پرتوها: عبارت است از ذراتی که با سرعت‌های متفاوت و با اندازه و جرم‌های مختلف در حرکت هستند و معمولا از ساختمان اتم خارج می‌شوند. انواع پرتو‌های ذره‌ای عبارتند از: پرتو آلفا، پرتو‌های بتا، نوترون، پروتون و الکترون.
پرتو‌های الکترومغناطیسی:
نوعی از انرژی هستند که با شکل میدان‌های نوسانی الکتریکی و مغناطیسی از نقطه‌ای به نقطه دیگر انتقال و انتشار می‌یابند. علاوه بر تقسیم بندی فوق بر اساس طول موج (انرژی) تقسیم بندی دیگری برای انواع پرتوها وجود دارد که در آنها پرتوها به دو گروه تقسیم می‌شوند:
۱- پرتو‌های یون ساز:
پرتوهائی هستند که در صورت ورود به ماده قادرند الکترون‌ها و اتم‌های تشکیل دهنده ماده را از مدار خارج کنند در نتیجه اتم‌ها و ماده یونیزه می‌شوند. مانند: پرتو‌های ذره‌ای و پرتو‌های ایکس و گاما
۲- پرتو‌های غیر یون ساز:
پرتو‌هایی هستند که هنگام ورود به ماده قادر به یون سازی نیستند بلکه بیشتر ایجاد گرما کرده، همچنین می‌توانند واکنش‌های شیمیایی ایجاد کنند.
پرتو‌های غیریون ساز عبارتند از:پرتو‌های فرابنفش، نور مرئی، فروسرخ و پرتو‌های رادیویی. انواع پرتو‌های لیزر و همچنین پرتو‌های فراصوت نیز جزو پرتو‌های غیر یونساز محسوب می‌شوند.
نکته مهم: در صنایع و محیط‌های کار کشور ما میزان انتشار پرتو‌های غیریون ساز بیش از پرتو‌های یون ساز است. از جمله می‌توان به صنایع ریخته گری، ذوب فلزات، فرایند‌های جوشکاری و ... اشاره کرد. همچنین از پرتو‌های یون ساز در کشور ما در مشاغل پزشکی نسبت به سایر محیط‌های کار رواج بیشتری دارد
پرتو‌های ایکس (x):
پرتو‌های ایکس یکی از انواع پرتو‌های الکترومغناطیسی یون ساز است که کاربرد فراوانی در حرفه پزشکی و صنعت دارند. مشخصات فیزیکی این پرتوها از نظر میزان انرژی طول موج و فرکانس به حدی است که برای چشم انسان قابل روئت نیست و وجود آن را با دستگاه‌های اندازه گیری مخصوص و به واسطه اثرات آن تشخیص می‌دهند.
از وسایل و تجهیزات گوناگونی پرتو ایکس تابش می‌شود، ولی در بعضی از این دستگاه‌ها مانند دستگاه‌هایی که برای تشخیص ضایعه و بیماری به کار می‌رود، پرتو‌های ایکس تابشی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
در بعضی دیگر مانند صفحه نمایش کامپیوتر و تلوزیون پرتو‌های ایکس تابش شده زائد می‌باشد. دستگاه‌های پرتو تشخیصی که به آنها «دستگاه‌های رادیولوژی» هم می‌گویند به استفاده از پرتو‌های ایکس برای تشخیص ضایعات در اندام‌های مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند.
در حقیقت پرتو‌های ایکس با عبور از بدن انسان و عضو صدمه دیده برروی فیلم عکاسی که در پشت بیمار قرار داده می‌شود اثر می‌گذارد، بعد از ظاهر و ثابت کردن فیلم مخصوص پرتو تشخیص اثرات پرتو به صورت سایه روشن روی آن ظاهر می‌شود که فرد متخصص می‌تواند ضایعات را به این ترتیب تشخیص دهد.
