विकिरण
भौतिकी में, विकिरण अंतरिक्ष या भौतिक माध्यम के माध्यम से तरंगों या कण ों के रूप में ऊर्जा का उत्सर्जन या संचरण है।[1][2] यह भी शामिल है:
- विद्युत चुम्बकीय विकिरण , जैसे रेडियो तरंग ें, माइक्रोवेव , अवरक्त , दृश्य प्रकाश , पराबैंगनी , एक्स-रे , और गामा किरण | गामा विकिरण (γ)
- कण विकिरण , जैसे अल्फा विकिरण | अल्फा विकिरण (α), बीटा विकिरण | बीटा विकिरण (β), प्रोटॉन विकिरण और न्यूट्रॉन विकिरण (गैर-शून्य विश्राम ऊर्जा के कण)
- ध्वनि की विकिरण, जैसे कि अल्ट्रासाउंड , ध्वनि और भूकंपीय तरंगें (भौतिक संचरण माध्यम पर निर्भर)
- गुरुत्वाकर्षण तरंग , जो गुरुत्वाकर्षण तरंगों का रूप लेती है, या अंतरिक्ष समय की वक्रता में तरंगें
विकिरण को अक्सर आयनकारी विकिरण या गैर-आयनीकरण विकिरण के रूप में वर्गीकृत किया जाता है | विकिरणित कणों की ऊर्जा के आधार पर गैर-आयनीकरण। आयनकारी विकिरण में 10 से अधिक इलेक्ट्रॉन वोल्ट होते हैं, जो परमाणुओं और अणुओं को आयनित करने और रासायनिक बंध नों को तोड़ने के लिए पर्याप्त है। जीवों के लिए हानिकारकता में बड़े अंतर के कारण यह एक महत्वपूर्ण अंतर है। आयनकारी विकिरण का एक सामान्य स्रोत रेडियोधर्मी क्षय है जो क्रमशः हीलियम नाभिक यह इलेक्ट्रॉनिक था पॉज़िट्रॉन और फोटॉन से मिलकर α, β, या गामा विकिरण | विकिरण उत्सर्जित करता है। अन्य स्रोतों में मेडिकल रेडियोग्राफ़ परीक्षाओं से एक्स-रे और म्यूऑन, मेसन , पॉज़िट्रॉन, न्यूट्रॉन विकिरण अन्य कण शामिल हैं जो माध्यमिक ब्रह्मांडीय किरणों का निर्माण करते हैं जो प्राथमिक ब्रह्मांडीय किरणों के पृथ्वी के वायुमंडल के साथ बातचीत के बाद उत्पन्न होते हैं।
गामा किरणें, एक्स-रे और पराबैंगनी प्रकाश की उच्च ऊर्जा सीमा विद्युत चुम्बकीय वर्णक्रम के आयनकारी भाग का निर्माण करती है। आयनाइज शब्द एक परमाणु से दूर एक या एक से अधिक इलेक्ट्रॉनों के टूटने को संदर्भित करता है, एक क्रिया जिसके लिए अपेक्षाकृत उच्च ऊर्जा की आवश्यकता होती है जो इन विद्युत चुम्बकीय तरंगों की आपूर्ति करती है। आगे स्पेक्ट्रम के नीचे, निचले पराबैंगनी स्पेक्ट्रम की गैर-आयनीकरण कम ऊर्जा परमाणुओं को आयनित नहीं कर सकती है, लेकिन अणुओं को बनाने वाले अंतर-परमाणु बंधनों को बाधित कर सकती है, जिससे परमाणुओं के बजाय अणुओं को तोड़ दिया जा सकता है; इसका एक अच्छा उदाहरण लंबी-तरंग दैर्ध्य सौर पराबैंगनी के कारण होने वाली सनबर्न है। दृश्यमान प्रकाश, अवरक्त और माइक्रोवेव आवृत्ति यों में यूवी की तुलना में लंबी तरंग दैर्ध्य की तरंगें बांड को नहीं तोड़ सकती हैं, लेकिन बांडों में कंपन पैदा कर सकती हैं जिन्हें गर्मी के रूप में महसूस किया जाता है। रेडियो तरंग दैर्ध्य और नीचे आमतौर पर जैविक प्रणालियों के लिए हानिकारक नहीं माना जाता है। ये ऊर्जाओं का तीक्ष्ण चित्रण नहीं हैं; विशिष्ट आवृत्ति के प्रभावों में कुछ ओवरलैप है।[3] विकिरण शब्द किसी स्रोत से निकलने वाली तरंगों (यानी सभी दिशाओं में बाहर की ओर यात्रा) की घटना से उत्पन्न होता है। यह पहलू रेडियोमेट्री की एक प्रणाली की ओर जाता है जो सभी प्रकार के विकिरण पर लागू होता है। क्योंकि इस तरह के विकिरण का विस्तार होता है क्योंकि यह अंतरिक्ष से गुजरता है, और जैसे ही इसकी ऊर्जा (निर्वात में) संरक्षित होती है, एक बिंदु स्रोत से सभी प्रकार के विकिरण की तीव्रता अपने स्रोत से दूरी के संबंध में एक व्युत्क्रम-वर्ग कानून का पालन करती है। किसी भी आदर्श कानून की तरह, व्युत्क्रम-वर्ग कानून एक मापा विकिरण तीव्रता का अनुमान लगाता है, जिस हद तक स्रोत एक ज्यामितीय बिंदु का अनुमान लगाता है।
