방사선

Radiation
기타 용도는 방사선(동음이의)을 참조하십시오.
이온화 방사선과 혼동하지 마십시오.
고체를 관통하는 세 가지 다른 유형의 전리방사선의 상대적 능력을 나타낸 그림.전형적인 알파 입자(α)는 종이 한 장에 의해 정지되고 베타 입자(β)는 알루미늄 판에 의해 정지된다.감마선(감마선)은 납을 관통할 때 축축해진다.이 단순화된 다이어그램에 대한 주의 사항을 텍스트에 기록해 두십시오.[clarification needed]
차폐되지 않은 인간에게 안전하지 않은 전리방사선(방사선 활동)의 유형 및 수준에 대한 국제 기호.일반적으로 방사선은 빛과 소리 등 자연 전반에 걸쳐 존재한다.

물리학에서 방사선은 우주나 물질 매체를 통해 파동이나 입자의 형태로 에너지를 방출하거나 전달하는 것이다.[1][2] 여기에는 다음이 포함된다.

방사선은 복사 입자의 에너지에 따라 이온화 또는 비이온화로 분류되는 경우가 많다.이온화 방사선은 원자와 분자를 이온화시키고 화학적 결합을 깨기에 충분한 10 eV 이상을 운반한다.이것은 살아있는 유기체에 대한 유해성의 차이가 크기 때문에 중요한 구별이다.이온화 방사선의 공통 공급원은 α, β 또는 γ 방사선을 방출하는 방사성 물질로, 각각 헬륨 핵, 전자 또는 양전자, 광자로 구성된다.다른 출처로는 의료 방사선 검사에서 나온 X선과 뮤온, 중간자, 양전자, 중성자 및 일차 우주선이 지구 대기와 상호작용한 후 생성되는 2차 우주선을 구성하는 다른 입자가 있다.

감마선, X선 및 자외선의 높은 에너지 범위는 전자기 스펙트럼의 이온화 부분을 구성한다."이온화"라는 단어는 원자로부터 하나 이상의 전자가 떨어져 나가는 것을 말하는데, 이 전자파가 공급하는 비교적 높은 에너지를 필요로 하는 작용이다.스펙트럼을 더 내려가면, 낮은 자외선 스펙트럼의 비이온화 낮은 에너지는 원자를 이온화할 수 없지만 분자를 형성하는 원자간 결합을 방해할 수 있고, 그 결과 원자가 아닌 분자를 분해할 수 있다; 이것의 좋은 예는 장파장 태양 자외선에 의해 발생하는 일광이다.가시광선, 적외선, 마이크로파 주파수에서 UV보다 긴 파장의 파장은 결합을 깨뜨릴 수는 없지만 열로 감지되는 결합에 진동을 일으킬 수 있다.전파 파장 이하에서는 일반적으로 생물학적 시스템에 유해한 것으로 간주되지 않는다.이것들은 에너지의 날카로운 묘사들이 아니다; 특정한 주파수의 효과에 일부 중복이 있다.[3]

"방사선"이라는 단어는 근원에서 복사되는 파동 현상(즉, 사방으로 바깥쪽으로 이동하는 현상)에서 비롯된다.이러한 측면은 모든 유형의 방사선에 적용할 수 있는 측정 및 물리적 단위의 시스템으로 이어진다.그러한 방사선은 우주를 통과할 때 팽창하고, 그 에너지가 보존될 때(진공 중) 점원으로부터의 거리에 관한 모든 유형의 방사선의 강도는 반제곱 법칙을 따른다.다른 이상적인 법칙과 마찬가지로, 역제곱 법칙은 선원이 기하학적 점에 근접한 정도로 측정된 방사선 강도를 근사한다.

전리방사선

주요 기사:전리방사선
구름실에서 어떤 종류의 전리방사선을 검출할 수 있다.

충분히 높은 에너지를 가진 방사선은 원자를 이온화할 수 있다. 즉, 원자를 전자로부터 떨어뜨려 이온을 만들 수 있다.이온화는 원자의 전자 껍질에서 전자가 벗겨질 때(혹은 "노크아웃") 발생하며, 이는 원자를 순 양전하를 남긴다.살아있는 세포와, 더 중요한 것은, 그 세포들의 DNA가 이 이온화에 의해 손상될 수 있기 때문에, 이온화 방사선에 노출되는 것은 암의 위험을 증가시키는 것으로 간주된다.따라서 "이온화 방사선"은 단순히 생물학적 손상의 큰 가능성 때문에 입자 방사선과 전자기 방사선과 다소 인위적으로 분리된다.개별 세포는 수조 개의 원자로 이루어져 있지만, 그 중 극히 일부만이 낮은 방사선 전력에서 중간 정도의 전력으로 이온화 될 것이다.암을 유발하는 전리방사선의 확률은 방사선의 흡수선량에 따라 달라지며, 방사선 유형(등가선량)의 손상 경향과 조사된 유기체나 조직의 민감도(유효선량)의 함수다.

