電離輻射及電磁輻射

..電離輻射與電磁輻射首先簡(jiǎn)單地說下兩者：

1.

電離輻射是一種可以把物質(zhì)電離的輻射，電離輻射對(duì)生物是危險(xiǎn)的。不是所有的輻射都是電離輻射。2.

電磁輻射的另一個(gè)通俗名字叫電磁波，高能量〔高頻率〕電磁輻射是電離輻射，只有這局部電磁輻射是危險(xiǎn)的。接下來是詳細(xì)解釋。咱們先從定義來一點(diǎn)一點(diǎn)走起吧。輻射是什么？輻射，指的是能量以波或是次原子粒子移動(dòng)的型態(tài)傳送。輻射指能量從輻射源向外所有方向直線放射。一般可依其能量的上下及電離物質(zhì)的能力分類為電離輻射或非電離輻射。一般普遍將這個(gè)名詞用在電離輻射?！S基百科好吧，Wiki解釋的略抽象。我盡量用大媽語言解釋一下，就是說輻射是指的能量的傳遞，電磁波〔電磁輻射〕是一種以波的形式傳遞能量的輻射。輻射也可以是指一些粒子〔中子電子阿耳法粒子等〕移動(dòng)傳遞能量。高能量的電磁波在穿過物質(zhì)的時(shí)候有將物質(zhì)電離的能力，具有這種能力的電磁波我們稱它為電離輻射；高能量的中子電子阿耳法粒子束也具有這種能力，也可以被稱為電離輻射。電離是指的物質(zhì)的原子由中性不帶電轉(zhuǎn)變成帶電的離子，而產(chǎn)生這種效應(yīng)的原因是由于電荷被電離輻射從電子殼層中擊出，使原子帶電。那什么樣的電磁波可以使物質(zhì)電離呢？上面提到了高能量，那么什么樣的電磁波具有高能量呢？首先要澄清一點(diǎn)這里說的高能量是指的輻射能，也就是電磁波的載體光子所具有的能量，也就是電磁波本身的特性，并不是指的電磁場(chǎng)的能量，盡管單位是一樣的吧。秉承著大媽語言的原那么，頻率越高的電磁波，輻射能也就越高。參考輻射能公式，下列圖，h為普朗克常數(shù)，c為光速，「欄目達(dá)」〔就是那個(gè)入〕為波長(zhǎng)：那么現(xiàn)在討論的問題就來到了電磁波頻率上了，我們來看看電磁波是怎樣根據(jù)頻率來分類的：上面是頻率，左到右越來越低單位是赫茲，下面是波長(zhǎng)，左到右越來越長(zhǎng)單位是米。我們從右到左來解釋一下吧：首先是長(zhǎng)波〔Longradiowaves〕，波長(zhǎng)超過1千米，頻率低于300kHz，如果按照頻率分類長(zhǎng)波要包含低頻〔30k-300kHz〕，甚低頻〔3k-30kHz〕，特低頻〔300-3kHz〕，超低頻〔30-300Hz〕和極低頻〔小于30Hz〕。這些低頻電磁波主要是在一些奇怪的領(lǐng)域，比方地質(zhì)探測(cè)潛艇通訊之類……交流電產(chǎn)生的電磁波輻射〔50Hz/60Hz〕也是在這個(gè)圍的。長(zhǎng)波中頻率相對(duì)較高的被稱為低頻頻段〔30kHz-300kHZ〕的電磁波被用于一些衛(wèi)星定位系統(tǒng)和無線校時(shí)。鑒于無數(shù)朋友問高壓電的輻射問題，在這里再補(bǔ)充幾句好了。無論是多少千伏還是多少萬伏的高壓電線，變電站，高壓電塔，變壓器，還是家里用的電線，以及所有沒有提到的和能源用電有關(guān)的設(shè)備，它們的工作頻率在中國(guó)都是50赫茲。這種頻率的電磁輻射的波長(zhǎng)長(zhǎng)達(dá)6千千米，按照電磁輻射發(fā)射天線的理論分析，想要發(fā)射這種波長(zhǎng)的電磁輻射，那么其天線的尺寸也要到達(dá)上千千米才能做到。所以對(duì)于50Hz的輸電設(shè)施來說，只能在其很近距離的周圍產(chǎn)生感應(yīng)電磁場(chǎng)，很難做到向外輻射能量。然后是無線電波〔Radiowaves〕，也稱為射頻波〔RF-Radiofrequency〕。波長(zhǎng)圍1毫米至1千米，頻率圍300kHz至300GHz。圖中可見其相對(duì)較低頻率段包括無線電通訊常用的調(diào)幅〔AM〕以及調(diào)頻〔FM〕頻率圍。無線電波中頻率較高局部〔頻率300MHz至300GHz局部〕也稱為微波〔Microwave〕。無線電波主要用途是通訊。額外提一點(diǎn)就是微波有個(gè)很有名的用途就是微波爐，這個(gè)后面關(guān)于電磁輻射危害局部再細(xì)說。再之后是紅外線〔IR-