आयनकारी विकिरण
पर्याप्त रूप से उच्च ऊर्जा वाले विकिरण परमाणुओं को आयनित कर सकते हैं; कहने का तात्पर्य यह है कि यह आयनों का निर्माण करते हुए, परमाणुओं से इलेक्ट्रॉनों को हटा सकता है। आयनीकरण तब होता है जब परमाणु के एक इलेक्ट्रॉन खोल से एक इलेक्ट्रॉन छीन लिया जाता है (या खटखटाया जाता है), जो परमाणु को शुद्ध सकारात्मक चार्ज के साथ छोड़ देता है। क्योंकि जीवित कोशिका (जीव विज्ञान) और, इससे भी महत्वपूर्ण बात यह है कि इस आयनीकरण से उन कोशिकाओं में डीएनए क्षतिग्रस्त हो सकता है, आयनकारी विकिरण के संपर्क में आने से कैंसर का खतरा बढ़ जाता है। इस प्रकार आयनकारी विकिरण कुछ हद तक कृत्रिम रूप से कण विकिरण और विद्युत चुम्बकीय विकिरण से अलग हो जाता है, केवल जैविक क्षति के लिए इसकी महान क्षमता के कारण। जबकि एक व्यक्तिगत सेल परमाणुओं के परिमाण (संख्या) # 1012 के क्रम से बना होता है, उनमें से केवल एक छोटा अंश निम्न से मध्यम विकिरण शक्तियों पर आयनित होगा। कैंसर पैदा करने वाले आयनकारी विकिरण की संभावना विकिरण की अवशोषित खुराक पर निर्भर है, और विकिरण के प्रकार (समतुल्य खुराक) की हानिकारक प्रवृत्ति और विकिरणित जीव या ऊतक की संवेदनशीलता (प्रभावी खुराक (विकिरण सुरक्षा) का एक कार्य है। )
यदि आयनकारी विकिरण का स्रोत एक रेडियोधर्मी सामग्री या परमाणु प्रक्रिया जैसे परमाणु विखंडन या परमाणु संलयन है, तो विचार करने के लिए कण विकिरण है। कण विकिरण उप-परमाणु कण है जो परमाणु प्रतिक्रियाओं द्वारा सापेक्ष गति में त्वरित होता है। उनकी गति के कारण वे इलेक्ट्रॉनों और आयनकारी पदार्थों को बाहर निकालने में काफी सक्षम हैं, लेकिन चूंकि अधिकांश में विद्युत आवेश होता है, इसलिए उनके पास आयनकारी विकिरण की मर्मज्ञ शक्ति नहीं होती है। अपवाद न्यूट्रॉन कण हैं; नीचे देखें। इन कणों के कई अलग-अलग प्रकार हैं, लेकिन अधिकांश अल्फा कण , बीटा कण , न्यूट्रॉन और प्रोटॉन हैं। मोटे तौर पर, लगभग 10 इलेक्ट्रॉन वोल्ट (ईवी) से अधिक ऊर्जा वाले फोटॉन और कण आयनीकरण कर रहे हैं (कुछ अधिकारी 33 ईवी, पानी के लिए आयनीकरण ऊर्जा का उपयोग करते हैं)। रेडियोधर्मी सामग्री या ब्रह्मांडीय किरणों से कण विकिरण लगभग हमेशा आयनकारी होने के लिए पर्याप्त ऊर्जा वहन करता है।
अधिकांश आयनकारी विकिरण रेडियोधर्मी पदार्थों और अंतरिक्ष (कॉस्मिक किरणों) से उत्पन्न होते हैं, और इस तरह पर्यावरण में स्वाभाविक रूप से मौजूद होते हैं, क्योंकि अधिकांश चट्टानों और मिट्टी में रेडियोधर्मी सामग्री की छोटी सांद्रता होती है। चूंकि यह विकिरण अदृश्य है और मानव इंद्रियों द्वारा सीधे पता लगाने योग्य नहीं है, इसलिए आमतौर पर इसकी उपस्थिति का पता लगाने के लिए गीगर काउंटर जैसे उपकरणों की आवश्यकता होती है। कुछ मामलों में, यह पदार्थ के साथ बातचीत पर दृश्य प्रकाश के माध्यमिक उत्सर्जन को जन्म दे सकता है, जैसा कि चेरेनकोव विकिरण और रेडियो-ल्यूमिनेसिसेंस के मामले में होता है।