전리방사선의 출처가 방사성 물질이나 핵분열이나 핵융합 같은 핵공정이라면 고려해야 할 입자 방사선이 있다.입자 방사선은 핵반응에 의해 상대론적 속도로 가속되는 아원자 입자다.모멘텀 때문에 그들은 전자와 이온화 물질을 박살낼 수 있지만 대부분 전하를 가지고 있기 때문에 이온화 방사선의 침투력을 가지고 있지 않다.예외는 중성자 입자 입니다. 아래를 참조하십시오.이러한 입자의 종류는 여러 가지가 있지만 대다수는 알파 입자, 베타 입자, 중성자, 양성자 등이다.대략적으로 말하면, 약 10 전자 볼트(eV) 이상의 에너지를 가진 광자와 입자가 이온화된다(일부 당국은 물을 위해 이온화 에너지인 33 eV를 사용한다).방사성 물질이나 우주 광선의 입자 방사선은 거의 변함없이 이온화하기에 충분한 에너지를 운반한다.

대부분의 전리방사선은 방사성 물질과 우주(우주선)에서 발생하며, 이와 같이 자연적으로 환경에 존재하는 것으로, 대부분의 암석과 토양은 방사능 물질의 농도가 작기 때문이다.이 방사선은 눈에 보이지 않고 인간의 감각으로 직접 검출할 수 없기 때문에 가이거 계수기와 같은 기구는 그 존재를 검출하는 것이 보통이다.체렌코프 방사선 및 무선 발광의 경우처럼 물질과의 상호작용 시 가시광선의 2차 방출로 이어질 수 있는 경우도 있다.

방사능과 검출된 전리방사선 사이의 관계를 보여주는 그래픽

이온화 방사선은 의학, 연구, 건설에 많은 실용적 용도가 있지만 부적절하게 사용될 경우 건강에 해를 끼친다.방사선 피폭은 살아있는 조직에 손상을 입힌다; 많은 선량은 피부 화상, 탈모, 내부 장기 기능 상실, 그리고 사망과 같은 급성 방사선 증후군을 초래한다. 반면에 어떤 선량은 암과 유전적 손상의 증가 가능성을 야기할 수 있다; 특정한 형태의 암, 갑상선 암은 핵무기와 원자로일 때 종종 발생한다.방사성 요오드 핵분열 생성물인 요오드-산화물의 생물학적 활성도 때문에 방사선원이다.[4]그러나, 전리방사선에 의한 세포 내 암 발생의 정확한 위험과 가능성을 계산하는 것은 여전히 잘 이해되지 않고 있으며, 현재 히로시마와 나가사키의 원자폭탄 투하와 체르노빌 재해와 같은 원자로 사고의 후속으로 인한 인구 기반 데이터에 의해 대략적인 추정이 이루어지고 있다.국제방사선방호위원회는 '모형 및 매개변수 값의 불확실성과 정밀성 결여를 인식하고 있다', '집중 유효선량은 역학 위험 평가의 도구로 의도된 것이 아니며, 특히 위험 예측에 사용하는 것은 부적절하다' 등의 내용을 담고 있다.사소한 개별 선량의 집단 유효 선량에 기초한 암 사망의 수를 피해야 한다."[5]

자외선방사

주요 기사:자외선

10nm에서 125nm까지의 파장의 자외선은 공기 분자를 이온화시켜 공기와 특히 오존(O3)에 의해 강하게 흡수된다.그러므로 이온화 UV는 지구의 대기에 상당 정도 침투하지 않으며, 진공 자외선이라고도 한다.비록 우주에 존재하지만, UVA 스펙트럼의 이 부분은 지구상의 살아있는 유기체에 도달하지 못하기 때문에 생물학적 중요성이 없다.

오존은 비이온화하지만 위험한 UV-C와 UV-B의 98% 정도를 흡수하는 대기권이 있다.소위 오존층이라고 불리는 이 층은 약 32 km에서 시작하여 위로 확장된다.지상에 도달하는 자외선 스펙트럼 중 일부는 비이온화되지만, 생물학적 분자에 전자적 흥분 작용을 일으켜 원치 않는 반응을 통해 에너지를 손상시키는 이 에너지의 단일 광자의 능력 때문에 생물학적으로 위험하다.이온화 에너지보다 훨씬 낮은 365nm(3.4eV) 이하의 파장에서 시작되는 DNA 내 피리미딘 조광기의 형성이 그 예다.이 특성은 실제 이온화가 발생하지 않는 생물학적 시스템에서 이온화 방사선의 위험의 일부를 자외선 스펙트럼에 제공한다.이와는 대조적으로 적외선, 마이크로파, 전파와 같은 가시광선 및 장파장 전자기 복사는 분자 흥분 손상을 일으킬 정도로 에너지가 너무 적은 광자로 구성되며, 따라서 이 방사선은 에너지 단위당 훨씬 덜 위험하다.

