Что такое гамма в физике

ГАММА

Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия . Главный редактор А. М. Прохоров . 1983 .

Смотреть что такое «ГАММА» в других словарях:

ГАММА — (греч. gamma, третья буква греческой азбуки). 1) старинная Гвидонова система звуков, начинавшаяся с греч. буквы гаммы. 2) семь основных музыкальных звуков (do, re, mi, fa, sol, la, si), расположенных в постепенном возвышении. Словарь иностранных… … Словарь иностранных слов русского языка

ГАММА — 1. ГАММА1, гаммы, жен. (греч. gamma название буквы, обозначавшей звук соль в средневековой музыке). Последовательный ряд звуков, повышающийся или понижающийся, обычно в пределах одной или двух октав (муз.). Играть гаммы на рояле. Мажорная,… … Толковый словарь Ушакова

ГАММА — 1. ГАММА1, гаммы, жен. (греч. gamma название буквы, обозначавшей звук соль в средневековой музыке). Последовательный ряд звуков, повышающийся или понижающийся, обычно в пределах одной или двух октав (муз.). Играть гаммы на рояле. Мажорная,… … Толковый словарь Ушакова

Гамма-ДЕ — Основные характеристики Модификации: Гамма Д1Е / Д2Е / Д3Е Тип: трёхкоординатная РЛС общего назначения с ФАР Диапазон волн: дециметровый Потребляемая мощность: 170 / 112 / 75 кВт Сопровождаемых целей: 200 Выходная информация: трассовая,… … Википедия

ГАММА-Е — ГАММА . Первая часть сложных слов со знач. относящийся к гамма излучению, напр. гамма лучи, гамма астрономия, гамма терапия. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 … Толковый словарь Ожегова

гамма-. — ГАММА . Первая часть сложных слов со относящийся к гамма излучению, напр. гамма лучи, гамма астрономия, гамма терапия. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 … Толковый словарь Ожегова

Гамма — в криптографии псевдослучайная числовая последовательность, вырабатываемая по определенному алгоритму и используемая для зашифрования открытых данных и расшифрования зашифрованных данных. По английски: Gamma См. также: Гаммирование Финансовый… … Финансовый словарь

гамма-. — ( … Словарь иностранных слов русского языка

гамма — 1. ГАММА, ы; ж. [от греч. gamma] Название буквы, обозначавшей звук соль в средневековой музыке. 1. Последовательный восходящий или нисходящий ряд звуков (звукоряд) в пределах одной или нескольких октав. Мажорная, минорная г. // Нотное изображение … Энциклопедический словарь

гамма — ы, ж. gamme f., нем. Gamme <, ит. gamma. 1. муз. Вторая нота их <китайской> Гаммы или музыкальной таблицы. Танц. сл. Что такое Гамма? Корифей 1 11. || только мн. Музыкальное (для инструмента или голоса) упражнение, состоящее из… … Исторический словарь галлицизмов русского языка

гамма- — (буква греческого алфавита γ) первая часть сложных слов, пишется через дефис, но: гаммаг/рамма, гамма/трон (прибор), гамма/графия, гам/маметрия, гам/маскопия … Слитно. Раздельно. Через дефис.

Гамма (единица измерения)

• Га́мма — внесистемная единица измерения напряжённости магнитного поля, применяемая в геофизике и в измерениях космических магнитных полей. Обозначается греческой буквой γ.

1 гамма = 10−5 эрстед = 0,01/(4π) A/м ≈ 0,000795774715 А/м.

Связанные понятия

Упоминания в литературе

Связанные понятия (продолжение)

Пинч (англ. pinch — сужение, сжатие) — эффект сжатия токового канала под действием магнитного поля, индуцированного самим током. Сильный ток, протекающий в плазме, твёрдом или жидком металле создаёт магнитное поле. Оно действует на заряженные частицы (электроны и/или ионы), что может сильно изменить распределение тока. При больших токах сила Ампера приводит к деформации проводящего канала, вплоть до разрушения. В природе наблюдается в молниях .

