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 सम्मिलित है:
- विद्युत चुम्बकीय विकिरण , जैसे रेडियो तरंग , माइक्रो तंरग , अवरक्त , दृश्य प्रकाश , पराबैंगनी , एक्स-रे , और गामा किरण , गामा विकिरण (γ) होती है |
- 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 अधिकांशतः आयनकारी विकिरण या गैर-आयनीकरण विकिरण के रूप में वर्गीकृत किया जाता है | विकिरणित कणों की ऊर्जा के आधार पर गैर-आयनीकरण हो जाता है। 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 सम्मिलित 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, किन्तु अणुओं को बनाने वाले अंतर-परमाणु बंधनों को बाधित कर सकती है, जिससे परमाणुओं के अतिरिक्त 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 माइक्रो तंरग आवृत्ति यों में यूवी की तुलना में लंबी तरंग दैर्ध्य की तरंगें बांड को नहीं तोड़ सकती हैं, किन्तु बांडों में कंपन उत्पन्न कर सकती हैं जिन्हें गर्मी के रूप में अनुभूत किया जाता है। रेडियो तरंग दैर्ध्य और नीचे सामान्यतः 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 (अर्थात सभी दिशाओं में बाहर की ओर यात्रा) की घटना से उत्पन्न होता है। यह पहलू विकिरणमिति की एक प्रणाली की ओर जाता है जो सभी प्रकार के विकिरण पर प्रयुक्त 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 नियम का पालन करती है। किसी भी आदर्श नियम की तरह, व्युत्क्रम-वर्ग नियम 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 होता है। 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 उत्पन्न 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 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 अधिक सक्षम हैं, किन्तु 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, किन्तु 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 सदैव 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 उपस्थित 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 सामान्यतः इसकी उपस्थिति का पता लगाने के लिए गीगर काउंटर जैसे उपकरणों की आवश्यकता होती है। कुछ स्थितियों 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 स्थितियों में होता है।
दवा, अनुसंधान और निर्माण में आयनकारी विकिरण के कई व्यावहारिक उपयोग हैं, किन्तु यदि अनुचित तरीके से उपयोग किया जाता है तो यह स्वास्थ्य के लिए खतरा उत्पन्न करता है। विकिरण के संपर्क में आने से जीवित ऊतकों को हानि 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 , अधिकांशतः तब होता है जब रेडियोधर्मी आयोडीन विखंडन उत्पाद, आयोडीन -131 की जैविक प्रवृत्ति के कारण परमाणु हथियार और रिएक्टर विकिरण स्रोत होते हैं।