Hvad er strålingsfysik?
Fysik er den videnskabelige undersøgelse af stof og energi og deres interaktion. Energi, såsom lys, varme eller lyd, der udsendes fra en kilde, bevæger sig gennem rummet eller materialet og derefter absorberes af et andet objekt, defineres som stråling. Strålingsfysik er den gren af fysik, der studerer virkningen af stråling på stof. Dette felt har været medvirkende til at tilvejebringe forbedrede fremstillingsprocesser, kernenergi og avancerede medicinske diagnostiske og behandlingsmuligheder.
De strålingstyper, der er undersøgt af fysikere, inkluderer alfa-, beta- og gammastråler, neutroner og røntgenstråler. Beklædning er partikler, der indeholder to protoner og to valg, der udsendes fra atomens kerne. Betas er partikler med høj hastighed, der forekommer identiske med elektroner. Neutroner er de neutrale partikler i alle cellers kerne. Gamma-stråler udsendes af kernen, og røntgenstråler er et resultat af energiændringer i kernen.
Røntgenteknologi er en af de mest kendte anvendelser inden for strålingsfysik og har adskillige produktionsapplikationer. F.eks. Bruger bilindustrien røntgenstråler med høj energi til at evaluere motorens ydelse. Røntgenmikroskop bruges til at inspicere stenter og katetre under produktionsprocessen, og røntgenmålere måler den kemiske sammensætning af metallegeringer. Røntgenradiografi bruges endda af arkæologer til at undersøge antikke artefakter.
Olieindustrien har anvendt strålingsfysikapplikationer til behandling og produktion af olie. Olieselskaber bruger en strålingsproces kaldet stråling termisk krakning (RTC) under produktionen af råolie, fyringsolie, tjære og behandlingen af biprodukter fra affald fra olieekstraktion. RTC har en højere produktionshastighed, lavere omkostninger og meget lavere energiforbrug end traditionelle metoder. Strålebehandling af olieforurenende stoffer giver større miljøbeskyttelse end andre metoder.
Atomenergi er et voksende felt, der er baseret på anvendt strålingsfysik. Gennem en proces, der kaldes nuklear fission, udvindes energi fra atomer under kontrollerede nukleare reaktioner. Mens USA producerer den største mængde atomkraft, producerer Frankrig den største procentdel af landets elektriske forsyning gennem atomreaktorer.
Det felt, der har haft mest udbytte af strålingsfysik, er dog medicin. Gennem anvendelsen af fysik har forskere udviklet metoder til anvendelse af ioniserende stråling til diagnosticering og behandling af medicinske tilstande. Dette inkluderer ikke kun de traditionelle former for røntgenstråler, men også ultralyd, magnetisk resonansafbildning (MRI) og nukleær medicin.
Størstedelen af nuklear medicin involverer billeddannelse og beskæftiger computere, sensorer og radioaktive materialer kaldet radiofarmaceutiske produkter. Røntgenstråler, den ældste form for billeddannelse, bruger højfrekvente lysstråler til at konstruere billeder. Gamma-stråler har endnu højere frekvenser og bruges til nukleare billeddannelse. Positron emission tomography (PET) og single photon emission computertomografi (SPECT) er to af de mest anvendte stykker nukleart billedudstyr.
Den mest almindelige anvendelse af strålebehandling er til behandling af kræftsvulster. Dette involverer normalt afsætning af røntgenstråler med høj energi i kræftcellerne. Strålingen absorberes af cellen, hvilket får den til at dø. Stråling leveres generelt til tumoren gennem en ekstern kilde. Udfordringen for medicinske fysikere er at dirigere strålingen på en sådan måde, at det mindste antal raske celler ødelægges.
Stråling brachyterapi involverer den interne anvendelse af strålingsmaterialer. I denne behandling implanteres radioaktive "frø" nær tumoren. Frigørelsen af stråling er langsom, og afstanden mellem frøene og tumor er kort nok til, at strålingseksponeringen for sunde celler er begrænset.
Fordelene ved strålingsfysik krydser flere discipliner og brancher. Bekymringer over mulig udtømning af fossile brændstoffer gør udviklingen af atomenergi til en løbende prioritet i mange nationer. Området med nuklearmedicin eksploderer med nye test og behandlinger, der hurtigt udvikles, hvilket gør strålingsfysik til en disciplin, der vil fortsætte med at vokse.