Магнитосопротивление (магниторезистивный эффект) — изменение электрического сопротивления материала в магнитном поле. Впервые эффект был обнаружен в 1856 Уильямом Томсоном. В общем случае можно говорить о любом изменении тока через образец при том же приложенном напряжении и изменении магнитного поля. Все вещества в той или иной мере обладают магнетосопротивлением. Для сверхпроводников, способных без сопротивления проводить электрический ток, существует критическое магнитное поле, которое разрушает.

Силовая линия, или интегральная кривая, — это кривая, касательная к которой в любой точке совпадает по направлению с вектором, являющимся элементом векторного поля в этой же точке. Применяется для визуализации векторных полей, которые сложно наглядно изобразить каким-либо другим образом. Иногда (не всегда) на этих кривых ставятся стрелочки, показывающие направление вектора вдоль кривой. Для обозначения векторов физического поля, образующих силовые линии, обычно используется термин «напряжённость.

γ4), радиационное затухание важно для ускорителей лёгких ультрарелятивистских частиц (электронные синхротроны), и несущественно для адронных машин.

Гамма-излучение, виды, свойства и применение

Гамма-излучение — это разновидность электромагнитного излучения, которое характеризуется очень высокой энергией и длиной волны. Оно возникает в результате ядерных реакций и распада радиоактивных элементов.

Гамма-излучение может проникать через различные материалы, включая воздух, воду и даже землю. Оно обладает высокой энергией и способно вызывать ионизацию атомов и молекул в материале, который оно проходит. Это может приводить к различным эффектам, таким как образование рентгеновских лучей, ультразвуковых волн и других видов излучения.

В медицине гамма-лучи используются для диагностики и лечения различных заболеваний. Они могут использоваться для обнаружения опухолей, контроля за лечением рака и других заболеваний. Также гамма-лучи широко используются в ядерной энергетике для производства электроэнергии.

Однако следует отметить, что гамма-излучение является опасным для здоровья человека. Высокие дозы облучения могут привести к серьезным повреждениям организма и даже к смерти. Поэтому при работе с источниками гамма-излучения необходимо соблюдать все меры безопасности.

Открытие гамма-излучения

Это одно из самых важных открытий в истории физики. В 1865 году немецкий физик Вильгельм Конрад Рентген обнаружил, что некоторые вещества испускают невидимые лучи, которые могут проникать через непрозрачные материалы. Эти лучи были названы рентгеновскими лучами, в честь немецкого физика Рентгена.

Открытие рентгеновских лучей стало настоящим прорывом в науке, поскольку они позволили ученым изучать структуру атомов и молекул. Оно нашло применение в медицине, где они используются для диагностики различных заболеваний.

В 1900 году, когда немецкий физик Макс фон Лауэ обнаружил, что при прохождении рентгеновских лучей через кристаллы, они вызывают рассеяние, которое можно наблюдать с помощью дифракции. Это открытие привело к пониманию того, что рентгеновские лучи являются электромагнитными волнами и что существует еще один тип электромагнитного излучения, который не виден глазу, но может быть обнаружен с помощью специальных приборов.

В 1914 году, американский физик Кюри и его ассистент Гамильтон использовали специальный прибор, называемый гамма-спектрометром, для обнаружения гамма-лучей от радиоактивных источников. Они обнаружили, что гамма-лучи имеют высокую энергию и обладают высокой проникающей способностью, и что они могут быть использованы для изучения свойств радиоактивных элементов.

Однако, открытие рентгеновских лучей было не единственным достижением в области физики. В 1932 году английский физик Джеймс Чедвик открыл нейтрон, который является частицей, не имеющей электрического заряда. Нейтроны также играют важную роль в ядерной физике и используются для изучения строения атомных ядер.

Таким образом, открытие гамма-излучения и рентгеновских лучей является одним из ключевых моментов в развитии физики и других наук. Эти открытия позволили ученым лучше понимать структуру материи и использовать их для решения различных задач в науке и технике.

Виды гамма-излучения

Имеют длину волны в диапазоне от 10^ <-12>до 10^ <−1>метров и могут быть обнаружены с помощью специальных детекторов. В зависимости от источника гамма-излучение может иметь различные свойства и применяться в различных областях науки и техники.