[4] चूंकि, आयनकारी विकिरण के कारण कोशिकाओं में कैंसर के बनने के सटीक कठिन परिस्थिति 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 स्पष्टता की कमी से अवगत है, सामूहिक प्रभावी खुराक महामारी विज्ञान कठिन परिस्थिति मूल्यांकन के लिए एक उपकरण के रूप में अभिप्रेत नहीं है, और कठिन परिस्थिति 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 महत्वपूर्ण डिग्री तक प्रवेश नहीं करता है, और इसे कभी-कभी वैक्यूम पराबैंगनी कहा जाता है। चूंकि अंतरिक्ष में उपस्थित 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 किन्तु खतरनाक यूवी-सी और यूवी-बी को अवशोषित करता है। यह तथाकथित ओजोन परत लगभग से प्रारंभिकू 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, किन्तु जैविक अणुओं में इलेक्ट्रॉनिक उत्तेजना उत्पन्न 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 हानि पहुंचाते हैं। एक उदाहरण डीएनए में पाइरीमिडीन डिमर का बनना है, जो 365 एनएम (3.4 ईवी) से कम तरंग दैर्ध्य पर प्रारंभिकू होता है, जो आयनीकरण ऊर्जा से अधिक 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, माइक्रो तंरग 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 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 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। सामान्यतः, 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 किन्तु फिर भी शक्तिशाली, सतह तक पहुंचने से रोकता है।
गामा विकिरण
के अतिरिक्त
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 अधिक संभावना होती है। गामा विकिरण, चूंकि, 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, तथापि सामग्री की हो या नहीं उच्च या निम्न घनत्व। चूंकि, जैसा कि एक्स-रे के स्थितियों 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 सामान्य (सामान्यतः 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 कारण 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 हानि 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। चूंकि, 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 हानि पहुंचाने के लिए अल्फा विकिरण के लिए संवेदनशील जीवित ऊतक के अधिक 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 किन्तु 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 समय 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 उत्पन्न 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, उपस्थित दोनों प्रकार के परमाणुओं (हाइड्रोजन और ऑक्सीजन) के सबसे आम समस्थानिक न्यूट्रॉन को पकड़ लेते हैं और भारी हो जाते हैं किन्तु 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 अशक्त 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 अतिरिक्त, 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 अतिरिक्त, 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 अंदर उन्हें अवरुद्ध करने के लिए उन्हें सामान्यतः 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, किन्तु बहुत अधिक ऊर्जा वाले होते हैं। ये कण भी अधिकतर प्रोटॉन होते हैं, जिनमें से अधिकांश में हेलियन (अल्फा कण) होते हैं। भारी तत्वों के कुछ पूरी तरह से आयनित नाभिक उपस्थित हैं। इन गांगेय ब्रह्मांडीय किरणों की उत्पत्ति अभी तक अच्छी तरह से समझ में नहीं आई है, किन्तु 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, किन्तु 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 उत्पन्न 