از پرتو‌های ایکس به منظور عکس برداری از اجسام و اشیای مختلف در صنعت نیز استفاده می‌شود. به این ترتیب که برای تشخیص عیوب داخلی اجسام ازقبیل وجود حفره ها، ترک‌ها و همچنین کنترل محل جوش دادن لوله ها، پرتونگاری با پرتو‌های ایکس انجام می‌گیرد.
مخاطرات ناشی از پرتو‌های ایکس:
پرتو‌های ایکس به دلیل اینکه دارای خاصیت یون سازی هستند در برخورد به بدن موجود زنده در سلول‌ها ایجاد یون می‌کنند. در نتیجه تکرار عمل یون سازس در سلول‌ها اختلالاتی در کار آنها ایجاد می‌شود که می‌تواند منجر به بروز بیماری می‌گردد.
مخاطرات ناشی از پرتو‌های ایکس روی موجود زنده به دو دسته تقسیم می‌شود:
پرتوگیری بیش از حد در مدت زمان کوتاهی که صدمات ناشی از آن حتمی است و اندک زمانی پس از پرتوگیری ظاهر می‌شوند. چنین عوارضی را صدمات زودرس می‌نامند. مانند: صدمه به سیستم خون ساز بدن انسان.
پرتوگیری در مدت طولانی و به مقدار کم انجام می‌گیرد. صدمات بروز کرده را، دیررس یا مزمن می‌نامند. مانند پرتوگیری‌های شغلی.
از صدمات دیررس می‌توان صدمات پوستی و سرطان را نام برد. خوشبختانه مدت زمان زیادی است که مخاطرات پرتو‌های یون ساز از جمله پرتو‌های ایکس شناخته شده است و با رعایت دستور‌ها و راهنمایی‌های حفاظتی، اثرات سوء آنها کاهش یافته یا حذف می‌گردد.
روش‌های کاهش اثرات سوء پرتو‌های ایکس:
حفاظت در برابر پرتو‌های ایکس به فاصله گرفتن از دستگاه ایکس، استفاده از موانع مفید و کاهش زمان پرتوگیری بستگی دارد. به منظور کاهش پرتوگیری در محل کار افرادی که با پرتو‌های ایکس کار می‌کنند و رساندن مقدار آن به میزان مجاز تعیین شده لازم است از صفحاتی به نام حفاظ از جنس‌های سرب، بتون یا مواد دیگر استفاده کرد. در صورت لزوم اگر نیاز باشد که از حفاظ شفاف برای مشاهده طرف دیگر استفاده شود از شیشه معمولی یا شیشه سرب دار استفاده می‌کنند؛ و همچنین از وسایل حفاظت فردی مورد استفاده برای محافظت در برابر پرتو‌های یون ساز می‌توان دستکش سرب دار و روپوش سربی را نام برد.
هدف از حفاظت در برابر پرتو‌های ایکس این است که اطمینان حاصل شود مقدار پرتو جذب شده در بدن افراد بیش از حد مجاز تعیین شده نباشد. یکی از واحد‌های اندازه گیری پرتو ایکس «سیورت» است که مقدار مجاز پرتوگیری شغلی از پرتو ایکس پنج سیورت در یک سال پرتوگیری است.
توموگرافی پرتو ایکس:
توموگراف عبارت است از تصویری از یک برش یا سطح مقطع. پیشرفت‌های عمده‌ای در تشخیص بیماری با پرتو ایکس به کمک کامپیوتر انجام شده است که منظره مقطعی از بخش‌های مختلف بدن را به دست می‌دهد. این گونه روش‌ها معمولا غده نگاری محاسبه‌ای با توموگرافی کامپیوتری یا «سی تی اسکن (c.t.scan)» نامیده می‌شود.
اسکن‌های توموگرافی کامپیوتری یک کاربرد موثر از قابلیت کامپیوتر در پزشکی به شمار می‌رود. کامپیوتر علاوه بر ذخیره اطلاعات آنها را پردازش می‌دهد تا انحرافات تصویر را که ناشی از ماهیت روشن است برطرف کند نمایش کاملی را بر روی صفحه تلویزیون یا به صورت یک عکس ارائه دهد. تحقیق پیرامون توموگراف‌های پرتو ایکس بدون شک به پیشرفت‌هایی در روش‌های فراصوتی منجر خواهد شد.