• Гамма-лучи низкой энергии (0,1-1 МэВ) используются для изучения структуры атомов и молекул с помощью гамма-резонансной спектроскопии.
• Гамма-лучи средней энергии (1-10 МэВ) применяются в медицине для диагностики и лечения онкологических заболеваний, а также для радиотерапии.
• Гамма-лучи высокой энергии (более 10 МэВ) могут использоваться в научных исследованиях для изучения свойств материалов и создания источников энергии.
• Гамма-лучей очень высокой энергии (десятки и сотни МэВ) могут создавать космические лучи, которые проникают в атмосферу Земли и могут вызывать ядерные реакции в верхних слоях атмосферы.
• Гамма-радиация может быть использована для обнаружения ядерных материалов и радиоактивных веществ в окружающей среде.
• Гамма-излучением высокой интенсивности можно создавать лазеры на основе атомов, что может привести к созданию новых технологий в области оптики и квантовых вычислений.
• Гамма-кванты могут быть использованы для создания гамма-лазеров, которые могут работать на длине волны порядка нанометра и иметь высокую мощность.

Свойства гамма-излучения

• Высокая энергия: которую несет фотон гамма-излучения. Фотон гамма-излучения имеет энергию, которая гораздо больше, чем энергия фотонов других видов излучения, таких как рентгеновские лучи или световые лучи. Для гамма-излучения энергия измеряется в единицах, называемых электрон-вольтами (эВ). Один эВ равен энергии, которую получает электрон, когда он ускоряется до скорости один метр в секунду. Гамма-волны имеют очень высокую энергию, которая может достигать десятков МэВ (мегаэлектронвольт). Это означает, что гамма-излучение способно проникать через большинство материалов, включая кости, мышцы и ткани организма. Это делает их полезными для диагностики опухолей и других заболеваний.
• Ионизация: гамма-кванты обладают высокой энергией, что означает, что они могут ионизировать атомы в веществе, которое они проходят. Это может привести к образованию свободных радикалов, которые могут повредить клетки и ткани.
• Невидимость: невидим для человеческого глаза, поэтому они не могут быть обнаружены визуально. Однако, они могут быть зафиксированы с помощью специальных детекторов.
• Короткая длина волны: 10^-14 м, что позволяет им проникать глубоко в ткани и органы, что делает его полезным для диагностики заболеваний, связанных с изменениями в тканях и органах.
• Воздействие на клетки: гамма-излучение может повреждать клетки, что может привести к различным заболеваниям, таким как рак. Однако, при правильном использовании, гамма-лучи могут быть использованы для лечения рака и других заболеваний.

Источники гамма-излучения

Вот несколько основных источников гамма-излучения:

• Солнечные вспышки: могут вызвать образование гамма-лучей в результате взаимодействия магнитных полей Солнца с частицами в атмосфере Земли.
• Радиационное излучение: ядерные реакторы или ускорители частиц, могут производить гамма-излучение в процессе своей работы.
• Радиоактивные материалы: напрмер, уран, торий и плутоний, могут излучать гамма-лучи при распаде своих ядер.
• Космические лучи: такие как протоны, нейтроны и другие заряженные частицы, могут попасть на Землю и вызвать образование гамма-лучей при взаимодействии с атмосферой.
• Атомные бомбы: при ядерных взрывах образуются гамма-лучи в результате ядерного деления или синтеза.
• Рентгеновские аппараты: могут производить небольшое количество гамма-излучения при работе.
• Другие источники: например, космические объекты, такие как черные дыры, и солнечные вспышки.

Доза гамма-излучения

Доза гамма-излучения (Гр) — это единица измерения, используемая для выражения количества энергии, поглощенной телом в результате воздействия гамма-излучения. Единица измерения Гр является международной и используется во многих странах мира.

Гр измеряется в джоулях на килограмм (Дж/кг). Для расчета дозы необходимо знать мощность дозы (Вт/кг), продолжительность воздействия излучения (с) и массу тела (кг). Формула для расчета дозы выглядит следующим образом:

• где P — мощность дозы в Вт/кг
• t — продолжительность воздействия в секундах
• m — масса тела в килограммах

Например, если человек массой 70 кг находится в зоне с мощностью дозы 1 Вт/кг в течение 1 часа, то его доза будет равна:

D = 1 Вт/кг * 1 ч * 70 кг = 70 Дж/кг = 0,07 Гр

Таким образом, доза гамма-излучения зависит от мощности дозы, продолжительности воздействия и массы тела. При работе с источниками радиоактивного излучения необходимо учитывать дозу и принимать меры для ее снижения.