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 समय 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 (सामान्यतः 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, माइक्रो तंरग, अवरक्त, और (कभी-कभी) दृश्य प्रकाश सम्मिलित हैं। पराबैंगनी प्रकाश की कम आवृत्तियों से आयनीकरण के समान रासायनिक परिवर्तन और आणविक क्षति हो सकती है, किन्तु विधिी 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 (चूंकि, 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। चूंकि, रसायन विज्ञान पर गैर-आयनीकरण पराबैंगनी के प्रभाव और इसके संपर्क में आने वाली जैविक प्रणालियों को हानि (ऑक्सीकरण, उत्परिवर्तन और कैंसर सहित) ऐसे हैं कि यहां तक कि पराबैंगनी के इस हिस्से की तुलना अधिकांशतः 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 हो।
अवरक्त
अवरक्त (आईआर) 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। आईआर तरंग दैर्ध्य दृश्य प्रकाश की तुलना में अधिक लंबा होता है, किन्तु माइक्रो तंरग की तुलना में छोटा होता है। अवरक्त को विकिरणित वस्तुओं से कुछ दूरी पर अनुभूत करके पता लगाया जा सकता है। सांपों में अवरक्त सेंसिंग उनके सिर में पिनहोल लेंस का उपयोग करके अवरक्त 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]
माइक्रो तंरग
माइक्रो तंरग 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 सम्मिलित हैं, किन्तु विभिन्न स्रोत अलग-अलग अन्य सीमाओं का उपयोग करते हैं।[4] सभी स्थितियों में, माइक्रो तंरग में पूरे सुपर हाई फ़्रीक्वेंसी बैंड (3 से 30 गीगाहर्ट्ज़, या 10 से 1 सेमी) कम से कम सम्मिलित होते हैं, आरएफ इंजीनियरिंग अधिकांशतः निचली सीमा 1 गीगाहर्ट्ज़ (30 सेमी) और ऊपरी सीमा लगभग 100 गीगाहर्ट्ज़ ( 3 मिमी) होती है।
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 से उत्पन्न होने वाली रेडियो तरंगें बिजली या कुछ खगोलीय पिंडों द्वारा बनाई जाती हैं। कृत्रिम रूप से उत्पन्न रेडियो तरंगों का उपयोग स्थिर और मोबाइल रेडियो संचार, प्रसारण, रडार और अन्य नेविगेशन सिस्टम, उपग्रह संचार, कंप्यूटर नेटवर्क और असंख्य अन्य अनुप्रयोगों के लिए किया जाता है। इसके अतिरिक्त, प्रत्यावर्ती धारा को ले जाने वाला लगभग कोई भी तार कुछ ऊर्जा को रेडियो तरंगों के रूप में दूर कर देगा; इन्हें अधिकतर हस्तक्षेप कहा जाता है। रेडियो तरंगों की विभिन्न आवृत्तियों की पृथ्वी के वायुमंडल में अलग-अलग प्रसार विशेषताएं होती हैं; लंबी लहरें मई पृथ्वी की वक्रता की दर से झुकते हैं और पृथ्वी के एक हिस्से को बहुत लगातार कवर कर सकते हैं, छोटी तरंगें आयनमंडल और पृथ्वी से कई प्रतिबिंबों द्वारा विश्व भर में यात्रा करती हैं। बहुत कम तरंगदैर्घ्य बहुत कम झुकते या परावर्तित होते हैं और दृष्टि की रेखा के साथ यात्रा करते हैं।
बहुत कम आवृत्ति
बहुत कम आवृत्ति (वीएलएफ) 30 हर्ट्ज से 3 किलोहर्ट्ज़ की आवृत्ति रेंज को संदर्भित करती है जो क्रमशः 100,000 से 10,000 मीटर की तरंग दैर्ध्य से मेल खाती है। चूंकि रेडियो स्पेक्ट्रम की इस श्रेणी में बहुत अधिक बैंडविड्थ नहीं है, इसलिए केवल सबसे सरल संकेतों को ही प्रसारित किया जा सकता है, जैसे कि रेडियो नेविगेशन के लिए। मैरियामीटर बैंड या मायरीमीटर तरंग के रूप में भी जाना जाता है क्योंकि तरंगदैर्घ्य दस से एक मायरीमीटर (10 किलोमीटर के बराबर एक अप्रचलित मीट्रिक इकाई) तक होता है।