दवा, अनुसंधान और निर्माण में आयनकारी विकिरण के कई व्यावहारिक उपयोग हैं, लेकिन अगर अनुचित तरीके से उपयोग किया जाता है तो यह स्वास्थ्य के लिए खतरा पैदा करता है। विकिरण के संपर्क में आने से जीवित ऊतकों को नुकसान होता है; उच्च खुराक के परिणामस्वरूप तीव्र विकिरण सिंड्रोम (एआरएस) होता है, जिसमें त्वचा जल जाती है, बालों का झड़ना, आंतरिक अंग विफलता और मृत्यु हो जाती है, जबकि किसी भी खुराक के परिणामस्वरूप कैंसर और आनुवंशिक क्षति की संभावना बढ़ सकती है; कैंसर का एक विशेष रूप, थायराइड कैंसर , अक्सर तब होता है जब रेडियोधर्मी आयोडीन विखंडन उत्पाद, आयोडीन -131 की जैविक प्रवृत्ति के कारण परमाणु हथियार और रिएक्टर विकिरण स्रोत होते हैं।[4]हालांकि, आयनकारी विकिरण के कारण कोशिकाओं में कैंसर के बनने के सटीक जोखिम और संभावना की गणना अभी भी अच्छी तरह से समझ में नहीं आई है और वर्तमान में अनुमान हिरोशिमा और नागासाकी के परमाणु बम विस्फोटों से जनसंख्या आधारित डेटा और रिएक्टर दुर्घटनाओं के अनुवर्ती से निर्धारित होते हैं, जैसे चेरनोबिल आपदा के रूप में। रेडियोलॉजिकल प्रोटेक्शन पर अंतर्राष्ट्रीय आयोग कहता है कि आयोग अनिश्चितताओं और मॉडल और पैरामीटर मूल्यों की सटीकता की कमी से अवगत है, सामूहिक प्रभावी खुराक महामारी विज्ञान जोखिम मूल्यांकन के लिए एक उपकरण के रूप में अभिप्रेत नहीं है, और जोखिम अनुमानों में इसका उपयोग करना अनुचित है और विशेष रूप से, तुच्छ व्यक्तिगत खुराक से सामूहिक प्रभावी खुराक के आधार पर कैंसर से होने वाली मौतों की संख्या की गणना से बचा जाना चाहिए।[5]
पराबैंगनी विकिरण
10 एनएम से 125 एनएम तक तरंग दैर्ध्य के पराबैंगनी, हवा के अणुओं को आयनित करते हैं, जिससे यह हवा और ओजोन (ओ) द्वारा दृढ़ता से अवशोषित हो जाता है।3) विशेष रूप से। इसलिए आयनकारी यूवी पृथ्वी के वायुमंडल में एक महत्वपूर्ण डिग्री तक प्रवेश नहीं करता है, और इसे कभी-कभी वैक्यूम पराबैंगनी कहा जाता है। हालांकि अंतरिक्ष में मौजूद यूवीए स्पेक्ट्रम का यह हिस्सा जैविक महत्व का नहीं है, क्योंकि यह पृथ्वी पर रहने वाले जीवों तक नहीं पहुंचता है।
वायुमंडल का एक क्षेत्र है जिसमें ओजोन लगभग 98% गैर-आयनीकरण लेकिन खतरनाक यूवी-सी और यूवी-बी को अवशोषित करता है। यह तथाकथित ओजोन परत लगभग से शुरू होती है 20 miles (32 km) और ऊपर की ओर फैला हुआ है। कुछ पराबैंगनी स्पेक्ट्रम जो जमीन तक पहुंचते हैं, गैर-आयनीकरण होते हैं, लेकिन जैविक अणुओं में इलेक्ट्रॉनिक उत्तेजना पैदा करने के लिए इस ऊर्जा के एकल फोटॉन की क्षमता के कारण अभी भी जैविक रूप से खतरनाक है, और इस तरह अवांछित प्रतिक्रियाओं के माध्यम से उन्हें नुकसान पहुंचाते हैं। एक उदाहरण डीएनए में पाइरीमिडीन डिमर का बनना है, जो 365 एनएम (3.4 ईवी) से कम तरंग दैर्ध्य पर शुरू होता है, जो आयनीकरण ऊर्जा से काफी नीचे है। यह गुण पराबैंगनी स्पेक्ट्रम को वास्तविक आयनीकरण के बिना जैविक प्रणालियों में आयनकारी विकिरण के कुछ खतरों को देता है। इसके विपरीत, दृश्यमान प्रकाश और लंबी-तरंग दैर्ध्य विद्युत चुम्बकीय विकिरण, जैसे कि अवरक्त, माइक्रोवेव और रेडियो तरंगों में बहुत कम ऊर्जा वाले फोटॉन होते हैं, जो हानिकारक आणविक उत्तेजना का कारण बनते हैं, और इस प्रकार यह विकिरण ऊर्जा की प्रति यूनिट बहुत कम खतरनाक होता है।