Применение гамма-излучения

Широкий спектр применения в различных областях, включая медицину, науку, промышленность и безопасность. Ниже представлены некоторые из наиболее распространенных способов использования гамма-излучения:

• Медицина: часто используется для диагностики и лечения различных заболеваний. Например, оно может применяться для обнаружения рака, исследования внутренних органов, лечения опухолей и даже для улучшения иммунной системы
• Наука: используется для изучения свойств ядер и атомных реакций, а также для исследования радиоактивных изотопов. Кроме того, гамма-излучение можно применять для создания рентгеновских снимков и других исследований в области медицины и физики
• Производство: применятся в производстве для обработки различных материалов, таких как металлы, керамика и пластмассы. Оно может применяться для улучшения свойств материала, например, увеличения прочности или улучшения качества поверхности.
• Безопасность: гамма-излучение важно для обеспечения безопасности на атомных электростанциях, рентгеновских лабораториях, радиологических отделениях и других местах с высоким уровнем радиации. Оно используется для обнаружения радиационных опасностей и контроля уровня радиации.
• Астрофизика: используется в астрофизике для изучения космических объектов и процессов. Например, с помощью гамма-излучения можно исследовать черные дыры, нейтронные звезды и другие космические объекты.

Это лишь некоторые из множества способов использования гамма-излучения. Оно играет важную роль во многих областях науки и технологий, и его применение продолжает расширяться.

Гамма-излучение (γ): что это такое, источники, длина волны, частота, свойства, применение

Гамма-излучение — это коротковолновое электромагнитное излучение с длиной волны менее 1 нм, что соответствует энергии фотона около 1 кэВ.

Простое объяснение

Одним из самых интересных явлений, наблюдаемых во Вселенной, являются гамма-вспышки. Это короткие импульсы гамма-излучения, которые появляются в среднем раз в день где-то в небе. Источники гамма-вспышек расположены в миллиардах световых лет от Земли и являются самыми мощными взрывами во Вселенной. Обычно всего за несколько секунд они выделяют больше энергии, чем наше Солнце за всю свою жизнь. Считается, что гамма-вспышки возникают в результате взрывов очень массивных звезд — сверхновых, которые коллапсируют в черную дыру.

Рис. 1. Так представляет собой взрыв сверхновой. Источник: [ ESA/Hubble / CC BY ]

Приведенный ниже материал поможет вам лучше понять, что такое гамма-излучение, каковы его свойства, как оно возникает и как взаимодействует с веществом.

Рассматривая визуализации спектра электромагнитного излучения, можно заметить, что каждый тип излучения ассоциируется с каким-либо широко используемым устройством, которое использует данный тип излучения. Такие визуализации «работают на воображение», в некотором смысле «знакомя» нас с определенным типом электромагнитного излучения.

Исключением является гамма-излучение ( γ ), которое чаще всего визуализируется с помощью клевера, являющегося символом радиоактивности. Гамма-излучение действительно широко используется, например, в медицинской диагностике, однако используемые устройства гораздо менее распространены и менее известны, чем, скажем, рентгеновский аппарат.

Определение:

Гамма-излучение — это коротковолновое электромагнитное излучение с длиной волны менее 1 нм, что соответствует энергии фотона около 1 кэВ.

Свойства

Гамма-излучение — это электромагнитная волна очень высокой энергии, т.е. очень короткой длины волны (рис. 2.). Условно принято, что верхний предел длины гамма-волны составляет 0,1 нм, что соответствует минимальной энергии гамма-кванта около 0,1 МэВ. Следует отметить, что не существует строгой границы между гамма-излучением и рентгеновскими лучами, которые имеют большую длину волны и меньшую энергию, чем гамма-излучение. Диапазоны обоих типов электромагнитных волн частично перекрываются.

Рис. 2. Электромагнитный спектр

Гамма-излучение, как и другие виды электромагнитного излучения, распространяется в вакууме со скоростью света, т.е. 3 * 10 8 м / c

В случае гамма-излучения квантовая природа излучения становится наиболее очевидной. Во всех наблюдаемых явлениях гамма-фотоны ведут себя как частицы, обладающие импульсом. Хотя гамма-излучение является электромагнитной волной, наблюдение волновых явлений, таких как дифракция, очень сложно.

