая способность составляет несколько тысяч пар ионов  на 1 см. пути. Проникающая способность чрезвычайно велика и достигает в воздухе нескольких километров.

Рассматривая  ионизирующую и проникающую способность, можно сделать вывод. Альфа-излучение  обладает высокой ионизирующей и  слабой проникающей способностью. Обыкновенная одежда полностью защищает человека. Самым опасным является попадание альфа-частиц во внутрь организма с воздухом, водой и пищей. Бета-излучение имеет меньшую ионизационную способность, чем альфа-излучение, но большую проникающую способность. Одежда уже не может полностью защитить, нужно использовать любое укрытие. Это будет намного надежней. Гамма- и нейтронное излучение обладают очень высокой проникающей способностью, защиту от них могут обеспечить только убежища, противорадиационные укрытия, надежные подвалы и погреба. 

  
 
 

Методы  обнаружения и  измерения ионизированного излучения 

     В результате взаимодействия радиоактивного излучения со внешней средой происходит ионизация и возбуждение ее нейтральных  атомов и молекул. Эти процессы изменяют физико-химические свойства облучаемой среды. Взяв за основу эти явления, для регистрации и измерения ионизирующих излучений используют ионизационный, химический и сцинтилляционный методы.

     Ионизационный метод. Сущность его заключается  в том, что под воздействием ионизирующих излучений в среде (газовом объеме) происходит ионизация молекул, в результате чего электропроводность этой среды увеличивается. Если в нее поместить два электрода, к которым приложено постоянное напряжение, то между электродами возникает направленное движение ионов, т.е. Проходит так называемый ионизационный ток, который легко может быть измерен.

     Такие устройства называют детекторами излучений. В качестве детекторов в дозиметрических  приборах используются ионизационные  камеры и газоразрядные счетчики различных типов.

     Ионизационный метод положен в основу работы таких дозиметрических приборов, как ДП-5А (Б,В), ДП-22В и ИД-1.

     Химический  метод. Его сущность состоит в  том, что молекулы некоторых веществ  в результате воздействия ионизирующих излучений распадаются, образуя новые химические соединения. Количество вновь образованных химических веществ можно определить различными способами. Наиболее удобным для этого является способ, основанный на изменении плотности окраски реактива, с которым вновь образованное химическое соединение вступает в реакцию. На этом методе основан принцип работы химического дозиметра гамма- и нейтронного излучения ДП-70 МП.

     Сцинтилляционный  метод. Этот метод основывается на том, что некоторые вещества (сернистый  цинк, йодистый натрий, вольфрамат кальция) светятся при воздействии на них ионизирующих излучений. Возникновение свечения является следствием возбуждения атомов под воздействием излучений: при возвращении в основное состояние атомы испускают фотоны видимого света различной яркости (сцинтилляции). Фотоны видимого света улавливаются специальным прибором – так называемым фотоэлектронным умножителем, способным регистрировать каждую вспышку. В основу работы индивидуального измерителя дозы ИД-11 положен сцинтилляционный метод обнаружения ионизирующих излучений. 

Единицы измерений 

     По  мере открытий учеными радиоактивности  и ионизирующих излучений стали  появляться и единицы их измерений. Например: рентген, кюри. Но они не были связаны какой-либо системой, а потому и называются внесистемными единицами. Во всем мире сейчас действует единая система измерений – СИ (система интернациональная). У нас она подлежит обязательному применению с 1 января 1982 г. К 1 января 1990 г. этот переход надо было завершить. Но в связи с экономическими и другими трудностями процесс затягивается. Однако вся новая аппаратура, в том числе и дозиметрическая, как правило, градуируется в новых единицах.