एक्स-रे
एक्स-रे विद्युत चुम्बकीय तरंगें हैं जिनकी तरंग दैर्ध्य लगभग 10 . से कम होती है−9 मी (3x10 . से अधिक)17 Hz और 1,240 eV)। एक छोटा तरंगदैर्घ्य समीकरण के अनुसार एक उच्च ऊर्जा से मेल खाता है ऊर्जा = प्लैंक प्रकाश/तरंग दैर्ध्य की निरंतर गति।λ। (ई ऊर्जा है; एच प्लैंक स्थिरांक है; सी प्रकाश की गति है; λ तरंग दैर्ध्य है।) जब एक एक्स-रे फोटॉन एक परमाणु से टकराता है, तो परमाणु फोटॉन की ऊर्जा को अवशोषित कर सकता है और एक इलेक्ट्रॉन को एक उच्च कक्षीय तक बढ़ा सकता है। स्तर या यदि फोटॉन अत्यंत ऊर्जावान है, तो यह परमाणु से एक इलेक्ट्रॉन को पूरी तरह से टकरा सकता है, जिससे परमाणु आयनित हो सकता है। आम तौर पर, बड़े परमाणु एक्स-रे फोटॉन को अवशोषित करने की अधिक संभावना रखते हैं क्योंकि उनके कक्षीय इलेक्ट्रॉनों के बीच अधिक ऊर्जा अंतर होता है। मानव शरीर में नरम ऊतक हड्डी बनाने वाले कैल्शियम परमाणुओं की तुलना में छोटे परमाणुओं से बना होता है, इसलिए एक्स-रे के अवशोषण में एक विपरीतता होती है। एक्स-रे मशीनों को विशेष रूप से हड्डी और कोमल ऊतकों के बीच अवशोषण अंतर का लाभ उठाने के लिए डिज़ाइन किया गया है, जिससे चिकित्सकों को मानव शरीर में संरचना की जांच करने की अनुमति मिलती है।
एक्स-रे भी पूरी तरह से पृथ्वी के वायुमंडल की मोटाई से अवशोषित हो जाते हैं, जिसके परिणामस्वरूप सूर्य के एक्स-रे आउटपुट को यूवी की तुलना में कम मात्रा में लेकिन फिर भी शक्तिशाली, सतह तक पहुंचने से रोकता है।
गामा विकिरण
गामा (γ) विकिरण में 3x10 . से कम तरंग दैर्ध्य वाले फोटॉन होते हैं−11 मीटर (10 . से अधिक)19 हर्ट्ज और 41.4 केवी)।[4] गामा विकिरण उत्सर्जन एक परमाणु प्रक्रिया है जो अधिकांश परमाणु प्रतिक्रियाओं के बाद अस्थिर परमाणु नाभिक को अतिरिक्त ऊर्जा से मुक्त करने के लिए होती है। अल्फा और बीटा दोनों कणों में एक विद्युत आवेश और द्रव्यमान होता है, और इस प्रकार उनके रास्ते में अन्य परमाणुओं के साथ बातचीत करने की काफी संभावना होती है। गामा विकिरण, हालांकि, फोटॉन से बना होता है, जिसमें न तो द्रव्यमान होता है और न ही विद्युत आवेश होता है और परिणामस्वरूप, अल्फा या बीटा विकिरण की तुलना में पदार्थ के माध्यम से बहुत आगे तक प्रवेश करता है।
गामा किरणों को सामग्री की पर्याप्त मोटी या घनी परत द्वारा रोका जा सकता है, जहां प्रति दिए गए क्षेत्र में सामग्री की रोकथाम शक्ति विकिरण के पथ के साथ कुल द्रव्यमान पर निर्भर करती है, भले ही सामग्री की हो या नहीं उच्च या निम्न घनत्व। हालांकि, जैसा कि एक्स-रे के मामले में होता है, उच्च परमाणु संख्या वाली सामग्री जैसे सीसा या घटिया यूरेनियम कम घने और कम परमाणु भार सामग्री के समान द्रव्यमान पर एक मामूली (आमतौर पर 20% से 30%) रोकने की शक्ति जोड़ते हैं। (जैसे पानी या कंक्रीट)। वायुमंडल अंतरिक्ष से पृथ्वी के पास आने वाली सभी गामा किरणों को अवशोषित कर लेता है। यहां तक कि हवा भी गामा किरणों को अवशोषित करने में सक्षम है, औसतन, ऐसी तरंगों की ऊर्जा को आधा कर देती है, 500 ft (150 m).
