مروری بر کاربرد پرتوها

 مهندس علی گورانی؛ کارشناس مسؤول بهداشت پرتوهای

توسعه روزافزون جوامع انسانی و گسترش فناوری‌های جدید، انسان را به استفاده از انرژی‌های نو، تمیز و ترجیحاً تجدیدپذیر مثل انرژی‌های آبی، بادی، خورشیدی، زمین گرمائی و انرژی‌های هسته‌ای و امواج الکترو مغناطیس تشویق و مجبور می‌نماید.

در این میان انرژی‌های هسته‌ای و امواج الکترومغناطیس با توجه به ویژگی‌های منحصر بفرد آنها از اولویت‌های ویژه‌ای برخوردار است.

همگام با این توسعه، سازمان‌های متولی سلامت جامعه و بخصوص وزارت بهداشت، درمان و آموزش پزشکی، به منظور حفاظت و صیانت از سلامت مردم بایستی در قالب شرح وظایف خود به تدوین و ارائه تعاریف علمی، بروز و کاربردی از پدیده‌های مختلف به منظور برخورد علمی و قانونی با متولیان مراکز کار با تشعشعات و در نهایت ارتقا سلامت جامعه مبادرت نماید.

پرتو چیست؟

پرتو شکلی از انرژی است که از خلاء و ماده عبور می‌کند. واحد اختصاصی آن جهت پرتو‌های یونساز الکترون ولت می‌باشد. یک الکترون ولت مقدار انرژی است که یک الکترون در اختلاف پتانسیل یک ولت بدست آورده و با آن شتاب می‌گیرد پرتو‌ها بر اساس مدل اتمی بوهر به دو دسته پرتوهای یونیزان و غیریونیزان تقسیم می‌شوند.

پرتوهای یونساز

این پرتوها در برخورد با محیط مادی یا آن‌را یونیزه می‌کند(یعنی الکترون ار از ساختمان اتم جدا می‌سازد) و یا ایجاد تحریک می‌کند (یعنی الکترون را  به مدارات با تراز انرژی بالاتر می‌برد)

تقسیم‌بندی پرتو‌های یونساز

1– پرتو‌های ذره‌ای یونساز

این پرتوها ذرات مادی هستند که با سرعت و جرم‌های متفاوت حرکت می‌کنند پس رابطه انرژی آنها، رابطه انرژی جنبشی است. پرتو‌های ذر‌ه‌ای یا دارای بار الکتریکی مانند (پروتون – الکترون) و یا فاقد بار الکتریکی مثل (نوترون و نوترینو) می‌باشند.

2– پرتو‌های الکترو مغناطیسی یون ساز

 این پرتو‌ها از دو میدان الکتریکی و مغناطیسی عمود بر هم تشکیل شده‌اند و دارای خاصیت موجی هستند. بنابراین پدیده‌های شکست، تداخل، و بازتاب برای آنها وجود دارد و رابطه انرژی این پرتوها رابطه‌ای است که مشخصات موج در آن صدق می‌کند ( E = h .f).

منابع مولد پرتو های یونساز

1-منابع طبیعی  (82 درصد کل پرتوگیری‌های سالیانه انسان) شامل:

- پرتوگیری از رادون به میزان 55 درصد

- پرتوگیری‌های داخلی11 درصد

- پرتوگیری از منابع خاکی 8 درصد

- پرتوگیری از منابع کیهانی 8 درصد

2-منابع مصنوعی (18درصد کل پرتوگیری‌های سالیانه انسان) شامل:

