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 rum eller materiale og derefter absorberes af et andet objekt, defineres som stråling. Strålingsfysik er den gren af ​​fysik, der studerer virkningerne af stråling på stof. Dette felt har været medvirkende til at tilvejebringe forbedrede fremstillingsprocesser, kerneenergi og avancerede medicinske diagnostiske og behandlingsmuligheder.

De typer af stråling, der er undersøgt af fysikere, inkluderer alfa, beta og gammastråler, neutroner og røntgenstråler. Alphas er partikler, der indeholder to protoner og to valg, der udsendes fra kernen i et atom. Betas er partikler med høj hastighed, der forekommer identiske med elektroner. Neutroner er de neutrale partikler i kernen i alle celler. Gamma-stråler udsendes af kernen, og røntgenstråler er et resultat af energiforandringer i kernen.

røntgenteknologi er en af ​​de mest FAMILøgnapplikationer af strålingsfysik og har flere produktionsapplikationer. For eksempel bruger bilindustrien høje energi-røntgenstråler til at evaluere motorens ydeevne. Røntgenmikroskoper bruges til at inspicere stenter og katetre under produktionsprocessen, og røntgentykkelsesmålere måler den kemiske sammensætning af metallegeringer. Røntgenradiografi bruges endda af arkæologer til at undersøge gamle artefakter.

Olieindustrien har anvendt strålingsfysikapplikationer i behandlingen og produktionen af ​​olie. Olieselskaber bruger en strålingsproces kaldet stråling termisk krakning (RTC) under produktionen af ​​råolie, fyringsolie, tjære og behandling af affaldsbiprodukterne af olieekstraktion. RTC har en højere produktionshastighed, lavere omkostninger og meget lavere energiforbrug end traditionemetoder. Strålebehandling af olieforurenende stoffer giver større miljømæssig protection end andre metoder.

Nuklear energi er et voksende felt, der er baseret på anvendt strålingsfysik. Gennem en proces, der er kendt som nuklear fission, ekstraheres energi fra atomer under kontrollerede nukleare reaktioner. Mens De Forenede Stater producerer den største mængde atomkraft, producerer Frankrig den højeste procentdel af landets elektriske forsyning gennem atomreaktorer.

Feltet, der har givet mest fordel af strålingsfysik, er imidlertid 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 nuklearmedicin.

Størstedelen af ​​nuklearmedicin involverer billeddannelse og anvender computere, sensorer og radioaktive materialer kaldet radiofarmaceutiske stoffer. Røntgenstråler, den ældste form for billeddannelse, bruger højfrekvente lysstråler til at konstruere billedes. Gamma -stråler har endnu højere frekvenser og bruges til nuklear billeddannelse. Positronemissionstomografi (PET) og enkelt fotonemissionscomputertomografi (SPECT) er to af de mest anvendte stykker af nukleart billedbehandlingsudstyr.

Den mest almindelige anvendelse af strålebehandling er til behandling af kræfttumorer. Dette involverer normalt at deponere 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 sunde celler ødelægges.

Stråling Brachyterapi involverer den interne anvendelse af strålingsmaterialer. I denne behandling implanteres radioaktive "frø" nær tumoren. Frigivelsen af ​​stråling er langsom, og afstanden mellem frøene og tumoren er kort nok til, at strålingseksponeringen for sunde celler er begrænset.

erNefits af strålingsfysik krydser flere discipliner og industrier. Bekymringer over potentiel udtømning af fossile brændstoffer gør udviklingen af ​​atomenergi til en løbende prioritet i mange nationer. Området med nuklearmedicin eksploderer, hvor nye tests og behandlinger udvikles hurtigt, hvilket gør strålingsfysik til en disciplin, der fortsat vil vokse.