अल्फा विकिरण
अल्फा कण हीलियम -4 परमाणु नाभिक (दो प्रोटॉन और दो न्यूट्रॉन) हैं। वे अपने आवेशों और संयुक्त द्रव्यमान के कारण पदार्थ के साथ दृढ़ता से परस्पर क्रिया करते हैं, और अपने सामान्य वेगों में केवल कुछ सेंटीमीटर हवा, या कुछ मिलीमीटर कम घनत्व वाली सामग्री (जैसे पतली अभ्रक सामग्री जो विशेष रूप से कुछ गीजर काउंटर ट्यूबों में रखी जाती है) में प्रवेश करती है। अल्फा कणों की अनुमति देने के लिए)। इसका मतलब यह है कि साधारण अल्फा क्षय से अल्फा कण मृत त्वचा कोशिकाओं की बाहरी परतों में प्रवेश नहीं करते हैं और नीचे के जीवित ऊतकों को कोई नुकसान नहीं पहुंचाते हैं। कुछ बहुत ही उच्च ऊर्जा वाले अल्फा कण लगभग 10% ब्रह्मांडीय किरणों की रचना करते हैं, और ये शरीर और यहां तक कि पतली धातु की प्लेटों को भेदने में सक्षम हैं। हालांकि, वे केवल अंतरिक्ष यात्रियों के लिए खतरे में हैं, क्योंकि वे पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र द्वारा विक्षेपित होते हैं और फिर इसके वायुमंडल द्वारा रोक दिए जाते हैं।
अल्फा विकिरण तब खतरनाक होता है जब अल्फा-उत्सर्जक रेडियोन्यूक्लाइड अंतर्ग्रहण या साँस (साँस या निगल लिया जाता है) होता है। यह रेडियो आइसोटोप को कोशिकाओं को नुकसान पहुंचाने के लिए अल्फा विकिरण के लिए संवेदनशील जीवित ऊतक के काफी करीब लाता है। प्रति यूनिट ऊर्जा, गामा किरणों और एक्स-रे के रूप में अल्फा कण सेल-क्षति पर कम से कम 20 गुना अधिक प्रभावी होते हैं। इसकी चर्चा के लिए सापेक्ष जैविक प्रभावशीलता देखें। अत्यधिक जहरीले अल्फा-उत्सर्जक के उदाहरण रेडियम , रेडॉन और एक विशेष तत्त्व जिस का प्रभाव रेडियो पर पड़ता है के सभी समस्थानिक हैं, जो इन अल्प-आयु सामग्री में होने वाली क्षय की मात्रा के कारण होते हैं।
बीटा विकिरण
बीटा-माइनस (बी−) विकिरण में एक ऊर्जावान इलेक्ट्रॉन होता है। यह अल्फा विकिरण से अधिक मर्मज्ञ है लेकिन गामा से कम है। रेडियोधर्मी क्षय से बीटा विकिरण को कुछ सेंटीमीटर प्लास्टिक या कुछ मिलीमीटर धातु से रोका जा सकता है। यह तब होता है जब एक न्यूट्रॉन एक नाभिक में एक प्रोटॉन में बदल जाता है, बीटा कण और एक एंटीन्यूट्रिनो को मुक्त करता है। प्राकृतिक बीटा विकिरण की तुलना में लिनाक त्वरक से बीटा विकिरण कहीं अधिक ऊर्जावान और मर्मज्ञ है। यह कभी-कभी सतही ट्यूमर के इलाज के लिए रेडियोथेरेपी में चिकित्सीय रूप से उपयोग किया जाता है।
बीटा-प्लस (β .)+) विकिरण पॉज़िट्रॉन का उत्सर्जन है, जो इलेक्ट्रॉनों के प्रतिकण रूप हैं। जब एक पॉज़िट्रॉन सामग्री में इलेक्ट्रॉनों के समान गति को धीमा कर देता है, तो पॉज़िट्रॉन एक इलेक्ट्रॉन का सफाया कर देगा, इस प्रक्रिया में 511 केवी के दो गामा फोटॉन जारी करेगा। वे दो गामा फोटॉन विपरीत दिशा में (लगभग) यात्रा करेंगे। पॉज़िट्रॉन विनाश से गामा विकिरण में उच्च ऊर्जा फोटॉन होते हैं, और यह आयनकारी भी होता है।
न्यूट्रॉन विकिरण
न्यूट्रॉन को उनकी गति/ऊर्जा के अनुसार वर्गीकृत किया जाता है। न्यूट्रॉन विकिरण में मुक्त न्यूट्रॉन होते हैं। ये न्यूट्रॉन स्वतःस्फूर्त या प्रेरित नाभिकीय विखंडन के दौरान उत्सर्जित हो सकते हैं। न्यूट्रॉन दुर्लभ विकिरण कण हैं; वे केवल बड़ी संख्या में उत्पन्न होते हैं जहां श्रृंखला प्रतिक्रिया विखंडन या संलयन प्रतिक्रियाएं सक्रिय होती हैं; यह थर्मोन्यूक्लियर विस्फोट में लगभग 10 माइक्रोसेकंड के लिए होता है, या लगातार एक ऑपरेटिंग परमाणु रिएक्टर के अंदर होता है; जब यह गैर-क्रिटिकल हो जाता है तो रिएक्टर में न्यूट्रॉन का उत्पादन लगभग तुरंत बंद हो जाता है।
