الفرق بين الاشعاع المؤين والغير مؤين ومفهوم التأين .

22 مارس، 2018
الفرق بين الاشعاع المؤين والغير مؤين ومفهوم التأين Ionization

نحن نعيش في بحر من الاشعاع وفي السنوات الاخيرة اصبح كل الناس تخاف من مخاطر واثار الاشعاع. فهم لا يريدون العيش بالقرب من المفاعلات النووية ، وسيطر عليهم الخوف من التقارير عن وجود روابط بين التعرض الزائد لاشعة الشمس وبين سرطان الجلد ، وهم يخافون ايضا من افران المايكروويف ، او حتى انواع الاشعاع التي تنتجها اجهزة التلفزيون الخاصة بهم.
في الواقع هناك عوامل عديدة تترابط لتزيد قلق الجماهير بشان التآثيرات الاشعاعية طويلة المدى او قصيرة المدى ، ولعل اكبر مصدر للخوف هو ان الاشعاع لايمكن الكشف عنه او الشعور به من قبل الاشخاص العاديين وعلاوة على ذلك فإن اثار التعرض للإشعاع لا تظهر الا بعد عدة اشهر او سنوات او حتى مئات السنين.
ولكن لحسن الحظ انت الان بموقع عقل المهندس الذي سوف يقدم لك دليل تفصيلي عن مفهوم التآين والاشعاع المؤين والاشعة الغير مؤينة المستخدم بدورة التصوير بالاشعة في قسم الاختبارات غير الاتلافية.
فهرس المقال [اخفاء]

• مفهوم التأين في الكيمياء والفيزياء
• الفرق بين الاشعاع المؤين والاشعاع غير المؤين
• التأين Ionization في التصوير الصناعي باستخدام الاشعة.
• طريقة قياس الاشعاع المؤين

مفهوم التأين في الكيمياء والفيزياء

التأين بالانجليزية Ionization وهو عبارة عن عملية يتم بواسطتها تحويل الذرات والجزيئات المتعادلة كهربائيا الى ذرات وجزيئات مشحونة كهربائيا (ايونات) ويعتبر التأين احد الطرق التى تصف طريقة نقل الطاقة الى المادة في الاشعاع عموما مثل اشعة اكس واشعة جاما.
ويعبر مفهوم التأين في الكيمياء عندما يحدث في محلول سائل مثلما تتفاعل الجزيئات المتعادلة كهربائيا في غاز كلوريد الهيدروجين HCI مع جزيئات الماء H2O لانتاج ايونات الهيدرونيوم hydronium على اثنين من المحاور H3O+ كاجزيئ ايجابي و CI- كأيونات كلوريد سالبة.
وغالبا يحدث التأين بواسطة التصادم في الغازات عند الضغط المنخفض من خلال تمرير تيار كهربائي عبرها واذا كانت الالكترونات لديها طاقة كافية (طاقة التأين) فأنها تجبر الالكترونات الاخرى على الخروج من جزيئات الغاز المتعادلة كهربائيا ويتم انتاج ازواج أيونات بشكل منفصل ايون موجب والكترون سالب وقد يحدث التأين في الغازات عند درجات الحرارة العالية
الفرق بين الاشعاع المؤين والاشعاع غير المؤين

بشكل عام لفهم الاثار البيولوجية للاشعاع يجب علينا اولا ان نفهم ما هو الفرق بين الاشعاع المؤين ، وبين الاشعاع غير المؤين فهما شيئين يمكن حدوثهما عندما يتم امتصاص الاشعاع من قبل المادة او اختراقها، وتعرف هذه العملية باسم الاثارة وتعني بالانجليزية Excitation و التآين ويعني بالانجليزية Ionization.

• الاثارة تحدث عندما يخترق الاشعاع المادة فيتم اثارة حركة الذرات او الجزيئات ، وببساطة هي اثارة الكترون الذرة ليتم ازالته من المدار الحالي الى مدار مستويات طاقة علوية.
• والتآين يحدث عندما يخترق الاشعاع المادة و يحمل ما يكفي من الطاقة لازالة الالكترون من الذرة او القضاء عليه.

ولان وزن الانسجة الحية عبارة عن ٧٠ – ٩٠ ٪ من الماء ، فان الخط الفاصل بين اشعاع اثارة الالكترونات و الاشعة التي تشكل الايونات تساوي ١٢١٦ كج/mol (نسبة تآين المياة). وبالتالي فان الاشعاع قليل الطاقة يمكن ان يحدث اثارة في جزيئات وذرات الماء فقط ولذلك تم تسميته بالاشعاع غير المؤين ، وان الاشعاع الذي يحمل طاقة عالية اكبر من نسبة تآين الماء وهي ١٢١٦ كج / mol يمكنه ازاله الالكترون من جزيء وذرات الماء ولذلك تم تسميته بالاشعاع المؤين. فسبحان الذي خلق من الماء كل شيئ حي.
يتضمن الشكل الاتي ادناه ، تقديرات تقريبية لاشكال الطاقة في انواع الاشعاع المختلفة ، فموجات الراديو، الموجات الدقيقة، الأشعة تحت الحمراء، والضوء المرئي كلها تقع ضمن اشكال الاشعاع غير المؤين ، وان الاشعة السينية واشعة جاما والفا تقع ضمن الاشعاعات المؤينة وان الخط الفاصل بين الاشعاع المؤين والاشعة الغير مؤينة في الطيف الكهرومغناطيسي هي الاشعة فوق البنفسجية UV ، وسيكون من المفيد جدا تقسيم الاشعة فوق البنفسجية الى فئتين UVA و UVB ، مع ملاحظة ان نهاية طيف الاشعة فوق البنفسجية قد يكون خطيرا جدا مثل الاشعة السينية او اشعة جاما،