엑스레이

주요기사: X선

X선은 파장이 약 10m−9(3x10Hz17, 1,240eV보다 큰) 이하인 전자파다.파장의 크기가 작으면 E=h c/dvs 등식에 따라 높은 에너지에 해당한다("E"는 에너지, "h"는 플랑크의 상수, "c"는 빛의 속도, "c"는 파장).X선 광자가 원자와 충돌할 때, 원자는 광자의 에너지를 흡수하여 전자를 더 높은 궤도 수준으로 상승시키거나 광자가 극도로 활동적인 경우 원자로부터 전자를 완전히 격파하여 원자가 이온화되는 원인이 될 수 있다.일반적으로 더 큰 원자는 궤도 전자 사이에 더 큰 에너지 차이를 가지기 때문에 X선 광자를 흡수할 가능성이 더 높다.인체의 연조직은 뼈를 구성하는 칼슘 원자에 비해 작은 원자로 이루어져 있어 X선 흡수에는 대조가 있다.엑스레이 기계는 뼈와 연조직의 흡수 차이를 이용하도록 특별히 설계되어 있어 의사가 인체의 구조를 검사할 수 있다.

X선 또한 지구 대기의 두께에 완전히 흡수되어, 자외선에 비해 양이 적지만 그럼에도 불구하고 강력한 태양 X선 출력이 표면에 도달하는 것을 방지하게 된다.

감마선

주요기사 : 감마선
이소프로판올 클라우드 챔버에서 감마선이 검출됨

감마(감마) 방사선은 3x10m 미만의−11 파장을 가진 광자(10Hz19 이상, 41.4keV)로 구성된다.[4]감마선 방출은 대부분의 핵반응 후에 불안정한 초과 에너지의 핵을 제거하기 위해 발생하는 핵 과정이다.알파 입자와 베타 입자는 모두 전하를 띠며 질량을 가지기 때문에 그 경로에서 다른 원자와 상호작용할 가능성이 상당히 높다.그러나 감마선은 질량도, 전하가 없는 광자로 구성되어 있으며, 그 결과 알파나 베타 방사선보다 물질을 통해 훨씬 더 멀리 침투한다.

감마선은 충분히 두껍거나 밀도가 높은 물질 층에 의해 정지될 수 있으며, 여기서 주어진 면적당 물질의 정지력은 물질이 고밀도인지 저밀도인지에 관계없이 대부분 방사선 경로를 따라 총 질량에 의존한다(전부는 아님).그러나 X선의 경우와 마찬가지로 납이나 고갈된 우라늄과 같이 원자 번호가 높은 물질은 밀도가 낮고 낮은 원자량 물질(물이나 콘크리트 등)의 동일한 질량에 대해 보통(일반적으로 20%~30%)의 정지력을 더한다.대기는 우주에서 지구로 접근하는 모든 감마선을 흡수한다.공기도 감마선을 흡수할 수 있어 평균 500ft(150m)를 통과함으로써 그러한 파동의 에너지를 절반으로 줄일 수 있다.

알파 방사선

주요 기사:알파 붕괴
이소프로판올 클라우드 챔버에서 알파 입자가 감지됨

알파 입자는 헬륨-4 핵(양자 2개와 중성자 2개)이다.그들은 전하와 결합 질량 때문에 물질과 강하게 상호작용하며, 평상시의 속도에서는 몇 센티미터의 공기, 또는 몇 밀리미터의 저밀도 물질(예를 들어 알파 입자가 들어갈 수 있도록 일부 가이거 카운터 튜브에 특별히 놓여 있는 얇은 미카 물질)만을 침투한다.이것은 보통의 알파 붕괴에서 나온 알파 입자가 각질세포의 외층을 관통하지 않고 아래의 살아있는 조직에 손상을 입히지 않는다는 것을 의미한다.어떤 매우 높은 에너지 알파 입자는 우주선의 약 10%를 구성하고, 이것들은 몸체와 심지어 얇은 금속판을 관통할 수 있다.하지만 그들은 지구 자기장에 의해 굴절되었다가 대기권에 의해 멈추기 때문에 우주 비행사들에게만 위험하다.

알파 방사선은 알파 방출 방사성 동위원소를 섭취하거나 흡입할 때 위험하다(호흡 또는 삼킴).이것은 알파 방사선이 세포를 손상시킬 수 있는 민감한 살아있는 조직에 충분히 가까운 방사성 동위원소를 만든다.에너지 단위당 알파 입자는 감마선과 X선에 비해 세포손상에 최소 20배 이상 더 효과적이다.이에 대한 논의를 위해 생물학적 효과에 대한 비교를 참조하십시오.독성이 강한 알파 방출체의 예로는 라듐, 라돈, 폴로늄의 모든 동위원소가 있는데, 이 짧은 반감기 물질에서 발생하는 붕괴량 때문이다.

베타 방사

주요 기사:베타 붕괴
이소프로판올 클라우드 챔버에서 전자(베타 방사선)가 검출됨

베타-마이너스(β−) 방사선은 정력적인 전자로 구성된다.알파 방사선보다는 침투성이 높지만 감마선보다는 적다.방사성 붕괴로 인한 베타 방사선은 몇 센티미터의 플라스틱이나 몇 밀리미터의 금속으로 막을 수 있다.중성자가 핵에서 양성자로 분해되어 베타 입자와 안티뉴트리노를 방출할 때 발생한다.라이낙 가속기에서 나오는 베타 방사선은 천연 베타 방사선에 비해 훨씬 활력이 넘치고 침투성이 강하다.피상적인 종양을 치료하기 위해 방사선 치료에서 치료용으로 쓰이기도 한다.