न्यूट्रॉन अन्य वस्तुओं, या सामग्री, रेडियोधर्मी बना सकते हैं। यह प्रक्रिया, जिसे न्यूट्रॉन सक्रियण कहा जाता है, चिकित्सा, शैक्षणिक और औद्योगिक अनुप्रयोगों में उपयोग के लिए रेडियोधर्मी स्रोतों का उत्पादन करने के लिए उपयोग की जाने वाली प्राथमिक विधि है। यहां तक कि तुलनात्मक रूप से कम गति वाले थर्मल न्यूट्रॉन भी न्यूट्रॉन सक्रियण का कारण बनते हैं (वास्तव में, वे इसे अधिक कुशलता से पैदा करते हैं)। न्यूट्रॉन परमाणुओं को उसी तरह से आयनित नहीं करते हैं जैसे प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉन जैसे आवेशित कण (इलेक्ट्रॉन के उत्तेजना से) करते हैं, क्योंकि न्यूट्रॉन पर कोई चार्ज नहीं होता है। यह नाभिक द्वारा उनके अवशोषण के माध्यम से होता है जो तब अस्थिर हो जाता है कि वे आयनीकरण का कारण बनते हैं। इसलिए, न्यूट्रॉन को अप्रत्यक्ष रूप से आयनकारी कहा जाता है। महत्वपूर्ण गतिज ऊर्जा के बिना न्यूट्रॉन भी अप्रत्यक्ष रूप से आयनीकृत होते हैं, और इस प्रकार एक महत्वपूर्ण विकिरण खतरा होते हैं। सभी सामग्री न्यूट्रॉन सक्रियण में सक्षम नहीं हैं; पानी में, उदाहरण के लिए, मौजूद दोनों प्रकार के परमाणुओं (हाइड्रोजन और ऑक्सीजन) के सबसे आम समस्थानिक न्यूट्रॉन को पकड़ लेते हैं और भारी हो जाते हैं लेकिन उन परमाणुओं के स्थिर रूप बने रहते हैं। केवल एक से अधिक न्यूट्रॉन का अवशोषण, एक सांख्यिकीय रूप से दुर्लभ घटना, हाइड्रोजन परमाणु को सक्रिय कर सकती है, जबकि ऑक्सीजन को दो अतिरिक्त अवशोषण की आवश्यकता होती है। इस प्रकार पानी केवल बहुत कमजोर रूप से सक्रिय होने में सक्षम है। नमक में सोडियम (समुद्र के पानी की तरह), दूसरी ओर, Na-24 बनने के लिए केवल एक न्यूट्रॉन को अवशोषित करने की आवश्यकता होती है, जो बीटा क्षय का एक बहुत ही तीव्र स्रोत है, जिसमें 15 घंटे का आधा जीवन होता है।
इसके अलावा, उच्च-ऊर्जा (उच्च गति) न्यूट्रॉन में परमाणुओं को सीधे आयनित करने की क्षमता होती है। एक तंत्र जिसके द्वारा उच्च ऊर्जा वाले न्यूट्रॉन परमाणुओं को आयनित करते हैं, एक परमाणु के नाभिक पर प्रहार करना और एक अणु से परमाणु को बाहर निकालना है, एक या एक से अधिक इलेक्ट्रॉनों को पीछे छोड़ देना क्योंकि रासायनिक बंधन टूट जाता है। इससे रासायनिक मुक्त कणों का उत्पादन होता है। इसके अलावा, बहुत अधिक ऊर्जा वाले न्यूट्रॉन न्यूट्रॉन स्पैलेशन या नॉकआउट द्वारा आयनकारी विकिरण का कारण बन सकते हैं, जिसमें न्यूट्रॉन प्रभाव पर परमाणु नाभिक (विशेष रूप से हाइड्रोजन नाभिक) से उच्च ऊर्जा वाले प्रोटॉन का उत्सर्जन करते हैं। अंतिम प्रक्रिया न्यूट्रॉन की अधिकांश ऊर्जा प्रोटॉन को प्रदान करती है, ठीक उसी तरह जैसे एक बिलियर्ड गेंद दूसरे से टकराती है। ऐसी प्रतिक्रियाओं से आवेशित प्रोटॉन और अन्य उत्पाद सीधे आयनीकृत होते हैं।
उच्च-ऊर्जा न्यूट्रॉन बहुत मर्मज्ञ होते हैं और सामान्य ठोस पदार्थों में हवा (सैकड़ों या हजारों मीटर) और मध्यम दूरी (कई मीटर) में बड़ी दूरी तय कर सकते हैं। एक मीटर से भी कम दूरी के भीतर उन्हें अवरुद्ध करने के लिए उन्हें आमतौर पर कंक्रीट या पानी जैसे हाइड्रोजन समृद्ध परिरक्षण की आवश्यकता होती है। न्यूट्रॉन विकिरण का एक सामान्य स्रोत एक परमाणु रिएक्टर के अंदर होता है, जहाँ एक मीटर-मोटी पानी की परत को प्रभावी परिरक्षण के रूप में उपयोग किया जाता है।