अत्यंत कम आवृत्ति
अत्यंत कम आवृत्ति (ईएलएफ) 3 से 30 हर्ट्ज (10 .) तक विकिरण आवृत्तियों है8 से 107 मीटर क्रमशः)। वायुमंडल विज्ञान में, एक वैकल्पिक परिभाषा सामान्यतः दी जाती है, 3 हर्ट्ज से 3 किलोहर्ट्ज़ तक।[4] संबंधित मैग्नेटोस्फीयर विज्ञान में, कम आवृत्ति विद्युत चुम्बकीय दोलनों (~ 3 हर्ट्ज से नीचे होने वाले स्पंदन) को यूएलएफ रेंज में झूठ माना जाता है, जिसे इस प्रकार आईटीयू रेडियो बैंड से अलग तरीके से परिभाषित किया जाता है। मिशिगन में एक विशाल सैन्य ईएलएफ एंटीना जलमग्न पनडुब्बियों जैसे अन्यथा अगम्य रिसीवरों को बहुत धीमी गति से संदेश प्रसारित करता है।
थर्मल विकिरण (गर्मी)
थर्मल विकिरण पृथ्वी पर अधिकांशतः पाए जाने वाले तापमान पर वस्तुओं द्वारा उत्सर्जित अवरक्त विकिरण का एक सामान्य पर्याय है। थर्मल विकिरण न केवल स्वयं विकिरण को संदर्भित करता है, किंतु उस प्रक्रिया को भी संदर्भित करता है जिसके द्वारा किसी वस्तु की सतह अपनी तापीय ऊर्जा को ब्लैक बॉडी विकिरण के रूप में विकीर्ण करती है। एक सामान्य घरेलू रेडिएटर या इलेक्ट्रिक हीटर से अवरक्त या लाल विकिरण थर्मल विकिरण का एक उदाहरण है, जैसा कि एक ऑपरेटिंग गरमागरम प्रकाश बल्ब द्वारा उत्सर्जित गर्मी है। थर्मल विकिरण तब उत्पन्न होता है जब परमाणुओं के अंदर आवेशित कणों की गति से ऊर्जा विद्युत चुम्बकीय विकिरण में परिवर्तित हो जाती है।
जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, यहां तक कि कम-आवृत्ति वाले थर्मल विकिरण तापमान-आयनीकरण का कारण बन सकते हैं, जब भी यह तापमान को उच्च स्तर तक बढ़ाने के लिए पर्याप्त तापीय ऊर्जा जमा करता है। इसके सामान्य उदाहरण हैं आम लपटों में देखा जाने वाला आयनीकरण (प्लाज्मा), और खाना पकाने के समय ब्राउनिंग (रासायनिक प्रक्रिया) के कारण होने वाले आणविक परिवर्तन, जो एक रासायनिक प्रक्रिया है जो आयनीकरण के एक बड़े घटक से प्रारंभिकू होती है।
ब्लैक-बॉडी रेडिएशन
काले पदार्थ रेडिएशन एक समान तापमान पर शरीर द्वारा उत्सर्जित विकिरण का एक आदर्श स्पेक्ट्रम है। स्पेक्ट्रम का आकार और शरीर द्वारा उत्सर्जित ऊर्जा की कुल मात्रा उस पिंड के निरपेक्ष तापमान का एक कार्य है। उत्सर्जित विकिरण पूरे विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम को कवर करता है और एक निश्चित आवृत्ति पर विकिरण (शक्ति/इकाई-क्षेत्र) की तीव्रता को प्लैंक के विकिरण के नियम द्वारा वर्णित किया जाता है। किसी ब्लैक-बॉडी के दिए गए तापमान के लिए विशेष आवृत्ति होती है जिस पर उत्सर्जित विकिरण अपनी अधिकतम तीव्रता पर होता है। शरीर का तापमान बढ़ने पर अधिकतम विकिरण आवृत्ति उच्च आवृत्तियों की ओर बढ़ती है। जिस आवृत्ति पर ब्लैक-बॉडी विकिरण अधिकतम होता है, वह वीन के विस्थापन नियम द्वारा दिया जाता है और यह शरीर के पूर्ण तापमान का एक कार्य है। एक ब्लैक-बॉडी वह है जो किसी भी तापमान