Infrared〕，其波長(zhǎng)在760納米至1毫米之間，頻率那么是300GHz至430THz，另外鑒于越往后的頻率越高，為了防止出現(xiàn)T往上的P/E/Z/Y造成困擾，之后會(huì)用科學(xué)計(jì)數(shù)法來表示頻率：430THz也就是4.3E14〔4.3乘以10的14次方，也就是乘以100,000,000,000,000，而4.3E14就是430,000,000,000,000〕。而紅外線更多的被用于監(jiān)測(cè)熱源。再之后是可見光〔Visiblespectrum〕，波長(zhǎng)圍380納米至780納米，頻率在1E14Hz量級(jí)?？梢姽饩褪羌t橙黃綠藍(lán)靛紫?？梢姽庵笫亲贤饩€〔UVUltraviolet〕，波長(zhǎng)圍10納米至400納米，頻率在1E14至1E16Hz量級(jí)。自然界紫外線主要來自恒星輻射。最后兩種超高頻率電磁波那么分別是X射線〔XRay〕以及頻率最高的伽瑪射線〔γRay〕。X射線來自電子產(chǎn)生能量變化時(shí)以電磁波形式釋放的能量，伽馬射線來自原子核從高能激態(tài)到低能基態(tài)過程中以電磁波形式釋放的能量。實(shí)際上X射線和伽瑪射線是有一局部頻率重合的，只是由于二者的成因不同因而命名也不同。同時(shí)由于這兩種電磁波的波長(zhǎng)極短，可通過原子間空隙，因而可以穿透物體。從波長(zhǎng)小于150納米開場(chǎng)的電磁波，也就是頻率超過1.9E15赫茲的電磁波，可以使物質(zhì)電離，也就是說小波長(zhǎng)，也就是高頻率的一局部紫外線，X射線以及伽瑪射線屬于之前提過的電離輻射。終于說到電離輻射了——電離輻射包括上面說過的這三種高能電磁波，同時(shí)還包含：α射線〔α粒子〕、β射線〔β粒子〕、中子等高能粒子流，而被稱為宇宙射線的高能粒子射線那么兩者皆有。電磁波的電離能力，隨著電磁波譜變化，電磁波譜中的γ射線、X射線幾乎可以電離任何原子或分子。電磁波的頻率愈高，能量愈強(qiáng)，電離能力愈強(qiáng)。非電離輻射是指與X射線相比之下波長(zhǎng)較長(zhǎng)的電磁波，由于其能量低，不能引起物質(zhì)的電離，故稱為非電離輻射。如近紫外線與可見光、紅外線、微波和無線電波等電離能力較弱的電磁波。所有概念介紹完畢，下面開場(chǎng)說危害：由于電離輻射會(huì)使物質(zhì)電離，因而會(huì)破壞生物組織細(xì)胞的原子/分子構(gòu)造。大劑量電離輻射對(duì)生物體的危害是肯定的，小劑量那么可以忽略。畢竟自然界中是存在天然電離輻射源的，而生物在地球上進(jìn)化了這么多年，早也已經(jīng)適應(yīng)了自然界的本底輻射，自身的修復(fù)能力可以平衡掉小劑量電離輻射造成的傷害。這里中子彈和原子彈相比哪個(gè)人道一點(diǎn)？提到了大劑量電離輻射對(duì)生物體產(chǎn)生的危害。當(dāng)然核武器造成的這種輻射畢竟屬于特殊情況，日常生活中能夠接觸到的電離輻射的時(shí)機(jī)其實(shí)非常少，而且劑量也非常小。那么日常生活中可能接觸到的電離輻射有哪些呢？首先，如果看到這個(gè)標(biāo)志，請(qǐng)不要隨意進(jìn)入該場(chǎng)所！我曾經(jīng)聽說過一些輻射事故案例。舉個(gè)我某次出差時(shí)聽到的例子，為防止不必要的麻煩我略去時(shí)間和具體地點(diǎn)，暫且說是在某工廠的輻照車間，有個(gè)好奇心很強(qiáng)烈的年輕小伙，看到車間加速器機(jī)房閃著幽幽藍(lán)光，于是趁半夜沒人偷偷繞過了平安連鎖門禁，在電子加速器開機(jī)運(yùn)行時(shí)溜進(jìn)了加速器室。好在設(shè)備已經(jīng)接近運(yùn)行周期的后半段，所以他并沒有被照射過多。但是！小伙依然醫(yī)院躺了多半年，急性放射病，皮膚嚴(yán)重灼傷，半邊臉被融化的那種灼傷，唯一幸運(yùn)的是他撿回了一條命。當(dāng)然了，這個(gè)案例極其特殊，工業(yè)輻照工廠通常都設(shè)有大量警示，嚴(yán)格的門禁，以及有人看護(hù)的電離輻射控制區(qū)域，而這也是輻射平安管理法規(guī)里明確規(guī)定的。在正常情況下，公眾是沒有可能闖進(jìn)去的。但是確實(shí)會(huì)有違規(guī)操作或者平安連鎖設(shè)計(jì)不合理的情況存在，所以！如果看到電離輻射的標(biāo)志，尤其是工業(yè)環(huán)境下，在沒有經(jīng)過工作人員允許的情況下千！