 پرتوگیری از کاربری دستگاه‌های مولد اشعه در امور پزشکی  به میزان 15درصد 

 پرتوگیری از سایر وسائل مولد پرتوهای یونساز 3درصد

کاربرد‌های پرتو‌های یونساز

 تشخیص و درمان بسیاری از بیماری‌ها  تحقیقات در امور پزشکی، دامپزشکی، کشاورزی، نیرو و...  تولید نیرو  استریل کردن وسائل، سطوح، مواد غذائی و ..  کاربری گسترده در صنعت شامل ضخامت سنجی، چگالی سنجی، سطح سنجی، عمق سنجی، رطوبت سنجی و.....  برسی خوردگی مواد  بررسی معادن (نفت، گاز، آب، زغال سنگ و .....)  استفاده گسترده در صنایع شیمیائی  سن یابی و استفاده در فعالیت‌های باستانشناسی  بررسی توزیع و حرکت آب‌های زیرزمینی   پرتو نگاری در صنایع مختلف  استفاده در سیستم‌های هشدار دهنده

طیف امواج الکترو مغناطیس غیر یونیزان               

پرتوهای الکترومغناطیسی که انرژی کافی برای یونیزه کرده اتم‌ها و یا شکستن باندهای شیمیایی را ندارند تشعشعات غیریونیزان گویند.

انرژی هر فوتون از این نوع پرتوها کمتر از (الکترون ولت) eV 4/12(حداقل انرژی لازم برای ایجاد یونسازی در مواد بیولوژیکی) می‌باشد. بعبارت دیگر پرتوهای غیریونساز پرتوهایی هستند که طول موج آنها در هوا بلندتر از 100نانو متر (nm100)، فرکانس آنها کمتر از  Hz 1015×3 و انرژی کوانتومی آنها کمتر ازeV 4/12 است.

توجه: از نقطه نظر حفاظت در برابر پرتوها، علاوه بر پرتوهای الکترومغناطیسی، امواج مافوق صوت(اولتراسونیک) نیز به عنوان پرتوهای غیریونساز در نظر گرفته می‌شود.

باید توجه شود که امواج مافوق صوت امواج مکانیکی هستند و فقط در محیط‌های مادی منتشر می‌شوند، حال آنکه پرتوهای الکترومغناطیسی در خلاء نیز منتشر می‌شوند.

با وجود این تفاوت مهم بین آنها، نظر به اینکه پرتوهای مافوق صوت در برخورد به بافت‌های زنده ایجاد یونسازی نمی‌کنند، این پرتوها نیز در زمره پرتوهای غیریونساز قرار گرفته‌اند.

نکته: طول موج پرتوهای مافوق صوت بسته به محیط انتشار آنها، تغییرات زیادی دارد.

اثرات ناشی از جذب پرتوهای الکترومغناطیس غیریونساز:

جذب پرتوهای الکترومغناطیسی غیریونساز توسط بافت‌های زنده، موجب ایجاد گرما در آنها می‌شود. اغلب اثرات بیولوژیکی حاصل از پرتوگیری از این پرتوها، نتیجه همین پدیده می‌باشد.

کاربردهای انواع پرتو   

1- ماوراء بنفش(UV): تهیه ویتامین D، استریل کردن لوازم بهداشتی، معالجه امراض پوستی، پزشکی، صنعت چاپ و تکثیر، دستگاه‌های ماوراءبنفش ترکیابی، حشره کش‌های برقی، رنگرزی، الکترونیک و غیره.

2-مادون قرمز (IR): فیزیوتراپی ، لامپ‌های مادون قرمز کوره‌های حرارتی، فرهای مادون قرمز، دستگاه‌های کنترل از راه دور، آشکارسازهای شعله.

3-میکروویو و رادیوئی(MW/RF): فرهای میکروویو، ماشین‌های صنعتی، مخابرات، رادار، رادیو و تلویزیون، دیاترمی، پزشکی، MRI، تلفن همراه.

4-بسامد به شدت کم (ELF):انتقال و توزیع برق، کلیه وسایل برقی که از برق شهر استفاده می‌کنند.

5-مافوق صوت (US): سونوگرافی، دستگاه‌های سونار، پزشکی، وسایل صنعتی و اندازه‌گیری دستگاه‌های نشت‌یابی و ترکیابی و ضخامت سنجی.