पर किसी भी तरंग दैर्ध्य पर विकिरण की अधिकतम संभव मात्रा का उत्सर्जन करता है। एक ब्लैक-बॉडी किसी भी तरंग दैर्ध्य पर अधिकतम संभव घटना विकिरण को भी अवशोषित करेगा। कमरे के तापमान पर या उससे कम तापमान वाला एक काला शरीर इस प्रकार बिल्कुल काला दिखाई देगा, क्योंकि यह किसी भी घटना प्रकाश को प्रतिबिंबित नहीं करेगा और न ही यह हमारी आंखों का पता लगाने के लिए दृश्य तरंगदैर्ध्य पर पर्याप्त विकिरण उत्सर्जित करेगा। सैद्धांतिक रूप से, एक ब्लैक-बॉडी पूरे स्पेक्ट्रम पर बहुत कम आवृत्ति वाली रेडियो तरंगों से लेकर एक्स-रे तक विद्युत चुम्बकीय विकिरण का उत्सर्जन करती है, जिससे विकिरण की निरंतरता उत्पन्न होती है।
एक विकिरणित काले पिंड का रंग उसकी विकिरण सतह के तापमान को बताता है। यह सितारों के रंग के लिए ज़िम्मेदार है, जो अवरक्त से लाल (2,500K), पीले (5,800K), सफेद और नीले-सफेद (15,000K) से भिन्न होता है क्योंकि चोटी की चमक दृश्यमान स्पेक्ट्रम में उन बिंदुओं से गुजरती है। . जब शिखर दृश्य स्पेक्ट्रम के नीचे होता है तो शरीर काला होता है, जबकि जब यह शरीर के ऊपर होता है तो नीला-सफेद होता है, क्योंकि सभी दृश्यमान रंग नीले से घटते हुए लाल रंग में दर्शाए जाते हैं।
आविष्कार
19वीं शताब्दी की प्रारंभिकुआत में दृश्य प्रकाश के अतिरिक्त अन्य तरंग दैर्ध्य के विद्युतचुंबकीय विकिरण की खोज की गई थी। अवरक्त विकिरण की खोज का श्रेय खगोलशास्त्री विलियम हर्शेल को जाता है। हर्शल ने 1800 में लंदन की रॉयल सोसाइटी के समक्ष अपने परिणाम प्रकाशित किए। हर्शल ने, रिटर की तरह, सूर्य से प्रकाश को अपवर्तित करने के लिए एक त्रिकोणीय प्रिज्म (प्रकाशिकी) का उपयोग किया और थर्मामीटर द्वारा अंकित तापमान में वृद्धि के माध्यम से अवरक्त (स्पेक्ट्रम के लाल भाग से परे) का पता लगाया था।
1801 में, जर्मन भौतिक विज्ञानी जोहान विल्हेम रिटर ने यह देखते हुए पराबैंगनी की खोज की कि प्रिज्म से निकलने वाली किरणें वायलेट प्रकाश की तुलना में सिल्वर क्लोराइड की तैयारी को अधिक तेज़ी से काला कर देती हैं। रिटर के प्रयोग फोटोग्राफी बनने के प्रारंभिकुआती अग्रदूत थे। रिटर ने नोट किया कि यूवी किरणें रासायनिक प्रतिक्रियाएं उत्पन्न करने में सक्षम थीं।
पहली रेडियो तरंगों का पता प्राकृतिक स्रोत से नहीं था, किन्तु 1887 में जर्मन वैज्ञानिक हेनरिक हर्ट्ज़ द्वारा जानबूझकर और कृत्रिम रूप से उत्पादित किया गया था, जेम्स क्लर्क मैक्सवेल के समीकरणों द्वारा सुझाए गए सूत्रों का पालन करते हुए, रेडियो फ्रीक्वेंसी रेंज में दोलनों का उत्पादन करने के लिए गणना की गई विद्युत परिपथ का उपयोग किया गया था। .
विल्हेम रॉन्टगन ने एक्स-रे की खोज की और नाम दिया। 8 नवंबर 1895 को एक खाली ट्यूब पर प्रयुक्त उच्च वोल्टेज के साथ प्रयोग करते हुए, उन्होंने लेपित कांच की एक पास की प्लेट पर एक फ्लोरोसेंस देखा। एक महीने के अंदर, उन्होंने एक्स-रे के मुख्य गुणों की खोज की, जिन्हें हम आज तक समझते हैं।
1896 में, हेनरी बेकरेल ने पाया कि कुछ खनिजों से निकलने वाली किरणें काले कागज में प्रवेश करती हैं और एक अनपेक्षित फोटोग्राफिक प्लेट की फॉगिंग का कारण बनती हैं। उनके डॉक्टरेट छात्र मैरी क्यूरी ने पाया कि केवल कुछ रासायनिक तत्वों ने ऊर्जा की इन किरणों को छोड़ दिया। उसने इस व्यवहार को रेडियोधर्मिता नाम दिया था।