زوگماتوگرافی:
روش اسکن مقطعی دیگر از تشدید مغناطیسی هسته‌ای «NMR» استفاده می‌کند تا میزان تراکم اتم هیدروژن را در بافت تعیین کند که این کار با تغییرات علائم محیطی متفاوت برای اتم‌های ئیدروژن انجام می‌شود. این فرآیند در حال پیشرفت آینده امید بخشی را برای تهیه تصاویر دو بعدی و سه بعدی نوید می‌دهد. زوگماتوگرافی ظاهرا حساس‌ترین روش برای نشان دادن مقادیر کم سیال در شش هاست و این روش برای کشف تومور و مطالعات قلب زمینه امیدوار کننده‌ای دارد.
پرتو گاما:
اشعه گاما نوعی از امواج الکترو مغناطیسی است. طول موج آن بسیار کوتاه است و از ۱ تا ۰.۰۱ انگستروم تغییر می‌کند. جرم آن در مقیاس اتمی صفر، سرعت آن برابر سرعت نور، بار الکتریکی آن صفر است. انرژی اشعه گاما از ۱۰ کیلو الکترون ولت تا ۱۰ مگا الکترون ولت تغییر می‌کند.
برد اشعه گاما نیز بسیار زیاد است. مثلا در هوا چندین متر است. خاصیت ایجاد یونیزاسیون و برانگیختگی در اشعه گاما نیز وجود دارد، ولی به مراتب کمتر از ذرات آلفا و بتا است. مثلا اگر قدرت یونیزاسیون متوسط اشعه گاما را یک فرض کنیم قدرت یونیزاسیون متوسط بتا ۱۰۰ و ذره آلفا ۱۰۴ خواهد بود. قدرت نفوذ این اشعه نیز به مراتب بیشتر از ذرات بتا و آلفا است.
طیف انرژی اشعه گاما همانند ذرات آلفا تک انرژی است. یعنی تمام فوتون‌های گامای حاصل از یک عنصر رادیواکتیو دارای انرژی یکسانی هستند و به علم کمک بسیار اساسی می‌کند. این اشعه تنها از یک تکه فلز سرب به طول ۴۰ سانتی متر نمی‌تواند عبور کند.
این پرتو گاما از لحاظ انرژی شباهت بسیاری با اشعه ایکس دارد. اولا منشاء تولید اشعه ایکس یک واکنش اتمی است در حالی که منشاء تولید اشعه گاما یک برهم کنش هسته‌ای است. دوم این که طیف اشعه گاما نسبت به اشعه ایکس همدوی‌تر (متمرکزتر) می‌باشد. اشعه گاما اشعه‌ای است که در انتهای طیف و در بالاتر از منطقه اشعه ایکس (x) قرار دارد. طول موج امواج گاما کمتر از چهار صدم نانومتر است.
نکته مهم:
با توجه به اینکه اشعه گاما دارای تشعشع الکترومغناطیسی است، ولی فاقد بار و جرم سکون است. انرژی فوتون‌های گاما بین ۱۰۰۰ الکترون ولت تا یک میلیون الکترون ولت است. بر خلاف اشعه ایکس منشاء آن انتقالات بین حالت‌های مختلف درون هسته می‌باشد.
تولید این اشعه در پدیده‌های اخترفیزیکی به شکل موارد زیر می‌باشد:
واپاشی هسته‌ای رادیواکتیو در انفجارات ابرنو اختری
در واکنش‌های اشعه کیهانی
تابش انحنا در میدان‌های مغناطیسی بسیار قوی
منابع اصلی تولید اشعه گاما:
انفجارات ابرنو اختری، برخورد میان کهکشان ها، تپنده‌ها و واکنش‌های نزدیک به سیاه چاله‌ها از منابع اصلی تولید اشعه گاما در طبیعت به حساب می‌آیند.
منبع پرتو گاما (حتی قوی‌تر از خورشید) در منظومه شمسی ماست. خورشید به تنهایی میزان بسیار اندکی پرتو گاما تولید می‌کند.