ब्रह्मांडीय विकिरण
बाहरी अंतरिक्ष से पृथ्वी के वायुमंडल में प्रवेश करने वाले उच्च ऊर्जा कणों के दो स्रोत हैं: सूर्य और गहरा अंतरिक्ष। सूर्य लगातार सौर हवा में कणों का उत्सर्जन करता है, मुख्य रूप से मुक्त प्रोटॉन, और कभी-कभी कोरोनल मास इजेक्शन (सीएमई) के साथ प्रवाह को अत्यधिक बढ़ा देता है।
गहरे अंतरिक्ष (इंटर- और एक्स्ट्रा-गैलेक्टिक) के कण बहुत कम बार आते हैं, लेकिन बहुत अधिक ऊर्जा वाले होते हैं। ये कण भी ज्यादातर प्रोटॉन होते हैं, जिनमें से अधिकांश में हेलियन (अल्फा कण) होते हैं। भारी तत्वों के कुछ पूरी तरह से आयनित नाभिक मौजूद हैं। इन गांगेय ब्रह्मांडीय किरणों की उत्पत्ति अभी तक अच्छी तरह से समझ में नहीं आई है, लेकिन वे सुपरनोवा और विशेष रूप से गामा-रे फट (जीआरबी) के अवशेष प्रतीत होते हैं, जो इन कणों से मापे गए विशाल त्वरण में सक्षम चुंबकीय क्षेत्र की विशेषता रखते हैं। वे कैसर द्वारा भी उत्पन्न हो सकते हैं, जो जीआरबी के समान आकाशगंगा-व्यापी जेट घटनाएं हैं, लेकिन उनके बहुत बड़े आकार के लिए जाने जाते हैं, और जो ब्रह्मांड के प्रारंभिक इतिहास का एक हिंसक हिस्सा प्रतीत होता है।
गैर-आयनीकरण विकिरण
गैर-आयनकारी विकिरण के कणों की गतिज ऊर्जा पदार्थ से गुजरते समय आवेशित आयनों का उत्पादन करने के लिए बहुत कम होती है। गैर-आयनीकरण विद्युत चुम्बकीय विकिरण (नीचे प्रकार देखें) के लिए, संबंधित कणों (फोटॉन) में अणुओं और परमाणुओं के घूर्णी, कंपन या इलेक्ट्रॉनिक वैलेंस कॉन्फ़िगरेशन को बदलने के लिए केवल पर्याप्त ऊर्जा होती है। जीवित ऊतक पर विकिरण के गैर-आयनीकरण रूपों के प्रभाव का हाल ही में अध्ययन किया गया है। फिर भी, विभिन्न प्रकार के गैर-आयनीकरण विकिरण के लिए विभिन्न जैविक प्रभाव देखे जाते हैं।[4][6] यहां तक कि गैर-आयनीकरण विकिरण भी थर्मल-आयनीकरण पैदा करने में सक्षम है यदि यह तापमान को आयनीकरण ऊर्जा तक बढ़ाने के लिए पर्याप्त गर्मी जमा करता है। ये प्रतिक्रियाएं आयनीकरण विकिरण की तुलना में कहीं अधिक ऊर्जा पर होती हैं, जिसके लिए आयनीकरण के लिए केवल एक कण की आवश्यकता होती है। थर्मल आयनीकरण का एक परिचित उदाहरण एक आम आग की लौ-आयनीकरण है, और ब्रोइलिंग-प्रकार के खाना पकाने के दौरान अवरक्त विकिरण से प्रेरित आम खाद्य पदार्थों में ब्राउनिंग (खाद्य प्रक्रिया) प्रतिक्रियाएं होती हैं।
विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम सभी संभावित विद्युत चुम्बकीय विकिरण आवृत्तियों की सीमा है।[4]किसी वस्तु का विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम (आमतौर पर सिर्फ स्पेक्ट्रम) उस विशेष वस्तु द्वारा उत्सर्जित या अवशोषित विद्युत चुम्बकीय विकिरण का विशिष्ट वितरण होता है।
विद्युत चुम्बकीय विकिरण के गैर-आयनीकरण भाग में विद्युत चुम्बकीय तरंगें होती हैं (व्यक्तिगत क्वांटा या कणों के रूप में, फोटॉन देखें) परमाणुओं या अणुओं से इलेक्ट्रॉनों को अलग करने के लिए पर्याप्त ऊर्जावान नहीं हैं और इसलिए उनके आयनीकरण का कारण बनते हैं। इनमें रेडियो तरंगें, माइक्रोवेव, इन्फ्रारेड, और (कभी-कभी) दृश्य प्रकाश शामिल हैं। पराबैंगनी प्रकाश की कम आवृत्तियों से आयनीकरण के समान रासायनिक परिवर्तन और आणविक क्षति हो सकती है, लेकिन तकनीकी रूप से यह आयनकारी नहीं है। पराबैंगनी प्रकाश की उच्चतम आवृत्तियों के साथ-साथ सभी एक्स-रे और गामा-किरणें आयनकारी होती हैं।