अल्फा किरणों (अल्फा कण) और बीटा किरणों (बीटा कण) को अर्नेस्ट रदरफोर्ड द्वारा 1899 में सरल प्रयोग के माध्यम से विभेदित किया गया था। रदरफोर्ड ने एक सामान्य पिचब्लेंड रेडियोधर्मी स्रोत का उपयोग किया और निर्धारित किया कि स्रोत द्वारा उत्पादित किरणों की सामग्री में अलग-अलग भेदन थे। एक प्रकार की पैठ कम थी (इसे कागज द्वारा रोक दिया गया था) और एक सकारात्मक चार्ज था, जिसे रदरफोर्ड ने अल्फा किरणों का नाम दिया था। दूसरा अधिक मर्मज्ञ था (कागज के माध्यम से फिल्म को उजागर करने में सक्षम था किन्तु धातु के माध्यम से नहीं) और एक नकारात्मक चार्ज था, और इस प्रकार के रदरफोर्ड ने बीटा नाम दिया। यह वह विकिरण था जिसे सबसे पहले बेकरेल ने यूरेनियम लवण से खोजा था। 1900 में, फ्रांसीसी वैज्ञानिक पॉल विलार्ड ने रेडियम से तीसरे न्यूट्रल चार्ज और विशेष रूप से मर्मज्ञ प्रकार के विकिरण की खोज की, और इसका वर्णन करने के बाद, रदरफोर्ड ने अनुभूत किया कि यह अभी तक एक तीसरे प्रकार का विकिरण होना चाहिए, जिसे 1903 में रदरफोर्ड ने गामा किरण का नाम दिया था।
हेनरी बेकरेल ने खुद सिद्ध किया कि बीटा किरणें तेज इलेक्ट्रॉन हैं, जबकि रदरफोर्ड और थॉमस रॉयड्स ने 1909 में सिद्ध किया कि अल्फा कण आयनित हीलियम हैं। 1914 में रदरफोर्ड और एडवर्ड एंड्राडे ने सिद्ध किया कि गामा किरणें एक्स-रे की तरह होती हैं, किन्तु कम तरंग दैर्ध्य के साथ होती है।
बाहरी अंतरिक्ष से पृथ्वी से टकराने वाली ब्रह्मांडीय किरण विकिरणों को अंततः निश्चित रूप से पहचाना गया और 1912 में अस्तित्व में सिद्ध हुआ, क्योंकि वैज्ञानिक विक्टर हेसो एक मुक्त गुब्बारे की उड़ान में विभिन्न ऊंचाई पर विद्युतमापी ले गए थे। इन विकिरणों की प्रकृति को बाद के वर्षों में धीरे-धीरे ही समझा गया था ।
1932 में जेम्स चैडविक द्वारा न्यूट्रॉन और न्यूट्रॉन विकिरण की खोज की गई थी। इसके तुरंत बाद कॉस्मिक किरण प्रतिक्रियाओं की क्लाउड चैम्बर परीक्षा द्वारा कई अन्य उच्च ऊर्जा कण विकिरण जैसे पॉज़िट्रॉन, म्यूऑन और पायन की खोज की गई थी, और अन्य प्रकार के कण विकिरण का उत्पादन किया गया था। कृत्रिम रूप से कण त्वरक में, बीसवीं शताब्दी के अंतिम भाग के माध्यम से उत्पादन हुआ था।
आवेदन
दवा
विकिरण और रेडियोधर्मी पदार्थों का उपयोग निदान, उपचार और अनुसंधान के लिए किया जाता है। एक्स-रे, उदाहरण के लिए, मांसपेशियों और अन्य कोमल ऊतकों से गुजरते हैं किन्तु घने पदार्थों द्वारा रोक दिए जाते हैं। एक्स-रे की यह संपत्ति डॉक्टरों को टूटी हुई हड्डियों को खोजने और शरीर में बढ़ने वाले कैंसर का पता लगाने में सक्षम बनाती है।[7] डॉक्टर रेडियोधर्मी पदार्थ का इंजेक्शन लगाकर और शरीर से निकलने वाले विकिरण की निगरानी करके भी कुछ बीमारियों का पता लगाते हैं।[8] कैंसर के उपचार के लिए उपयोग किए जाने वाले विकिरण को आयनकारी विकिरण कहा जाता है क्योंकि यह उन ऊतकों की कोशिकाओं में आयन बनाता है जिनसे यह गुजरता है क्योंकि यह परमाणुओं से इलेक्ट्रॉनों को हटाता है। यह कोशिकाओं को मार सकता है या जीन बदल सकता है जिससे कोशिकाएं विकसित न हो सकें। विकिरण के अन्य रूप जैसे कि रेडियो तरंगें, माइक्रो तंरग और प्रकाश तरंगें गैर-आयनीकरण कहलाती हैं। उनके पास उतनी ऊर्जा नहीं है इसलिए वे कोशिकाओं को आयनित करने में सक्षम नहीं हैं।[9]
