Radyasyon genel olarak ortamda taşınan enerji olarak tanımlanır. Bu enerji, parçacıklar ve elektromanyetik dalgalar (‘foton’ denilen kütlesi bulunmayan enerji paketçikleri) aracılığıyla taşınır. Bir atoma enerji aktarılarak atomdan elektron koparılmasına iyonlaşma denir. Eğer taşınan enerji, atomlarda iyonlaşmaya sebep oluyor ise ‘iyonlaştırıcı radyasyon’ adını alır.
Alfa parçacığı, beta parçacığı ve nötron parçacık radyasyonuna, gama ışını ve x-ışınları ise elektromanyetik radyasyona örnektir ve hepsi iyonlaştırıcı radyasyondur.
Radyasyon Özellikleri
Eğer radyasyon (taşınan enerji) atomlarda iyonlaşmaya sebep olmuyorsa iyonlaştırıcı olmayan radyasyon olarak adlandırılır. Bu radyasyon ile taşınan enerji, atomdan elektron koparmak için yeterli olmadığı için iyonlaşmaya sebep olmaz. İyonlaştırıcı olmayan tüm radyasyon çeşitleri elektromanyetik radyasyondur. İletişimde kullanılan radyo dalgaları, mikrodalgalar ve görünür ışık iyonlaştırıcı olmayan(elektromanyetik) radyasyona örnektir.
Radyoaktivite, fazla enerjiye sahip atom çekirdeklerinin fazla enerjilerini radyasyon yayımlayarak bırakması olayına denir. Bu olaya aynı zamanda radyoaktif bozunma da denir. Radyoaktif bir çekirdeğin bozunma olayı olasılıklara bağlı bir süreçtir ve belirli bir zaman süresinde bozunma olasılığı hesaplanabilir ancak kesin olarak ne zaman bozunma olacağı belirlenemez. Radyoaktif atomların birim zamanda yaydıkları radyasyon aktivite olarak adlandırılır.
Bir radyoaktif maddenin başlangıçtaki aktivitesinin ya da diğer bir deyişle atom sayısının yarıya inmesi için geçen süreye yarı-ömür denir. Yarı-ömür, aktivitenin azalması ile ilgili bir parametre olduğu için çok önemlidir.
İyonlaştırıcı Radyasyon Çeşitleri
İyonlaştırıcı radyasyon alfa radyasyonu, beta radyasyonu, gama radyasyonu, nötron radyasyonu ve x-ışını radyasyonu olarak gruplandırılır
Alfa radyasyonu, 2 proton ve 2 nötrondan oluşan bir Helyum atomu çekirdeğidir. Kütlesi diğer radyasyon çeşitlerine göre daha fazladır ve protonlardan dolayı 2 elektrik yüküne sahiptir. Alfa bozunması, atom numarası büyük olan atom çekirdeklerinde görünür ve alfa bozunması yapan radyoaktif çekirdeğin proton ve nötron sayısı iki azalır. Alfa radyasyonu ağır ve 2 yük değerine sahip olduğu için girdiği ortam içinde Coulomb etkileşmeleri gerçekleştirerek iyonlaşmaya sebep olur ve enerjisini çok çabuk kaybeder. Bu yüzden alfa radyasyonunun etkileştiği ortam içinde nüfuz etme gücü çok zayıftır. Bir kağıt parçası ya da insan cildi alfa radyasyonunu durdurmak için yeterlidir.
Beta radyasyonu, genelde eksi (ya da nadiren artı) yüke sahip elektrondur. Aslında, elektron denince öncelikle eksi yüklü parçacık (ki buna ‘negatron’ da denir) anlaşılır; artı yüklü olan ise ‘pozitron’ diye anılır. Pozitron radyasyonu artı bir ( 1) yüküne, elektron radyasyonu eksi bir (-1) yüküne sahiptir. Dolayısıyla beta radyasyonu ortam içinde Coulomb etkileşmesi yaparak iyonlaşmaya sebep olur ve enerjisini kaybeder. Beta radyasyonunun kütlesi ve yükü alfa parçacığından daha az olduğu için etkileştiği ortam içinde nüfuz etme gücü alfa parçacığından daha fazladır. Beta parçacıkları, beta kaynağı vücut dışında ise, insan cildini geçebilir ancak önemli organlara ulaşamaz. İnce bir alüminyum plaka beta parçacıklarını durdurmak için yeterlidir.
Nötron radyasyonu (veya parçacığı) çekirdekteki nükleer tepkimeler sonucunda yayımlanır. Nötron radyasyonu bir yüke sahip olmadığı için bulunduğu ortam içinde Coulomb etkileşmesi yapmaz. Nötron radyasyonu ancak bir atom çekirdeği ile etkileştiğinde(çarpıştığında) enerjisini kaybeder. Bu sebeple nüfuz etme gücü çok yüksektir. Nötron radyasyonunu azaltmak için su gibi nötron ile etkileşme özelliği yüksek malzemeler kullanılmalıdır.
Gama radyasyonu, radyoaktif çekirdek tarafından yayımlanan elektromanyetik radyasyondur. Alfa ya da beta bozunması yapan radyoaktif çekirdeğin enerji seviyesi bozunmadan sonra hala yüksek ise, çekirdek kararlı olabilmek için gama radyasyonu yayımlayarak enerjisini azaltır. Gama bozunması yapan çekirdeğin proton ve nötron sayısında bir değişme olmaz. Gama radyasyonu, etkileştiği ortam içinde üç temel etkileşme yaparak enerjisini bırakır. Bu etkileşmeler Compton saçılması, çift oluşumu ve fotoelektrik olay olarak adlandırılır. Gama radyasyonu yüksek enerji değerine sahip olduğu için nüfuz etme gücü çok yüksektir. Gama radyasyonunu azaltmak için kurşun plaka(levha) kullanılabilir.