Энергия гамма-фотонов, E, выражается формулой: E = h * f = h * c / λ

где h = 6,6*10 -34 Дж*с — постоянная Планка, f — частота волны, λ — длина волны, c = 3*10 8 м/с — скорость света.

Источники

Источники гамма-излучения также находятся вокруг нас. К счастью, они обычно не излучают такую энергию, которая могла бы причинить нам вред. В природе его основными источниками являются распады естественных радиоактивных изотопов и космическое излучение.

Источником гамма-излучения обычно являются атомные ядра. Гамма-квант испускается атомным ядром в результате радиоактивного распада. Испуская гамма-квант, ядро избавляется от избыточной энергии и переходит из возбужденного состояния в основное.

Взаимодействие с веществом

Гамма-излучение называют ионизирующим излучением. Это означает, что, взаимодействуя с веществом, оно способно ионизировать атомы и молекулы. Мы выделяем три основных процесса взаимодействия гамма-излучения с веществом:

1. Собственный фотоэлектрический эффект, при котором падающий на вещество фотон передает всю свою энергию электрону на атомных оболочках, отрывая его от атомов или перемещая на более высокий энергетический уровень.
2. Комптоновское рассеяние (эффект Комптона), при котором фотон гамма-излучения передает часть своей энергии электрону (рис. 3). Движение электрона и фотона после рассеяния подчиняется принципу сохранения энергии и импульса. В одном акте взаимодействия обычно происходит небольшое изменение энергии кванта гамма-излучения. Изменение энергии фотона зависит от угла рассеяния ( θ ), т.е. угла между вектором скорости фотона после рассеяния и до рассеяния. Максимальная передача энергии происходит в результате обратного рассеяния, то есть когда фотон после рассеяния движется в направлении, противоположном первоначальному ( θ = 180° ).

Эффект Комптона — неупругое рассеяние фотона заряженной частицей, обычно электроном, названное в честь первооткрывателя Артура Холли Комптона. Если рассеяние приводит к уменьшению энергии, поскольку часть энергии фотона передаётся отражающемуся электрону, что соответствует увеличению длины волны фотона (который может быть рентгеновским или гамма-фотоном), то этот процесс называется эффектом Комптона

Википедия

Рис. 3. Диаграмма комптоновского рассеяния

3. Создание электрон-позитронных пар, заключающееся в изменении высокоэнергетического фотона в пару частица-античастица. Для того чтобы процесс произошел, энергия кванта гамма-излучения должна быть больше, чем сумма масс покоя частиц, умноженная на c 2 . Масса электрона, определенная в единицах МэВ / c 2 составляет 0,51. Таким образом, предельная энергия фотона составляет около 1.02 МэВ.

Вероятность возникновения того или иного процесса зависит от энергии фотонов гамма-излучения и от материала, в котором происходит взаимодействие. На рисунке 4 представлена диаграмма условий, в которых доминируют определенные, упомянутые процессы. По оси x — энергия фотона, по оси y — атомный номер (зарядовое число) материала. В случае материалов со средним и высоким атомным номером, фотоэффект доминирует при низких энергиях фотонов (ниже около 1 МэВ), эффект Комптона доминирует при средних энергиях фотонов (около 1-5 МэВ). Высокоэнергетические кванты гамма-излучения (выше 5 МэВ) подвергаются в основном созданию электрон-позитронных пар.

Рис. 4. Диаграмма условий, при которых доминируют три основных процесса взаимодействия электромагнитного излучения с веществом

Гамма-излучение характеризуется очень высокой проникающей способностью. Эффективное поглощение пучка фотонов требует использования толстых экранов, обычно изготовленных из свинца или другого материала с высокой плотностью и атомным номером.

Во всех этих явлениях появляются высокоэнергетические электроны, которые еще больше ионизируют материю. Возникновение одного из этих явлений является случайным. Гамма-фотон может пройти большой путь в веществе и не быть поглощенным. Если пучок гамма-лучей проходит через вещество, некоторые из фотонов будут случайным образом удалены из пучка в результате одного из вышеперечисленных процессов, в то время как другие будут двигаться беспрепятственно даже через толстый слой вещества.