संचार
सभी आधुनिक संचार प्रणालियाँ विद्युत चुम्बकीय विकिरण के रूपों का उपयोग करती हैं। विकिरण की तीव्रता में परिवर्तन ध्वनि, चित्र, या अन्य सूचना प्रसारित होने में परिवर्तन का प्रतिनिधित्व करते हैं। उदाहरण के लिए, मानव आवाज को रेडियो तरंग या माइक्रो तंरग के रूप में भेजा जा सकता है, जिससे तरंग आवाज में संबंधित भिन्नताओं में भिन्न होती है। संगीतकारों ने ध्वनि और संगीत का उत्पादन करने के लिए गामा किरणों के सोनिफिकेशन या परमाणु विकिरण का उपयोग करने का भी प्रयोग किया है।[10]
विज्ञान
शोधकर्ता रेडियोधर्मी परमाणुओं का उपयोग उन सामग्रियों की आयु निर्धारित करने के लिए करते हैं जो कभी किसी जीवित जीव का हिस्सा थे। ऐसी सामग्री की आयु का अनुमान रेडियोधर्मी कार्बन की मात्रा को मापकर लगाया जा सकता है, जिसमें रेडियोकार्बन डेटिंग नामक प्रक्रिया होती है। इसी प्रकार, अन्य रेडियोधर्मी तत्वों का उपयोग करके चट्टानों की आयु और अन्य भूवैज्ञानिक विशेषताओं (यहां तक कि कुछ मानव निर्मित वस्तुओं) का निर्धारण किया जा सकता है; इसे रेडियोमेट्रिक डेटिंग कहते हैं। पर्यावरण वैज्ञानिक पर्यावरण के माध्यम से प्रदूषकों द्वारा लिए गए मार्गों की पहचान करने के लिए रेडियोधर्मी परमाणुओं का उपयोग करते हैं, जिन्हें रेडियोधर्मी अनुरेखक के रूप में जाना जाता है।
न्यूट्रॉन सक्रियण विश्लेषण नामक प्रक्रिया में सामग्री की संरचना को निर्धारित करने के लिए विकिरण का उपयोग किया जाता है। इस प्रक्रिया में, वैज्ञानिक न्यूट्रॉन नामक कणों के साथ एक पदार्थ के नमूने पर बमबारी करते हैं। नमूने में कुछ परमाणु न्यूट्रॉन को अवशोषित करते हैं और रेडियोधर्मी हो जाते हैं। वैज्ञानिक उत्सर्जित विकिरण का अध्ययन करके नमूने में तत्वों की पहचान कर सकते हैं।
कुछ प्रकार के विकिरणों से स्वास्थ्य और पर्यावरण को संभावित हानि
कुछ स्थितियों में आयनकारी विकिरण जीवित जीवों को हानि पहुंचा सकता है, जिससे कैंसर या आनुवंशिक क्षति हो सकती है।[4]
कुछ स्थितियों में गैर-आयनीकरण विकिरण भी जीवित जीवों को हानि पहुंचा सकता है, जैसे कि जलन। 2011 में, विश्व स्वास्थ्य संगठन (डब्ल्यूएचओ) के अंतरराष्ट्रीय कैंसर अनुसंधान संस्था (आईएआरसी) ने एक बयान जारी किया जिसमें रेडियो फ्रीक्वेंसी इलेक्ट्रोमैग्नेटिक फील्ड (माइक्रो तंरग और मिलीमीटर तरंगों सहित) को उन चीजों की सूची में सम्मिलित किया गया जो संभवतः मनुष्यों के लिए कार्सिनोजेनिक हैं।[11]
आरडब्ल्यूटीएच आकिन विश्वविद्यालय की ईएमएफ-पोर्टल वेब साइट विद्युतचुंबकीय विकिरण के प्रभावों के बारे में सबसे बड़े डेटाबेस में से एक प्रस्तुत करती है। 12 जुलाई 2019 तक इसमें विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों के प्रभावों पर 28,547 प्रकाशन और व्यक्तिगत वैज्ञानिक अध्ययनों के 6,369 सारांश हैं।[12]
