伽马射线

原子衰變裂解時放出的射線之一
(重定向自伽瑪輻射

伽瑪射線(或γ射線)是原子衰變裂解時放出的射線之一。此種電磁波波長在0.01奈米以下,穿透力很強[1],又攜帶高能量,容易造成生物體細胞內的脫氧核糖核酸(DNA)斷裂進而引起基因突变,因此也可以作醫療之用。[2]1900年由法國科學家保罗·维拉尔發現,他將含氯化鋇通過陰極射線,從照片記錄上看到輻射穿過0.2毫米的箔,拉塞福稱這一貫穿力非常強的輻射為γ射線,是繼α射線β射線後發現的第三種原子核射線。[3]1913年,γ射線被證實為是電磁波,波長短于0.2 ,本質上和X射線是同一射線,只是γ射線與X射線的來源不同而已。

核裂變時會產生並釋放出伽瑪射線
圖中的電磁波谱顯示各種頻率的性質

γ射線通過物質並與原子相互作用時會產生光電效應康普頓效應正負電子對效應。γ射線即使使用較厚材料阻挡一般也仍然有部分射線泄漏,所以通常只能用半吸收厚度来定量材料的阻隔效果。半吸收厚度是指入射射线强度减弱到一半時阻隔物体的厚度。半吸收厚度其数值 ,μ表示阻隔物材料的射线吸收系数。材料的射线吸收系数与射线频率、能量以及材料种类有关,一般原子序数高和密度高的元素构成的材料其γ射线吸收系数也较高。普通放射源如Cs-137放射源产生的γ射线在铝、铁、铜、铅中的半吸收厚度分别约为3.2cm、2.6cm、1.4cm和0.6cm。

應用

 
伽馬射線
 
α粒子相當於氦的原子核可被紙所阻擋,β粒子相當於電子可被鋁箔所阻擋,γ射線則具有高穿透性。

天文學研究

當人類觀察太空時,看到的為「可見光」,然而電磁波譜的大部份是由不同輻射組成,當中的輻射的波長有較可見光長,亦有較短,大部份單靠肉眼並不能看到。通過探測伽瑪射線能提供肉眼所看不到的太空影像。

在太空中產生的伽瑪射線是由恒星核心的核聚變產生的,因為無法穿透地球大氣層,因此無法到達地球的低層大氣層,只能在太空中被探測到。太空中的伽瑪射線是在1967年由一顆名為「維拉斯」的人造衛星首次觀測到。從20世紀70年代初由不同人造衛星所探測到的伽瑪射線圖片,提供了關於幾百顆此前並未發現到的恒星及可能的黑洞。於90年代發射的人造衛星(包括康普頓伽瑪射線觀測台),提供了關於超新星、年輕星團、類星體等不同的天文信息。

灭菌

伽马射线具有穿透性和对生物细胞的破坏作用,因此被用于对医疗用品、化妆品、香料进行灭菌。通常使用钴-60作为辐射源头。具有灭菌速度快、灭菌彻底,无化学残留无环境污染等优点。[4]

医疗

傳統放射治療有在使用鈷-60作為單一射源進行治療病人;現在已經較少使用。 伽马射线立体定向放射治疗,又称为伽马刀,屬於使用多顆鈷-60來同時照射病人,而病人需要戴上特定的定位器,用于对特定肿瘤(大部份為頭部肿瘤)患者的治疗。[5]

参考资料

  1. ^ 劉文光. 多彩的物理世界. 崧博出版事業有限公司. 9 January 2018: 121– [2019-04-11]. ISBN 978-986-492-986-3. (原始内容存档于2019-05-01). 
  2. ^ 千華數位文化; 陳名; [國民營事業招考]. 108年普通化學實力養成. 千華數位文化. 5 April 2019: 427– [2019-04-11]. ISBN 978-986-487-662-4. (原始内容存档于2019-05-01). 
  3. ^ Neil English. Space Telescopes: Capturing the Rays of the Electromagnetic Spectrum. Springer. 8 November 2016: 6– [2019-04-11]. ISBN 978-3-319-27814-8. (原始内容存档于2019-05-01). 
  4. ^ 提高制药品质 辐射灭菌技术优势突出_制药工业,制药设备,灭菌器-中国制药网. www.zyzhan.com. [2019-04-05]. (原始内容存档于2019-05-01). 
  5. ^ 精准伽玛刀对付脑疾有一手_网易新闻. news.163.com. [2019-04-05]. (原始内容存档于2019-05-01). 

延伸阅读

Phillis Engelbert & Diane L. Dupuis. The Handy Space Answer Book. Visible Ink Press LLC. 1998. 

 
可見光頻譜,紫色波長最短,紅色波長最長。

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