射線(具有特定能量的粒子或光子束流)

射線由各種放射性核素，或者原子、電子、中子等粒子在能量交換過程中發射出的、具有特定能量的粒子或光子束流。常見的有的x射線、α射線、β射線、γ射線和中子射線等。

基本介紹

• 中文名：射線
• 外文名：ray
• 套用學科：核工程
• 適用領域範圍：工業、農業、醫療衛生等

常用射線

各種射線，由於電離密度不同，生物效應是不同的，所引起的變異率也有差別。為了獲得較高的有利突變，必須選擇適當的射線，但由於射線來源、設備條件和安全等因素，目前最常用的是γ射線和x射線。

可見光，紅外線，紫外線等，是由源自外層電子引起。倫琴射線由內層電子引起。γ射線是由原子核引起。

種類特性

γ射線(伽馬射線)

波長短於0.2埃的電磁波。由放射性同位素如60Co或137Cs產生。是一種高能電磁波，波長很短（0.001-0.0001nm），穿透力強，射程遠，一次可照射很多材料，而且劑量比較均勻，危險性大，必須禁止（幾個cm的鉛板或幾米厚的混凝土牆）。

γ射線是原子衰變裂解時放出的射線之一。此種電磁波波長很短，穿透力很強，又攜帶高能量，容易造成生物體細胞內的DNA斷裂進而引起細胞突變、造血功能缺失、癌症等疾病。

但是它可以殺死細胞，因此也可以作殺死癌細胞，以作醫療之用。

1900年由法國科學家P.V.維拉德（Paul Ulrich Villard）發現，將含鐳的氯化鋇通過陰極射線，從照片記錄上看到輻射穿過0.2毫米的鉛箔，拉塞福稱這一貫穿力非常強的輻射為γ射線，是繼α、β射線後發現的第三種原子核射線。

X射線

波長介於紫外線和γ射線間的電磁輻射。由德國物理學家W.K.倫琴於1895年發現，故又稱倫琴射線。是由x光機產生的高能電磁波。波長比γ射線長，射程略近，穿透力不及γ射線。有危險，應禁止（幾毫米鉛板）。

α射線

也稱為“甲種射線”。是放射性物質所放出的α粒子流。它可由多种放射性物質（如鐳）發射出來。α粒子的動能可達幾兆電子伏特。從α粒子在電場和磁場中偏轉的方向，可知它們帶有正電荷。由於α粒子的質量比電子大得多，通過物質時極易使其中的原子電離而損失能量，所以它能穿透物質的本領比β射線弱得多，容易被薄層物質所阻擋，但是它有很強的電離作用。從α粒子的質量和電荷的測定，確定α粒子就是氦的原子核。

β射線

由放射性同位素（如32P、35S等）衰變時放出來帶負電荷的粒子。在空氣中射程短，穿透力弱。在生物體內的電離作用較γ射線、x射線強。β射線是高速運動的電子流0/-1e，貫穿能力很強，電離作用弱，本來物理世界裡沒有左右之分的，但β射線卻有左右之分。在β衰變過程當中，放射性原子核通過發射電子和中微子轉變為另一種核，產物中的電子就被稱為β粒子。在正β衰變中，原子核內一個質子轉變為一個中子，同時釋放一個正電子，在“負β衰變”中，原子核內一個中子轉變為一個質子，同時釋放一個電子，即β粒子。

中子

不帶電的粒子流。輻射源為核反應堆、加速器或中子發生器，在原子核受到外來粒子的轟擊時產生核反應，從原子核里釋放出來。中子按能量大小分為：快中子、慢中子和熱中子。中子電離密度大，常常引起大的突變。 輻射育種中，套用較多的是熱中子和快中子。

紫外光

或是稱為紫外線，是一種穿透力很弱的非電離輻射。核酸吸收一定波長的紫外光能量後，呈激發態，使有機化合物加強活動能力，從而引起變異。可用來處理微生物和植物的花粉粒。

雷射

二十世紀六十年代發展起來的一種新光源。

雷射也是一種電磁波。波長較長，能量較低。由於它方向性好，僅0.1°左右偏差，單位面積上亮度高，單色性好，能使生物細胞發生共振吸收，導致原子、分子能態激發或原子、分子離子化，從而引起生物體內部的變異。

射線的套用

醫學用途（X射線）

倫琴發現X射線後僅僅幾個月時間內，它就被套用於醫學影像。1896年2月，蘇格蘭醫生約翰·麥金泰爾在格拉斯哥皇家醫院設立了世界上第一個放射科。

放射醫學是醫學的一個專門領域，它使用放射線照相術和其他技術產生診斷圖像。這可能是X射線技術套用最廣泛的地方。X射線的用途主要是探測骨骼的病變，但對於探測軟組織的病變也相當有用。常見的例子有胸腔X射線，用來診斷肺部疾病，如肺炎、肺癌或肺氣腫；而腹腔X射線則用來檢測腸道梗塞，自由氣體（free air，由於內臟穿孔）及自由液體。某些情況下，使用X射線診斷還存在爭議，例如結石（對X射線幾乎沒有阻擋效應）或腎結石（一般可見，但並不總是可見）。