베타 플러스(β+) 방사선은 전자의 반물질 형태인 양전자 방출이다.양전자(positron)가 물질의 전자와 비슷한 속도로 감속하면 양전자(positron)는 전자를 전멸시켜 그 과정에서 511 keV의 감마광자 2개를 방출한다.그 두 감마 광자는 반대 방향으로 이동할 것이다.양전자 전멸에서 나오는 감마선은 높은 에너지 광자로 구성되며, 또한 이온화된다.

중성자 방사선

주요 기사:중성자 복사 및 중성자 온도

중성자는 속도/에너지에 따라 분류된다.중성자 방사선은 자유 중성자로 구성된다.이러한 중성자는 자발적 또는 유도된 핵분열 중에 방출될 수 있다.중성자는 희귀한 방사선 입자다; 그것들은 연쇄 반응 핵분열이나 핵융합 반응이 활발한 곳에서만 대량 생산된다; 이것은 열핵폭발에서 약 10마이크로초 동안 발생하거나 가동 중인 원자로 안에서 연속적으로 발생한다; 중성자의 생산은 핵이 아닌 원자로에서 거의 즉시 중단된다.티컬의

중성자는 다른 물체, 즉 물질을 방사성 물질로 만들 수 있다.중성자 활성화라고 불리는 이 과정은 의학, 학술, 산업용 응용에 사용하기 위한 방사성 선원을 생산하는 데 사용되는 일차적인 방법이다.비교적 저속 열 중성자라도 중성자 활성화를 유발한다(사실 더 효율적으로 유발한다).중성자는 중성자가 전하가 없기 때문에 양성자나 전자와 같은 전하 입자가 (전자의 흥분으로) 하는 것과 같은 방식으로 원자를 이온화하지 않는다.핵에 의한 흡수를 통해 핵이 불안정해져 이온화를 일으킨다.따라서 중성자는 "간접 이온화"라고 한다.유의미한 운동에너지가 없는 중성자라도 간접적으로 이온화되므로 상당한 방사선 위험이다.모든 물질들이 중성자 활성화를 할 수 있는 것은 아니다. 예를 들어, 물에서는 존재하는 원자(수소 및 산소) 중 가장 일반적인 동위원소가 중성자를 포착하고 무거워지지만 그러한 원자의 안정적인 형태로 남아있다.통계적으로 드물게 발생하는 1개 이상의 중성자를 흡수해야만 수소 원자를 활성화할 수 있는 반면 산소는 2회의 추가 흡수제를 필요로 한다.그러므로 물은 단지 매우 약하게 활성화될 수 있을 뿐이다.반면 소금에 함유된 나트륨(해수에서와 같이)은 중성자 하나만 흡수하면 베타 붕괴의 매우 강력한 원천인 Na-24가 되며 반감기는 15시간이다.

또 고에너지(고속) 중성자는 원자를 직접 이온화할 수 있는 능력이 있다.고에너지 중성자가 원자를 이온화하는 하나의 메커니즘은 원자의 핵을 타격하고 분자에서 원자를 박살내는 것으로, 화학적 결합이 깨지면서 하나 이상의 전자가 남는다.이것은 화학적 활성산소의 생산으로 이어진다.또한, 매우 높은 에너지 중성자는 "중성자 첨삭" 또는 kockout에 의해 전리방사선을 유발할 수 있으며, 여기서 중성자는 충격 시 원자핵(특히 수소핵)으로부터 고에너지 양성자를 방출한다.마지막 과정은 마치 한 당구공이 다른 당구공을 치는 것처럼 중성자의 에너지의 대부분을 양성자에게 전달한다.그러한 반응으로 인해 충전된 양성자와 다른 제품들은 직접적으로 이온화된다.

고에너지 중성자는 매우 침투성이 강하며 공기 중에서 먼 거리(수백 미터 또는 심지어 수천 미터)와 보통 거리(수백 미터)를 이동할 수 있다.이들은 일반적으로 콘크리트나 물과 같은 수소가 풍부한 차폐물을 1미터 미만의 거리 내에 차단할 것을 요구한다.중성자 방사선의 공통 선원은 원자로 내부에서 발생하며, 여기서 미터 두께의 물층이 효과적인 차폐로 사용된다.

우주방사선

주요 기사:우주선

높은 에너지 입자의 두 가지 원천이 있다: 태양과 깊은 우주.태양은 태양풍에서 입자, 주로 자유로운 양성자를 지속적으로 방출하고, 때때로 관상동맥류 방출(CME)로 흐름을 크게 증가시킨다.

깊은 우주에서 나온 입자들은 훨씬 덜 빈번하지만, 훨씬 더 높은 에너지를 가지고 있다.이 입자들은 또한 대부분 양성자로, 나머지는 대부분 헬리온(알파 입자)으로 구성되어 있다.더 무거운 원소의 완전 이온화된 핵이 몇 개 존재한다.이러한 은하 우주선의 기원은 아직 잘 이해되지 않고 있으나 초신성, 특히 감마선 폭발(GRB)의 잔해로 보이며, 이 입자들로부터 측정된 거대한 가속도가 가능한 자기장을 특징으로 한다.그것들은 또한 GRB와 유사하지만 훨씬 더 큰 크기로 알려져 있고 우주의 초기 역사에서 폭력적인 부분으로 보이는 은하계 제트 현상인 퀘이사에 의해 생성될 수도 있다.