پرتو گامای رصد شده از ماه نیز بر هم کنش ما بین امواج کیهانی و سطح ماه تولید و ساطع می‌شوند. چنین اتفاقی به صورت مشابه در خورشید هم شاید رخ بدهد. اما میدان مغناطیسی خورشید مانع از آن می‌شود تا این امواج کیهانی به سطح آن برسند. چنین برهم کنش‌هایی همچنین باعث می‌شوند تا جو زمین از لحاظ پرتو‌های گاما بسیار درخشان به نظر برسد. هیچ منبع پرتوی گاما به جز این‌ها در فواصلی نزدیک به ما (در منظومه شمسی) تاکنون دیده نشده است.
تاثیر امواج گاما در پیشرفت مغز انسان ها:
به گفته محققان به واکنش‌های امواج گاما در بزرگ سالان همانند چسبی عمل می‌کند که موجب ارتباط شعور افکار ادراک حافظه می‌شود. در حالی که این امواج گاما در کودکان ۲ تا ۳ ساله عامل اصلی شکل گیری مهارت‌های زبانی و صحبت کردن است.
محققان با بررسی مغز کودکان ۱۶، ۲۴ و ۳۶ ماهه دریافتند که امواج گاما که گاه محل آن در کورتکس و پیشانی قرار دارد با گذشت زمان رشد کرده و از حالت ایستا به حالت پویا تغییر شکل می‌دهد. این روند موجب تشکیل تفکر و مهارت‌های زبانی در کودکان می‌شود. «کورتکس پیشانی بخشی از مغز است که با تفکر مرتبط است»
درمان تابشی با پرتو گاما:
تابش یون ساز خصوصا اشعه گاما در معالجه سرطان موثر است و رایج‌ترین نتیجه برخورد اشعه گاما به یک سلول این است که قدرت تکثیر آنرا از بین می‌برد؛ و فقط مشکل اصلی در بیماران سرطانی، تکثیر غیرقابل کنترل سلول‌های سرطانی است، لذا تابش دهی وسیله موثر برای جلوگیری از آن است. عیب این کار در آن است که تابش دهی به سلول‌های سرطانی بدون تخریب نسوج سالم مجاور آنها امکان پذیر نیست.
یکی از عمومی‌ترین عوارض جنبی معالجه بیماری‌های شکم با پرتو، حالت تهوع یا پرتو زدگی است.
«اثر اکسیژن»، عامل مهمی در حساسیت نسوج به تابش است. وجود اکسیژن سبب تولید بیش از حد بنیان‌های آزاد فعال یا قسمت‌های ناپایدار می‌شود. فشار نسبی اکسیژن درون نسوج سبب تشدید پاسخ بیولوژیکی آنها به اشعه ایکس، گاما و ذرات بتا می‌شود.
برخی از سلول‌های تومور کمبود اکسیژن (هیپوکسی) دارند، در صورتی که سلول‌های سالم از اکسیژن اشباع شده اند. اینکار نسبت درمان را کاهش می‌دهد و ممکن است به علت تخریب بیش از حد سلول‌های سالم تومور سرطانی را از بین نبرد.
کاربرد اشعه (پرتو) گاما:
برای معالجه بیماران از پرتو گامای پر انرژی پدید آمده از رادیو ایزوتوپ‌های مانند کبالت ۶۰ و اشعه ایکس پر انرژی استفاده می‌شود به هنگام تابش دهی بسیاری از سلول‌های سالم تحت تابش این منابع قرار می‌گیرند. پرتو گامای کبالت ۶۰ به طور یکنواخت در تمام جهات پراکنده می‌شود و می‌توان فقط با محصور کردن منبع تابش و باز گذاشتن یک شکاف باریک در جهت تومور آنرا کنترل کرد.
کاربرد رادیو دارو‌ها و شناسی با اشعه گاما
کاربرد گاما نایف: که دستگاهی است که با استفاده از پرتو گاما در جراحی مغز موثر است.