Поглощение гамма-фотонов в веществе можно сравнить с ездой сумасшедших водителей, которые движутся с постоянной высокой скоростью и не останавливаются на светофорах. Некоторые из них быстро выбывают из движения из-за аварий, но некоторые счастливчики могут проехать сотни километров.

Защита и вред от гамма-излучения

Гамма-излучение является длинноволновым излучением — диапазон гамма-излучения в веществе теоретически бесконечен, но на практике достаточная защита обеспечивается свинцовыми пластинами или многометровым слоем бетона.

Гамма-излучение дальнего действия может стать для нас проблемой, поскольку это излучение вредно для живых организмов. Он очень проникающий, легко проходит по всему телу, а ионизация вызывает повреждение клеток различных органов. Если доза поглощенного излучения превышает определенное значение, называемое пороговой дозой, может возникнуть лучевая болезнь.

Ионизация вызывает повреждение клеток живых организмов. Поэтому гамма-излучение достаточно высокой интенсивности является смертельным для организмов. Кроме того, гамма-излучение очень проникающее и легко проходит через толстый слой воздуха и большинство окружающих нас предметов. При контакте с источниками гамма-излучения необходимо соблюдать осторожность и надевать защиту, обычно в виде свинцовых пластин. Гамма-излучение лучше всего поглощается материалами, содержащими элементы с высоким массовым числом, например, свинец.

Однако гамма-излучение не является экзотическим явлением, с которым мы не сталкиваемся в повседневной жизни. Гамма-излучение, исходящее от радиоактивных изотопов, которых в каждом предмете, а также в нашем теле содержится очень мало, постоянно присутствует в окружающей среде. Гамма-излучение также достигает поверхности Земли из космоса и является компонентом так называемого космического излучения. Окружающее нас излучение, известное как фоновое излучение, не вредно для нас. Только высокие дозы, которым могут подвергаться, например, работники атомных электростанций, представляют собой проблему и требуют специальной защиты.

Гамма-излучение образуется внутри звезд в реакциях слияния легких ядер в более тяжелые. При этом выделяется огромная энергия, которая испускается, в частности, в виде гамма-излучения. Самые большие выбросы гамма-излучения происходят при крупных космических катастрофах, таких как столкновения между нейтронными звездами или черными дырами или коллапс массивной звезды в черную дыру при взрыве сверхновой. Так называемые гамма-вспышки, которые достигают Земли, происходят в результате таких событий.

Применение

Ядерная медицина, отрасль медицины, использующая радиоактивные изотопы для терапии и диагностики, в последние годы стремительно развивается. Посмотрите на фотографию оборудования (рисунок 5) для радиотерапии в клинике в Гейдельберге (Германия). Оборудование стоимостью 119 миллионов евро занимает огромный зал, и все это для пациента, которого мы видим в правом нижнем углу, лежащего внутри огромного аппарата. Ядерная медицина — это обширная и интересная область. Здесь мы обсудим некоторые применения гамма-излучения в медицине и других областях жизни.

Рис. 5. Университетская клиника Гейдельберга

Мы также можем использовать опасные свойства гамма-излучения в своих целях. Это излучение можно использовать для стерилизации медицинского оборудования, а также пищевых продуктов.

Стерилизация.

Стерилизация заключается в уничтожении бактерий, плесени, грибков, паразитов и патогенных микроорганизмов с помощью ионизирующего излучения. Во время процедуры используется гамма-излучение, исходящее от радиоактивного изотопа кобальта, или высокоэнергетические электроны, получаемые в ускорителях. Типы источников излучения и правила эксплуатации радиационного оборудования регламентируются международными стандартами. Они гарантируют, что при облучении в пищевых продуктах не образуются вредные для здоровья вещества. Продукты питания дольше сохраняют свою свежесть, так как при облучении погибают микроорганизмы, вызывающие разложение продуктов.

Радиоизотопные счетчики.

Одно из наиболее распространенных применений гамма-излучения — радиоизотопные счетчики. Эти измерители используются для точного измерения толщины материала, когда это измерение невозможно выполнить стандартным методом. К ним относятся абсорбционные измерители, принцип действия которых основан на явлении поглощения гамма-излучения.