비이온화 방사선

주요기사 : 비이온화방사선 및 전자파방사선
전자기 스펙트럼

비이온화 복사 입자의 운동 에너지는 물질을 통과할 때 충전된 이온을 생성하기에는 너무 작다.비이온화 전자기 방사선(아래 유형 참조)의 경우, 관련 입자(사진)는 분자와 원자의 회전, 진동 또는 전자 발란스 구성을 변경하기에 충분한 에너지만 가지고 있다.비이온화 형태의 방사선이 살아있는 조직에 미치는 영향은 최근에야 연구되었다.그럼에도 불구하고 다른 유형의 비이온화 방사선에 대해 다른 생물학적 영향이 관찰된다.[4][6]

'비이온화' 방사선이라도 이온화 에너지로 온도를 올릴 만큼 열을 충분히 축적하면 열이온화를 일으킬 수 있다.이러한 반응은 전리방사선보다 훨씬 더 높은 에너지에서 발생하는데, 이는 이온화를 일으키기 위해 단 하나의 입자만 필요로 한다.열이온화의 친숙한 예로는 일반적인 화재의 불꽃이온화와 적외선 방사선에 의해 유도된 일반 식품에서 굽는 반응이 있다.

전자기 스펙트럼은 가능한 모든 전자기 방사선 주파수의 범위다.[4]물체의 전자기 스펙트럼(대개 그냥 스펙트럼)은 특정 물체가 방출하거나 흡수하는 전자기 방사선의 특성분포다.

전자기 방사선의 비이온화 부분은 (개개의 퀀텀이나 입자로서 광자를 참조) 원자나 분자에서 전자를 분리할 만큼 활력이 없어 그 이온화를 일으키는 전자기파로 구성된다.이것들은 전파, 전자파, 적외선, 그리고 (때로는) 가시광선을 포함한다.자외선의 낮은 주파수는 화학적 변화와 이온화와 유사한 분자 손상을 일으킬 수 있지만 기술적으로는 이온화되지 않는다.자외선의 가장 높은 주파수는 물론 모든 X선과 감마선이 이온화된다.

이온화의 발생은 개별 입자나 파장의 에너지에 따라 달라지지만 그 수에 따라 달라지지 않는다.입자나 파장의 강한 홍수는 열 이온화 과정에 의해 원자나 분자의 작은 분수를 이온화시킬 수 있을 정도로 높은 지점까지 몸의 온도를 올리지 않는 한, 이러한 입자나 파동이 이온화하기에 충분한 에너지를 운반하지 않는다면 이온화를 일으키지 않을 것이다(그러나 이것은 비교적 극도의 방사선 강도를 필요로 한다).넥타이를 매다

자외선

주요 기사:자외선

위에서 지적한 바와 같이 3 eV에서 약 10 eV까지 부드러운 UV라고 불리는 자외선 스펙트럼의 하부는 비이온화다.그러나 비이온화 자외선이 화학에 미치는 영향과 여기에 노출된 생물학적 시스템의 손상(산화, 돌연변이, 암 포함)은 자외선 이 부분조차 이온화 방사선과 비교되는 경우가 많다.

가시광선

주요 기사:빛

빛 또는 가시광선은 사람의 눈에 보이는 파장의 전자기 방사선의 매우 좁은 범위 또는 각각 790~400THz의 주파수 범위에 해당하는 380~750nm이다.[4]보다 광범위하게 물리학자들은 가시적이든 아니든 모든 파장의 전자기 방사선을 의미하기 위해 "빛"이라는 용어를 사용한다.

적외선

주요 기사:적외선

적외선(IR) 빛은 파장이 0.7~300마이크로미터인 전자기 방사선으로, 각각 430~1THz의 주파수 범위에 해당한다.IR 파장은 가시광선보다 길지만 마이크로파보다 짧다.적외선은 방사 물체로부터 "느낌"에 의해 멀리 떨어진 곳에서 감지될 수 있다.적외선 감지 뱀은 머리에 핀홀 렌즈를 사용하여 적외선을 탐지하고 집중시킬 수 있다.밝은 햇빛은 해수면에서 평방미터당 1킬로와트 이상의 방사조도를 제공한다.이 에너지 중 53%는 적외선, 44%는 가시광선, 3%는 자외선이다.[4]

전자레인지

주요 기사:전자레인지
전자기 복사(안테나의 전자파와 같은 것, 여기에 표시된 것)에서 "방사선"이라는 용어는 무한한 공간으로 방사하고 힘의 역제곱 법칙에 의해 강도가 감소하여 가상의 구면 표면을 통과하는 총방사선에너지가 같으며, 그렇지 않다.구형 표면이 안테나에서 얼마나 멀리 떨어져 있는가를 문제 삼는다.전자기 방사선은 송신기 주위의 전자기장의 원장 부분을 포함한다.송신기에 가까운 "근거리"의 일부로서, 변화하는 전자기장의 일부지만, 전자기 방사선으로 간주되지는 않는다.