در دامپزشکی نیز، بررسی پرتو گاما در امکان رفع آلودگی قارچی و دان طیور مرغ به جهت افزایش راندمان آنها.
پرتو گاما برای استرلیزاسیون محصولات پزشکی و… نیز به کار می‌رود.
تابش هسته ای:
تابش هسته‌ای ذرات یا امواجی را در بر می‌گیرد که از هسته اتمی ناشی می‌شود. این چنین تابشی انرژی زیادی دارد و تابش هسته‌ای همراه با پرتو‌های ایکس به عنوان «تابش یون ساز» طبقه بندی می‌شود. زیرا انرژی‌ها به قدر کافی بزرگ هستند که الکترون‌ها را از اتم‌ها جداکنند یا ساختار‌های اتم‌ها و مولکول‌ها را تغییر دهند. ماهیت برهم کنش‌های بین تابش یون ساز و مواد بیولوژیکی به استفاده وسیع از پرتو‌های ایکس و تابش هسته‌ای برای مقاصد درمانی و تشخیص بیماری منجر شده است.
مزایای استفاده از پرتو‌های هسته ای:
تولید برق از طریق نیروگاه‌های اتمی مزایای تولید برق از طریق نیروگاه‌های اتمی در مقایسه با سایر منابع تولید کننده برق و انرژی، صرفه اقتصادی، تولید برق از طریق نیروگاه اتمی آلودگی نیروگاه‌های کنونی را ندارد. تولید هفت هزار مگاوات با مصرف ۱۹۰ میلیون بشکه نفت خام، هزار تن دی اکسید کربن، ۱۵۰ تن ذرات معلق در هوا، ۱۳۰ تن گوگرد و ۵۰ تن اکسید نیتروژن را در محیط زیست پراکنده می‌کند در حالی که نیروگاه اتمی چنین آلودگی را ندارد. از دیگر کاربرد‌های مختلف آن نظیر تشخیص و درمان بسیاری از بیماری ها، کشاورزی و دامداری، کشف منابع آب و … را در بر می‌گیرد.
کاربرد‌های مختلف انرژی هسته‌ای:
در پزشکی پرتو‌های هسته‌ای کاربرد‌های زیادی دارند که مهمترین آنها عبارتند از:
* رادیوگرافی
* گاما اسکن
* استرلیزه کردن هسته‌ای و میکروب زدایی وسایل پزشکی
* رادیوبیولوژی: که خود به انواع مختلف تقسیم بندی می‌شود:
* تهیه و تولید رادیو دارویی جهت مراکز پزشکی هسته‌ای
* تهیه و تولید رادیو دارویی جهت تشخیص بیماری تیروئید و درمان آنها
* تهیه و تولید و درمان و تصویربرداری بیماری‌های قلبی، تشخیص عفونت‌ها و التهاب مفصلی
* تشخیص و درمان سرطان پروستات
* تشخیص سرطان روده کوچک و برخی سرطان‌های سینه و بررسی تومور‌های مغزی
* و مواد دیگر مانند تشخیص کم خونی، کنترل رادیو دارو‌های خوراکی و تزریقی
یکی از روش‌های تشخیص و درمان ارزشمند در طب، پزشکی هسته‌ای است که در آن از ایزوتوپ‌های رادیواکتیو (رادیو ایزوتوپ) برای پیشگیری، تشخیص و درمان بیماری‌ها استفاده می‌شود.
کاربرد انرژی هسته‌ای در بخش کشاورزی: (اطلاعات بیشتر)
پرتودهی مواد غذایی، عبارت است از قرار دادن ماده غذایی در مقابل مقدار معینی پرتو گاما به منظور جلوگیری از جوانه زنی بعضی از محصولات غذایی مانند پیاز و سیب زمینی.
کنترل آفات انباری، کاهش بار میکروبی و قارچی بعضی از محصولات مانند زعفران، تاخیر در رسیدن بعضی از میوه‌ها به منظور افزایش زمان نگهداری آنها، کنترل حشرات با پرتو‌های هسته ای.
acgih