आयनीकरण की घटना व्यक्तिगत कणों या तरंगों की ऊर्जा पर निर्भर करती है, न कि उनकी संख्या पर। कणों या तरंगों की तीव्र बाढ़ आयनीकरण का कारण नहीं बनेगी यदि इन कणों या तरंगों में आयनीकरण करने के लिए पर्याप्त ऊर्जा नहीं होती है, जब तक कि वे शरीर के तापमान को उस बिंदु तक नहीं बढ़ाते हैं जो परमाणुओं या अणुओं के छोटे अंशों को आयनित करने की प्रक्रिया द्वारा किया जाता है। थर्मल-आयनीकरण (हालांकि, इसके लिए अपेक्षाकृत अत्यधिक विकिरण तीव्रता की आवश्यकता होती है)।
पराबैंगनी प्रकाश
जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, पराबैंगनी के स्पेक्ट्रम का निचला हिस्सा, जिसे सॉफ्ट यूवी कहा जाता है, 3 eV से लगभग 10 eV तक, गैर-आयनकारी है। हालांकि, रसायन विज्ञान पर गैर-आयनीकरण पराबैंगनी के प्रभाव और इसके संपर्क में आने वाली जैविक प्रणालियों को नुकसान (ऑक्सीकरण, उत्परिवर्तन और कैंसर सहित) ऐसे हैं कि यहां तक कि पराबैंगनी के इस हिस्से की तुलना अक्सर आयनकारी विकिरण से की जाती है।
दृश्यमान प्रकाश
प्रकाश, या दृश्य प्रकाश, एक तरंग दैर्ध्य के विद्युत चुम्बकीय विकिरण की एक बहुत ही संकीर्ण सीमा है जो मानव आंख को दिखाई देती है, या 380-750 एनएम जो क्रमशः 790 से 400 THz की आवृत्ति रेंज के बराबर होती है।[4]अधिक व्यापक रूप से, भौतिक विज्ञानी प्रकाश शब्द का उपयोग सभी तरंग दैर्ध्य के विद्युत चुम्बकीय विकिरण के लिए करते हैं, चाहे वह दृश्यमान हो या नहीं।
इन्फ्रारेड
इन्फ्रारेड (IR) प्रकाश विद्युत चुम्बकीय विकिरण है जिसकी तरंग दैर्ध्य 0.7 और 300 माइक्रोमीटर के बीच होती है, जो क्रमशः 430 और 1 THz के बीच आवृत्ति रेंज से मेल खाती है। IR तरंग दैर्ध्य दृश्य प्रकाश की तुलना में अधिक लंबा होता है, लेकिन माइक्रोवेव की तुलना में छोटा होता है। इन्फ्रारेड को विकिरणित वस्तुओं से कुछ दूरी पर महसूस करके पता लगाया जा सकता है। सांपों में इन्फ्रारेड सेंसिंग उनके सिर में पिनहोल लेंस का उपयोग करके इन्फ्रारेड का पता लगा सकता है और फोकस कर सकता है, जिसे पिट कहा जाता है। तेज धूप समुद्र तल पर सिर्फ 1 किलोवाट प्रति वर्ग मीटर से अधिक की किरण प्रदान करती है। इस ऊर्जा का 53% अवरक्त विकिरण है, 44% दृश्य प्रकाश है, और 3% पराबैंगनी विकिरण है।[4]
माइक्रोवेव
माइक्रोवेव विद्युत चुम्बकीय तरंगें हैं जिनकी तरंग दैर्ध्य एक मिलीमीटर से लेकर एक मीटर तक होती है, जो 300 मेगाहर्ट्ज से 300 गीगाहर्ट्ज़ की आवृत्ति रेंज के बराबर होती है। इस व्यापक परिभाषा में यूएचएफ और ईएचएफ (मिलीमीटर तरंग) दोनों शामिल हैं, लेकिन विभिन्न स्रोत अलग-अलग अन्य सीमाओं का उपयोग करते हैं।[4]सभी मामलों में, माइक्रोवेव में पूरे सुपर हाई फ़्रीक्वेंसी बैंड (3 से 30 गीगाहर्ट्ज़, या 10 से 1 सेमी) कम से कम शामिल होते हैं, आरएफ इंजीनियरिंग अक्सर निचली सीमा 1 गीगाहर्ट्ज़ (30 सेमी) और ऊपरी सीमा लगभग 100 गीगाहर्ट्ज़ ( 3 मिमी)।
रेडियो तरंगें
रेडियो तरंगें एक प्रकार का विद्युतचुंबकीय विकिरण है जिसकी तरंगदैर्घ्य विद्युतचुंबकीय स्पेक्ट्रम में अवरक्त प्रकाश से अधिक लंबी होती है। अन्य सभी विद्युत चुम्बकीय तरंगों की तरह, वे प्रकाश की गति से यात्रा करते हैं। प्राकृतिक रूप स