전자파는 파장이 1밀리미터에서 최대 1미터에 이르는 전자기파로 주파수 범위는 300 MHz에서 300 GHz에 해당한다.이 넓은 정의는 UHF와 EHF(밀리미터파)를 모두 포함하지만, 다양한 출처는 다른 한계를 사용한다.[4]모든 경우 마이크로파는 최소 초고주파 대역(3~30GHz, 10~1cm) 전체를 포함하며 RF 엔지니어링은 종종 하한을 1GHz(30cm), 상한은 100GHz(3mm) 정도로 설정한다.

전파

주요기사 : 전파

전파는 적외선 빛보다 전자기 스펙트럼에 파장이 긴 전자기 방사선의 일종이다.다른 모든 전자파와 마찬가지로 빛의 속도로 이동한다.자연적으로 발생하는 전파는 번개나 특정 천문학적인 물체에 의해 만들어진다.인공적으로 생성된 전파는 고정 및 이동 무선 통신, 방송, 레이더 및 기타 항법 시스템, 위성 통신, 컴퓨터 네트워크 및 수많은 기타 애플리케이션에 사용된다.게다가, 교류 전류를 운반하는 거의 모든 전선은 에너지의 일부를 전파로 방출할 것이다; 이것들은 대부분 간섭이라고 불린다.다른 주파수의 전파는 지구 대기에서 다른 전파 특성을 가지고 있다; 긴 파도는 지구의 곡률 속도로 구부러질 수 있고 지구의 한 부분을 매우 일관되게 덮을 수 있으며, 짧은 파장은 전리층과 지구에서 다중 반사로 전 세계를 여행한다.훨씬 짧은 파장은 구부러지거나 거의 반사되지 않고 시선을 따라 이동한다.

초저주파수

초저주파(VLF)는 각각 10만~10,000m의 파장에 해당하는 30Hz~3kHz의 주파수 범위를 말한다.무선 스펙트럼의 이 범위에는 대역폭이 많지 않기 때문에, 무선 항법처럼 가장 단순한 신호만 전송될 수 있다.파장의 범위가 10에서 1까지인 무수히 많은 밴드 또는 무수히 많은 파장으로 알려져 있다. (구식 미터 단위는 10km에 해당함).

극저주파수

주요기사 : 초저주파수

극저주파(ELF)는 3~30Hz(각각 108~10m7)의 방사선 주파수다.대기 과학에서 대체 정의는 보통 3Hz에서 3kHz까지 주어진다.[4]관련 자기권 과학에서 저주파 전자파 진동(약 3Hz 이하에서 발생하는 펄스)은 ULF 범위에 있는 것으로 간주되며, 따라서 ITU 무선 대역과도 다르게 정의된다.미시간 주에 있는 대규모 군용 엘프 안테나는 수중 잠수함과 같이 그렇지 않으면 도달할 수 없는 수신기에 매우 느린 메시지를 방사한다.

열방사선(열

주요 기사:열방사선

열 방사선은 지구에서 자주 만나는 온도에서 물체가 방출하는 적외선 방사선의 공통어다.열방사선은 방사선 자체뿐만 아니라 물체의 표면이 흑체방사선의 형태로 열 에너지를 방사하는 과정을 말한다.일반적인 가정용 라디에이터 또는 전기 히터에서 나오는 적외선 또는 적색 방사선은 작동 중인 백열 전구에 의해 방출되는 열과 마찬가지로 열 복사의 한 예다.열 복사는 원자 내에서 충전된 입자의 이동에 따른 에너지가 전자기 복사로 변환될 때 발생한다.

위에서 언급한 바와 같이, 저주파 열방사선이라도 온도를 충분히 높은 수준으로 올릴 수 있는 충분한 열 에너지를 축적할 때마다 온도 이온화를 일으킬 수 있다.일반적인 예로는 공통의 불꽃에서 보이는 이온화(플라즈마)와 음식 조리 중 '찾아가는'에 의한 분자 변화가 있는데, 이는 이온화의 큰 성분으로 시작하는 화학적 과정이다.

흑체방사

주요기사 : 흑체방사선

흑체 방사선은 균일한 온도에 있는 신체가 방출하는 방사선의 이상 스펙트럼이다.스펙트럼의 모양과 신체가 방출하는 총 에너지의 양은 그 신체의 절대 온도의 함수다.방출되는 방사선은 전자파 스펙트럼 전체를 포괄하며 주어진 주파수에서 방사선(전력/단위 면적)의 강도는 플랑크의 방사선 법칙에 의해 설명된다.주어진 흑체 온도의 경우 방사선이 최대 강도에 있는 특정 주파수가 있다.최대 방사선 주파수는 신체의 온도가 증가함에 따라 더 높은 주파수로 이동한다.흑체방사선이 최대로 되는 빈도는 빈의 변위법에 의해 주어지며, 신체의 절대온도의 함수다.흑체는 어떤 온도에서 어떤 파장에서든 가능한 최대 양의 방사선을 방출하는 것이다.흑체는 또한 주어진 파장에서 가능한 최대 입사 방사선을 흡수할 것이다.따라서 상온 또는 상온 이하의 온도를 가진 흑체는 어떤 입사광도 반사하지 않을 것이고 눈에 보이는 파장에서 우리의 눈이 감지할 수 있을 만큼 충분한 방사선을 방출하지 않을 것이기 때문에 절대 흑체로 보일 것이다.이론적으로 흑체는 매우 저주파 전파에서 X선에 이르기까지 스펙트럼 전체에 걸쳐 전자기 방사선을 방출하여 방사선의 연속체를 만들어 낸다.