萬！不要隨便闖進(jìn)去！另外一點(diǎn)，新聞〔放射源出沒請(qǐng)注意，看到不要亂撿〕里可能也曾經(jīng)報(bào)道過，曾經(jīng)有人在野外撿到過金屬放射源，撿到的人覺得撿了個(gè)寶，亮閃閃不靈不靈的很美麗，于是就裝兜里帶回家了。代價(jià)也是極其沉重的，白血病，截肢等等報(bào)道都曾見過報(bào)。放射源最后經(jīng)過追查無一例外是研究所或者工廠沒有經(jīng)過正確流程處理放射源，導(dǎo)致遺失等等〔按照法規(guī)來說這屬于極其嚴(yán)重的放射性事故，是要負(fù)法律責(zé)任的〕。受害者當(dāng)然非常無辜，但后果已經(jīng)造成且無法挽回。這里也要提醒各位的就是，野外看到美麗亮閃閃的金屬塊，金屬球，或者任何一看就不是天然存在的金屬物體，千！萬！不！要！撿！而且馬上離得越遠(yuǎn)越好，如果愿意也可以報(bào)警。說完極端情況，接下來，日常生活中可能接觸到電離輻射的場(chǎng)景包括：1.醫(yī)學(xué)檢查，包括X光片，X光透視，CT掃描，PET-CT掃描，放射性同位素造影等；放射治療，包括電子束，伽馬束，質(zhì)子束，重離子束等。這些都是利用電離輻射的穿透性，或者電離輻射可以殺死細(xì)胞的特性來加以利用。醫(yī)學(xué)檢查受到的劑量通常會(huì)比擬高，但醫(yī)生會(huì)權(quán)衡利弊，盡量少做，但也不用擔(dān)憂。2.長(zhǎng)途飛機(jī)旅行。這主要來自宇宙輻射，尤其是當(dāng)飛機(jī)穿越北極上空時(shí)由于可能會(huì)更多一些。3.吸煙。香煙含有的釙-210，鐳-226及鉛-210這些放射性同位素，吸煙時(shí)這些同位素會(huì)被吸入人體，在人體部對(duì)組織進(jìn)展照射。4.夜光表，煙霧探測(cè)器。含有微量金屬放射性同位素，但由于含量極小，對(duì)人體造成的傷害可忽略。5.CRT顯示器。老式的CRT顯示器是基于電子管的應(yīng)用，電子能量的變化會(huì)產(chǎn)生X射線，所以其實(shí)是在運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生很小的X射線的。但實(shí)際測(cè)試結(jié)果顯示其劑量非常小，甚至還沒有柏油馬路瀝青產(chǎn)生的放射性高。除了以上提到的幾點(diǎn)，還會(huì)有很多其他的可能性，比方自然界存在的各種礦物神馬的例如上面說到的瀝青礦。但根本除了第1條和第3條之外，輻射劑量都是很小很小的。至于網(wǎng)上傳言各種關(guān)于電腦，路由器，手機(jī)，電視，機(jī)房等等各種電子設(shè)備工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生電離輻射之類，從原理上講這根本就是不可能的。畢竟這些電子設(shè)備的工作是產(chǎn)生的電磁波頻率僅僅是射頻圍，既不可能有原子核反響又不可能有電子束應(yīng)用所以不可能產(chǎn)生X或者伽馬射線，也就不可能產(chǎn)生電離輻射。最后是非電離輻射的危害。非電離輻射日常生活中主要指之前提到的射頻圍的電磁波，也就是無線電波。到目前為止，沒有任何科學(xué)實(shí)驗(yàn)或研究或事實(shí)數(shù)據(jù)能夠明確證明射頻電磁波會(huì)對(duì)生物體造成不良影響。經(jīng)過證實(shí)的非電離輻射對(duì)生物組織能夠產(chǎn)生的效果主要是其加熱效果，但需要很強(qiáng)并且集中指向的電磁場(chǎng)。一個(gè)典型的例子就是微波爐。微波爐加熱的原理是利用水分子的電偶極〔Electricdipolemoment〕在電場(chǎng)中會(huì)轉(zhuǎn)向電場(chǎng)的方向，當(dāng)微波進(jìn)來時(shí)，電場(chǎng)是來回變化，使得水分子為了要轉(zhuǎn)向電場(chǎng)方向而隨著電場(chǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣的轉(zhuǎn)動(dòng)即為熱量的來源?！S基百科除了微波爐里面，日常生活中能接觸到的最強(qiáng)的射頻電磁波大概也就是無線路由器了，但它的輸出功率差了微波爐百倍，而且還是發(fā)射到空間中，功率完全分散掉了。至少我從沒見過水放在無線路由器天線旁邊能被加熱，放太近被路由器烤熱的不算。至于高壓電/交流電/變壓器等等50或者