藉助計算機，人們可以把不同角度的X射線影像合成成三維圖像，在醫學上常用的電腦斷層掃描（CT掃描）就是基於這一原理。

X射線穿透能力與其頻率有關，利用其容易被高原子序數材料吸收的特點，防護上一般可用2-3mm左右的鉛板加以禁止。

美國艾伯特.C.蓋瑟（英語：Albert C. Geyser）曾利用X射線製造出美容除毛機並建立崔可公司，但因為輻射使他罹患癌症，最後為避免癌症擴散，他切除了右手，而X射線的美容除毛機也導致數百萬名婦女出現皺紋、色斑、感染、潰瘍，甚至皮膚癌等症狀。

核爆炸（γ射線）

一般來說，核爆炸（比如核子彈、氫彈的爆炸）的殺傷力量由四個因素構成：衝擊波、光輻射、放射性沾染和貫穿輻射。其中貫穿輻射則主要由強γ射線和中子流組成。由此可見，核爆炸本身就是一個γ射線光源。通過結構的巧妙設計，可以縮小核爆炸的其他硬殺傷因素，使爆炸的能量主要以γ射線的形式釋放，並儘可能地延長γ射線的作用時間（可以為普通核爆炸的三倍），這種核彈就是γ射線彈。

與其他核武器相比，γ射線的威力主要表現在以下兩個方面：一是γ射線的能量大。由於γ射線的波長非常短，頻率高，因此具有非常大的能量。高能量的γ射線對人體的破壞作用相當大，當人體受到γ射線的輻射劑量達到200－600雷姆時，人體造血器官如骨髓將遭到損壞，白血球嚴重地減少，內出血、頭髮脫落，在兩個月內死亡的機率為0－80%；當輻射劑量為600－1000雷姆時，在兩個月內死亡的機率為80－100%；當輻射劑量為1000－1500雷姆時，人體腸胃系統將遭破壞，發生腹瀉、發燒、內分泌失調，在兩周內死亡機率幾乎為100%；當輻射劑量為5000雷姆以上時，可導致中樞神經系統受到破壞，發生痙攣、震顫、失調、嗜眠，在兩天內死亡的機率為100%。二是γ射線的穿透本領極強。γ射線是一種殺人武器，它比中子彈的威力大得多。中子彈是以中子流作為攻擊的手段，但是中子的產額較少，只占核爆炸放出能量的很小一部分，所以殺傷範圍只有500－700米，一般作為戰術武器來使用。γ射線的殺傷範圍，據說為方圓100萬平方公里，這相當於以阿爾卑斯山為中心的整個南歐。因此，它是一種極具威懾力的戰略武器。

γ射線彈除殺傷力大外，還有兩個突出的特點：一是γ射線彈無需炸藥引爆。一般的核彈都裝有高爆炸藥和雷管，所以貯存時易發生事故。而γ射線彈則沒有引爆炸藥，所以平時貯存安全得多。二是γ射線彈沒有爆炸效應。進行這種核試驗不易被測量到，即使在敵方上空爆炸也不易被覺察。因此γ射線彈是很難防禦的，正如美國國防部長科恩在接受德國《世界報》的採訪時說，“這種武器是無聲的、具有瞬時效應”。可見，一旦這個“悄無聲息”的殺手闖入戰場，將成為影響戰場格局的重要因素。

輻照套用（γ射線）

1.食品輻照

食品輻照是20世紀發展起來的一種專門用於食品類的滅菌保鮮技術。它是一種輻射加工技術，運用γ-射線的照射對食品進行加工處理，在能量的傳遞和轉移過程中，產生強大的理化效應和生物效應，從而達到殺蟲、滅菌、保持營養品質及風味和延長貨架期的目的。

2.工業輻照

工業輻照也是輻照的一種具體套用，即通過輻照，使高分子材料之間的長線形大分子之間通過一定形式的化學鍵連線形成網狀結構。它可以使高分子之間的束縛力大大增強，進而增強材料的熱穩定性，阻燃性，化學穩定性，耐滴流性，強度和耐應力開裂。工業輻照的方式有很多種，如x射線，高速電子流等。套用的領域主要有建築布線、汽車用線、耐熱電子線材和軍工領域等。

3.醫用輻照

醫用輻照是用鈷-60的γ射線使微生物受到不可恢復的損傷和破壞，從而達到滅菌消毒目的的加工手段。輻照是國內外採用γ射線對醫療用品消毒的能保證質量的最佳手段。經輻照滅菌消毒的醫療用品包括金屬製品、塑膠製品以及一次性使用的高分子材料醫療用品等，總計上千種，具體包括一次性注射器、外用手術刀、骨挫、子宮避孕環、膠布、繃帶、衛生紙、衛生棉、兒童衛生用品等。

4.藥品輻照

大部分的中成藥及部分西藥均可以採用輻照方法進行消毒滅菌，特別是對一些不耐高溫、成分易揮發的藥粉和中成藥尤為適用。輻照不會引起被輻照物溫度的明顯升高，是一種冷消毒法，對熱敏藥物常常是最佳的消毒方法。因為鈷-60釋放出的Υ射線有很強的穿透力，被處理藥品可以預先包裝好，成為一種不能穿透細菌的包裝，這樣經輻射消毒後，就可以有效避免藥品在最終使用之前的二次污染。