यह भी देखें
- ऑस्ट्रेलियाई विकिरण संरक्षण और परमाणु सुरक्षा एजेंसी |ऑस्ट्रेलियाई विकिरण संरक्षण और परमाणु सुरक्षा एजेंसी (अर्पणसा)
- पृष्ठभूमि विकिरण , जो वास्तव में पृष्ठभूमि आयनकारी विकिरण को संदर्भित करता है
- केले के बराबर खुराक
- चेरेनकोव विकिरण
- कॉस्मिक माइक्रोवेव बैकग्राउंड रेडिएशन , 3 केल्विन श्याम पिंडों से उत्पन्न विकिरण जो ब्रह्मांड को भरता है
- विद्युत चुम्बकीय वर्णक्रम
- हल किया गया
- हॉकिंग विकिरण
- आयनीकरण विकिरण
- गैर-आयनीकरण विकिरण
- दीप्तिमान ऊर्जा , आसपास के वातावरण में एक स्रोत द्वारा विकिरण।
- विकिरण क्षति - सामग्री और उपकरणों पर आयनकारी विकिरण के प्रतिकूल प्रभाव
- विकिरण सख्त करना - उच्च आयनकारी विकिरण वातावरण में विफलता के लिए इलेक्ट्रॉनिक्स को प्रतिरोधी बनाना
- विकिरण हार्मेसिस - आयनीकरण विकिरण खुराक दहलीज क्षति सिद्धांत
- विकिरण विषाक्तता - जीवन रूपों पर आयनकारी विकिरण के प्रतिकूल प्रभाव
- विकिरण गुण
- विकिरण संरक्षण कन्वेंशन, 1960 - अंतर्राष्ट्रीय श्रम संगठन द्वारा
- रेडियोधर्मी संदूषण
- रेडियोधर्मी क्षय
नोट्स और संदर्भ
- ↑ Weisstein, Eric W. "Radiation". Eric Weisstein's World of Physics. Wolfram Research. Retrieved 2014-01-11.
- ↑ "Radiation". The free dictionary by Farlex. Farlex, Inc. Retrieved 2014-01-11.
- ↑ "The Electromagnetic Spectrum". Centers for Disease Control and Prevention. 7 December 2015. Retrieved 29 August 2018.
- ↑ 4.0 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 Kwan-Hoong Ng (20–22 October 2003). "Non-Ionizing Radiations – Sources, Biological Effects, Emissions and Exposures" (PDF). Proceedings of the International Conference on Non-Ionizing Radiation at UNITEN ICNIR2003 Electromagnetic Fields and Our Health.
- ↑ "ICRP Publication 103 The 2007 Recommendations of the International Commission on Protection" (PDF). ICRP. Retrieved 12 December 2013.
- ↑ Moulder, John E. "Static Electric and Magnetic Fields and Human Health". Archived from the original on 14 July 2007.
- ↑ Radiography
- ↑ Nuclear medicine
- ↑ Bellenir, Karen (2007). Cancer Sourcebook. Detroit, MI: Omnigraphics. pp. 112–113. ISBN 978-0-7808-0947-5.
- ↑ Dunn, Peter (2014). "Making Nuclear Music". Slice of MIT. Retrieved 29 August 2018.
- ↑ "IARC Classifies Radiofrequency Electromagnetic Fields As Possibly Carcinogenic To Humans" (PDF) (Press release). The WHO/International Agency for Research on Cancer (IARC). 31 May 2011.
- ↑ "EMF-Portal". Retrieved 12 July 2019.
बाहरी संबंध
- Radiation on In Our Time at the BBC
- Health Physics Society Public Education Website
- Ionizing Radiation and Radon from World Health Organization
- Q&A: Health effects of radiation exposure, BBC News, 21 July 2011.
- No label or title -- debug: Q19086230, Wikidata Q19086230
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