X-ışınları, elektromanyetik radyasyondur ve bir atomun elektron enerji seviyelerinde bir düzensizlik olduğunda yayımlanırlar. Bu düzensizliğe örnek olarak, çekirdeğe yakın enerji seviyelerinden elektron kopartılması ya da çekirdeğin yakınındaki enerji seviyesinden bir elektron yakalaması verilebilir. Bu olaylar nedeniyle elektron bulutunun enerji düzeylerinde oluşan boşluklar diğer enerji düzeylerindeki elektronlar tarafından doldurulur ve bu işlem sonrasında x-ışınları ortaya çıkar. X-ışınları Compton saçılması ve fotoelektrik olay gibi etkileşmeler yaparak enerjisini bırakır
İyonlaştırıc Olmayan Radyasyon
İyonlaştırıcı olmayan radyasyonların enerjisi, iyonlaştırıcı radyasyonlara göre çok daha küçüktür ve madde içerisinden geçerken yüklü iyonlar oluşturmak yerine, molekül ve atomların döngüsel, titreşimsel, veya elektronik değerliğini değiştirme yeteneğine sahiptirler.
Bununla birlikte, iyonlaştırıcı olmayan radyasyonların canlı organizmalar üzerindeki zararlı etkileriyle ilgili çalışmalar halen sonuçlandırılabilmiş değildir. Bununla birlikte, farklı çeşitlerdeki iyonlaştırıcı olmayan radyasyonların canlı organizmalar üzerinde farklı etkiler bıraktıkları gözlenmektedir.
İyonize (İyonlaştırıcı) Olmayan Radyasyon Çeşitleri
- Radyo dalgaları
- Mikro dalgalar
- Terahertz
- Kızıl ötesi
- Görülebilir ışık
- Mor ötesi(kısmen)
1-Radyo dalgaları
Radyo dalgaları, 300 GHz ile 3 kHz arasında değişen frekanslara, 1 mm ile 100 km arasında değişen dalga boylarına sahip iyonlaştırıcı olmayan bir radyasyon çeşididir. Işık hızıyla hareket ederler. Gök gürültülü şimşek çakması sonucu yayılan dalgalar doğal radyo dalgalarıdır. Mobil radyo haberleşme, radyo-tv yayınları, radar ve navigasyon sistemleri, uydu haberleşme, bilgisayar ağı sistemleri, ve daha burada sayılamayacak kadar bir çok uygulama yapay radyo dalgası kaynaklarıdır.
2- Mikrodalgalar
Mikrodalgalar, dalga boyları 1m ile 1 mm arasında, frekansları da 0,3 Ghz ile 300 GHz arasında değişen iyonlaştırıcı olmayan radyasyon türlerindendir. Aşırı Yüksek Frekans(UHF/Ultra High Frequency) ve Çok Aşırı Yüksek Frekansın (EHF /Extremly High Frequency) her ikisi de bu sınır içerisinde yer alırlar, ancak bu sınırlar bazı kaynaklara göre değişiklik gösterebilirler. Yine de, bu kaynakların hepsinde, frekansı 3-30 GHz, dalga boyu da 10-1 cm aralığında olan Süper Yüksek Frekans(SHF/Super High Frequency) bandının tamamı mikrodalgaların içinde gösterilir.
3. Terahertz radyasyonu
Elektromanyetik spektrumun 0.1 ile 10 THz frekans aralığındaki ışımalara Terahertz dalgaları veya T-ışını (T-rays) denir. 1 THz = 1012 Hz dir. Bu frekans aralığı mikrodalga ile uzak kızıl ötesindeki aralığa karşılık gelir.
4. Kızıl ötesi radyasyon
Dalga boyu 0,7 ile 300 mikro metre, frekansı ise 1 ile 430 THz arasında değişen ve büyük bir kısmı iyonlaştırıcı olmayan radyasyon türüdür. Kızıl ötesi dalgaların boyları görülebilir ışıktan daha uzun terahertz radyasyon mikrodalgalarından daha kısadır. Parlak güneş ışıkları, deniz seviyesinde bir metre karelik alanda 1 kWatt’ın hemen üzerinde bir ışıma yaratır. Bu enerjinin 527 Watt’ı kızıl ötesi radyasyon, 445 watt’ı görülebilir ışık ve 32 Watt’ı mor ötesi radyasyondur[1].
5. Görülebilir ışık
Işık ya da görülebilir ışık, 400- 700 nm aralığında dalga boyuna sahip insan gözünün görebileceği bölgede olan iyonlaştırıcı olmayan radyasyon çeşididir.
6. Mor ötesi radyasyon
3.1 eV enerjinin (400 nm) üzerinde başlayan morötesi spektrumun, aşırı mor ötesi ışın bandının altında kalan, büyük bir bölümünü iyonlaştırıcı olmayan radyasyondur. Buna rağmen, bu enerjiye sahip tek bir fotonun biyolojik molekülleri elektronik olarak uyarabilmesi ve bu uyarma sonucunda meydana gelen istenmeyen reaksiyonların oluşturacağı hasarlardan dolayı, biyolojik açıdan tehlike yaratma özellikleri vardır. Bu özellilik morötesi spektrumun, gerçek bir iyonlaşma olmadan, biyolojik sistemlerde bir miktar iyonlaştırıcı radyasyon tehlikesi yaratmasına neden olur. Tam tersine, hasar verici moleküler uyarılmaya neden olan çok küçük enerjili fotonlar içeren görülebilir ışık ve daha uzun dalgalı elektromanyetik radyasyonun (kızılötesi, mikrodalga ve radyo dalgaları ) birim enerjide vereceği hasar çok daha küçük olacaktır.