Чем толще материал, тем больше поглощается падающий луч. С одной стороны измеряемого объекта находится источник излучения, например, кобальт Top Index 60 Co, помещенный в экран, а с другой стороны — детектор гамма-лучей, который измеряет, сколько излучения прошло через материал. Знание зависимости поглощения гамма-излучения от толщины материала позволяет определить измеряемую толщину.

Диапазон измерения толщины очень широк и варьируется от долей миллиметра до нескольких сантиметров. Радиоизотопные измерители не контактируют с измеряемым материалом во время измерения, что позволяет проводить измерения подвижных, высокотемпературных, вязких материалов, а также материалов и медицинских изделий, для которых важно не загрязнять образец во время измерения. Гамма-излучение кобальта 60 Co также используется в дефектоскопии, которая занимается обнаружением скрытых дефектов в изделиях.

Ядерная медицина.

Очень важной областью применения гамма-излучения является медицина. Это излучение используется как для лечения рака, так и для диагностики. Этим занимается отрасль медицины, называемая ядерной медициной. Устройства, используемые в ядерной медицине, включают:

1. Кобальтовая бомба — это устройство, используемое для лечения рака, а также для упомянутой выше стерилизации продуктов питания. Изотоп кобальта 60 Co, испускающий гамма-лучи с энергией 1,17 и 1,33 МэВ, помещен в толстый свинцовый экран, имеющий каналы, выводящие пучок излучения. Кобальтовая бомба также может быть оснащена механизмом, позволяющим дистанционно манипулировать образцами, не подвергая оператора воздействию радиации.
2. Гамма-нож — чрезвычайно точный медицинский прибор, используемый в радиохирургии, т.е. хирургии мозга без вскрытия черепа. Для точного выполнения процедуры пациент обездвиживается. С помощью визуализации, например, компьютерной томографии, определяется местоположение опухоли. Затем на место расположения опухоли направляется около 200 пучков гамма-излучения, источником которых являются капсулы, содержащие радиоактивный кобальт 60 Co. Суть метода заключается в том, что отдельные пучки излучения достаточно слабы, чтобы не повредить мозг при проникновении. С другой стороны, в точно определенном месте доза от отдельных лучей суммируется — ее мощность в 200 раз превышает мощность дозы от одного луча. В результате в области опухоли излучение достигает мощности, необходимой для уничтожения опухолевых клеток. Риск побочных эффектов очень низок по сравнению с традиционной нейрохирургией. Кроме того, лечение практически не требует выздоровления. Пациенты, прошедшие облучение на гамма-ноже, возвращаются к нормальной жизни на следующий день после процедуры.
3. Однофотонная эмиссионная компьютерная томография (ОФЭКТ) — это метод, использующий гамма-излучение для создания пространственного изображения любой области тела пациента.

Обследование начинается с введения радиофармпрепаратов в организм пациента. Это химические соединения, состоящие из двух элементов — радиоактивного изотопа и носителя, способного депонироваться в тканях и органах. Носители особенно интенсивно поглощаются раковыми клетками внутри опухоли. Атомные ядра радиоактивного изотопа подвергаются трансформации, в ходе которой они испускают гамма-кванты. Количество испускаемого излучения зависит от содержания радиофармацевтического препарата в соответствующей области. Таким образом, из области опухоли будет испускаться больше гамма-квантов, чем из других областей.

Излучение измеряется непосредственно с помощью внешнего детектора — гамма-камеры. Пространственное изображение получается при вращении камеры вокруг исследуемой области пациента. Изображения собираются из последовательных положений зонда, отличающихся на несколько градусов. Таким образом, измерения производятся при полном обороте вокруг пациента. Для ускорения процесса сбора данных чаще всего используются двухголовые камеры, расположенные друг напротив друга. Они проводят измерения одновременно, что ускоряет обследование в два раза (рис. 6.). Все полученные результаты измерений затем подвергаются компьютерной обработке, что позволяет создать трехмерное изображение исследуемой области.

Рис. 6. ОФЭКТ-аппарат с двухголовочной гамма-квантовой камерой визуализации. Источник: [ KieranMaher at English Wikibooks / Public domain]