방사하는 검은 몸의 색은 복사 표면의 온도를 알려준다.적외선(2500K), 황색(5800K), 백색(1만5000K)까지 다양한 별의 색상을 책임진다.피크가 가시 스펙트럼 아래에 있을 때 몸은 검은색인 반면, 몸 위에 있을 때는 푸른빛이 감소하는 것에서부터 붉은색으로 나타나기 때문에 몸이 청백색인 것이다.

디스커버리

추가 정보:전자파 복사 § 발견 이력

가시광선 이외의 파장의 전자기 방사선은 19세기 초에 발견되었다.적외선 방사선의 발견은 천문학자인 윌리엄 허셜이 원인이다.허셜은 1800년 런던 왕립 협회 이전에 그의 연구 결과를 발표했다.허셜은 리터와 마찬가지로 프리즘을 이용해 태양으로부터 빛을 굴절시켰고 온도계가 기록한 온도 상승을 통해 적외선(스펙트럼의 붉은 부분 너머)을 탐지했다.

1801년 독일의 물리학자 요한 빌헬름 리터는 프리즘에서 나오는 광선이 보라색 빛보다 염화 은제 준비를 더 빨리 어둡게 한다는 것을 주목함으로써 자외선을 발견했다.리터의 실험은 무엇이 사진이 될 것인가에 대한 초기 전조였다.리터는 자외선이 화학반응을 일으킬 수 있다고 지적했다.

검출된 최초의 전파는 자연원에서 나온 것이 아니라 1887년 독일의 과학자 하인리히 헤르츠에 의해 의도적으로 인위적으로 생산되어 제임스 서기 맥스웰의 방정식으로 제안된 공식에 따라 무선 주파수 범위에서 진동을 발생시키기 위해 계산된 전기회로를 사용했다.

빌헬름 뢴트겐은 엑스레이를 발견하고 이름을 붙였다.1895년 11월 8일 대피 튜브에 고전압을 가하는 실험을 하던 중, 그는 코팅된 유리의 근처 판에 형광이 있음을 알아차렸다.한 달도 안 되어, 그는 오늘날까지 우리가 알고 있는 엑스레이의 주요 성질을 발견했다.

1896년, 앙리 베크렐은 특정 광물에서 방출되는 광선이 검은 종이에 침투하여 노출되지 않은 사진판의 안개를 유발한다는 것을 발견했다.그의 박사과정 학생인 마리 퀴리는 오직 특정한 화학적 요소만이 이러한 에너지 광선을 방출한다는 것을 발견했다.그녀는 이 행동의 이름을 방사능이라고 지었다.

알파선(알파 입자)과 베타선(베타 입자)은 1899년 간단한 실험을 통해 어니스트 러더포드에 의해 구별되었다.러더포드는 일반적인 피치블렌드 방사능 선원을 사용했고 선원에 의해 생성된 광선이 물질의 다른 침투성을 가지고 있다고 결정했다.한 종류는 침투가 짧고(종이로는 정지되었다) 양전하를 가지고 있었는데, 러더포드는 알파선이라고 이름지었다.다른 하나는 좀 더 침투성(종이로는 필름을 노출할 수 있지만 금속은 노출할 수 없음)이 있었고 음전하를 가지고 있었으며, 이 타입의 러더포드는 베타라는 이름을 붙였다.이것은 베크렐이 우라늄 염에서 처음 검출한 방사능이었다.1900년에 프랑스 과학자 폴 빌라드는 라듐에서 나오는 세 번째 중성선, 특히 침투하는 유형의 방사선을 발견했고, 그것을 설명한 후에 러더포드는 그것이 아직 세 번째 유형의 방사선이 되어야 한다는 것을 깨달았는데, 1903년에 루더포드는 감마선이라고 이름지었다.

앙리 베크렐 자신도 베타선이 빠른 전자라는 것을 증명했고, 러더포드와 토마스 로즈는 1909년 알파 입자가 이온화된 헬륨이라는 것을 증명했다.러더포드와 에드워드 앤드레이드는 1914년 감마선이 X선과 같지만 파장이 짧다는 것을 증명했다.

과학자인 빅터 헤스가 자유풍선 비행으로 전자계를 다양한 고도로 운반하면서 우주에서 지구를 타격하는 우주선 방사선이 마침내 1912년에 확실히 인식되고 존재한다는 것이 증명되었다.이러한 방사선의 성질은 후년에야 점차적으로 이해되었다.

중성자와 중성자 방사선은 1932년 제임스 채드윅에 의해 발견되었다.양전자, 뮤온, 피온과 같은 다른 많은 고에너지 입자 방사선은 그 직후 우주선 반응의 구름실 검사에 의해 발견되었고, 다른 종류의 입자 방사선은 20세기 후반까지 입자 가속기에서 인공적으로 생성되었다.

적용들

약

주요 기사:의료 방사선 촬영 및 의료 방사선 과학자

방사선 및 방사성 물질은 진단, 치료, 연구에 사용된다. 예를 들어 X선은 근육과 다른 연조직들을 통과하지만 밀집된 물질에 의해 정지된다.X-ray의 이러한 성질은 의사들이 부러진 뼈를 찾고 몸에서 자라고 있는 암의 위치를 알아낼 수 있게 해준다.[7]의사들은 또한 방사성 물질을 주입하고 물질이 몸을 통해 이동하면서 방출되는 방사선을 관찰함으로써 특정한 질병을 발견한다.[8]암 치료에 사용되는 방사선은 원자로부터 전자를 제거하면서 통과하는 조직의 세포에서 이온을 형성하기 때문에 전리방사선이라고 불린다.이것은 세포를 죽이거나 유전자를 바꾸어서 세포가 자라지 못하게 할 수 있다.전파, 전자파, 광파와 같은 다른 형태의 방사선을 비이온화라고 부른다.그들은 많은 에너지를 가지고 있지 않아서 세포를 이온화시킬 수 없다.[9]

커뮤니케이션

모든 현대 통신 시스템은 전자기 방사선의 형태를 사용한다.방사선 강도의 변화는 전달되는 소리, 그림 또는 기타 정보의 변화를 나타낸다.예를 들어, 사람의 음성은 음성의 해당 변화에 따라 파동을 변화시킴으로써 전파나 전자레인지로 송신할 수 있다.음악가들은 또한 소리와 음악을 생산하기 위해 감마선 소음을 실험했다.[10]

과학

연구원들은 방사성 원자를 사용하여 한때 살아있는 유기체의 일부였던 물질의 나이를 결정한다.그러한 물질의 연대는 방사성 탄소 연대 측정이라는 과정에 함유된 방사성 탄소의 양을 측정함으로써 추정할 수 있다.마찬가지로, 다른 방사성 원소를 사용하여 암석의 나이와 다른 지질학적 특징(인간이 만든 물체도 일부 있다)을 결정할 수 있다; 이것을 방사선 연대 측정이라고 한다.환경과학자들은 추적원자로 알려진 방사성 원자를 사용하여 오염물질이 환경을 통과하는 경로를 확인한다.

방사선은 중성자 활성화 분석이라는 공정에서 물질의 구성을 결정하는 데 사용된다.이 과정에서 과학자들은 중성자라 불리는 입자로 물질의 샘플을 폭격한다.표본의 원자 중 일부는 중성자를 흡수하여 방사능이 된다.과학자들은 방출된 방사선을 연구함으로써 표본의 원소를 식별할 수 있다.

특정 유형의 방사선에 의한 건강 및 환경 손상 가능성

참고 항목:전자파 방사선 및 건강

특정 조건에서 이온화 방사선은 살아있는 유기체에 손상을 입혀 암이나 유전적 손상을 일으킬 수 있다.[4]

특정 조건에서 비이온화 방사선은 화상 등 생물체에 피해를 줄 수도 있다.2011년 세계보건기구(WHO)의 국제암연구기구(IARC)는 인간에게 발암 가능성이 있는 물질 목록에 무선 주파수 전자기장(전자파, 밀리미터파 포함)을 추가하는 성명을 발표했다.[11]

RWTH Aachen 대학의 EMF-Portal 웹 사이트는 전자기 방사선의 영향에 대한 가장 큰 데이터베이스 중 하나를 제공한다.2019년 7월 12일 현재 28,547개의 간행물과 6,369개의 전자기장 영향에 대한 개별 과학 연구 요약본을 가지고 있다.[12]

참고 항목

참고 및 참조

  1. ^ Weisstein, Eric W. "Radiation". Eric Weisstein's World of Physics. Wolfram Research. Retrieved 11 January 2014.
  2. ^ "Radiation". The free dictionary by Farlex. Farlex, Inc. Retrieved 11 January 2014.
  3. ^ "The Electromagnetic Spectrum". Centers for Disease Control and Prevention. 7 December 2015. Retrieved 29 August 2018.
  4. ^ a b c d e f g h i 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.
  5. ^ "ICRP Publication 103 The 2007 Recommendations of the International Commission on Protection" (PDF). ICRP. Retrieved 12 December 2013.
  6. ^ Moulder, John E. "Static Electric and Magnetic Fields and Human Health". Archived from the original on 14 July 2007.
  7. ^ 방사선 촬영
  8. ^ 핵의학
  9. ^ Bellenir, Karen (2007). Cancer Sourcebook. Detroit, MI: Omnigraphics. pp. 112–113. ISBN 978-0-7808-0947-5.
  10. ^ Dunn, Peter (2014). "Making Nuclear Music". Slice of MIT. Retrieved 29 August 2018.
  11. ^ "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.
  12. ^ "EMF-Portal". Retrieved 12 July 2019.

외부 링크