وعموما عندما يمر الاشعاع المؤين ويخترق الانسجة الحية يتم ازالة الالكترونات من جزيئات الماء ليتم انتاج الماء المؤين ( H2O + ions) ، والمعنى باختصار عند مرور الاشعاع المؤين ويخترق الانسجة الحية يحدث اكسدة قوية للمحلول المائي وبالتالي يتم تدمير الخلايا البيولوجية اما عن طريق ازالة الكترونات الخليه ، او ازالة ذرات الهيدروجين الموجودة بالجسم، وغالبا ما يؤدي الى تلف كامل للخلايا تشمل الاغشية والنواه والكروموسومات و الميتوكوندريا ويمنع انقسام الخلايا وفي النهاية يؤدي الى موت الخلايا وانتاج خلايا سرطانية خبيثة.

ملاحظة مهمة: لا ينبغي الخلط بين الماء المؤين H2O + ions نتيجة الاشعاع ، وبين ظاهرة الطبيعة الماء المؤين المعروفة ايضا باسم ايونات الهيدرونيوم H3O + ions والتي تعني ان كل شيئ يمكن اذابته في الماء يتحول الى ايونات كهربائية سالبة وموجبة وعلى سبيل المثال عند اذابة كبريتات النحاس الزرقاء في الماء يتم تحويل النحاس الى قطب موجب والكبريتات الى قطب سالب ، وبدون ظاهرة H3O + ions الماء المؤين في تحويل المواد المذابة الي شحنات كهربائية لايمكن الحياة على وجه الارض كما لايمكن الحياة على الارض بدون الاشعاع.

في الحقيقة انا خايف الموضوع يكبر مني وانا اساسا لست فيزيائي وبالتالي ممكن نتوه من بعض 🙂 خلاصة موضوع الاثار البيولوجية للاشعاع المؤين كان واضح جدا منذ الوقت الذي تم فيه اكتشاف النشاط الاشعاعي سنة ١٩٠١ وهو قيام العالم بيير كوري بوضع عينة من الراديوم على جلده التي انتجت جروحا واخذت وقتا طويلا جدا للشفاء.

وما يثير الدهشه هو الفرق الكبير في التآثيرات البيولوجية في الطيف الكهرومغناطيسي ، فالاشعاع المؤين يسبب اتلاف الخلايا الحية والاشعاع غير المؤين يسبب ارتفاع في درجة حرارة الجسم(عند اثارة الالكترون الي مدارات الطاقة العالية وبالتالي فآن عودة الالكترون الى حالة الطاقة الاقل تآتي عندما اعطى الطاقة الزائدة الى الجزيئات المجاورة (جزيء الماء) في شكل حرارة.
وبشكل عام النظام البيولوجي للجسم حساس جدا للحرارة فعندما تقف في المطبخ لاستخدام البوتوجاز و فرن الميكرويف او تتعرض وقتا طويلا لاشعة الشمس تحس بالحرارة وبالتالي يحتاج الامر وقتا طويلا جدا و قدرا كبيرا جدا من الاشعاع غير المؤين للوصول الى مستويات خطيرة. وهذا هو الفرق بين الاشعاع المؤين والاشعاع غير المؤين.
التأين Ionization في التصوير الصناعي باستخدام الاشعة.

مفهوم التآين في عمليات التصوير الصناعي و الكيمياء والفيزياء ، هو عملية يتم فيها تحويل الذرات والجزيئات المتعادلة كهربائيا في اي مادة ، إلى ذرات وجزيئات مشحونة كهربائيا، وببساطة مفهوم التأين هو كمية الطاقة المنبعثة من مصدر وسفرها خلال المواد والاجسام ويشار إليه بالإشعاع المؤين.
و مفهوم سفر الاشعة خلال المواد يعبر عن اختراق الاشعة للمادة من خلال انتقالها من نقطة الي نقطة ، و خلال الانتقال يتم فقدان الطاقة اثناء عمليات التفاعل المختلفة عندما يتواجه الاشعاع مع ذرات المادة، و معدل فقدان الطاقة خلال عمليات السفر و التمرير يعتمد علي انواع عديدة مثل قوة الاشعاع ، طاقة الاشعة ،الكثافة ، التركيب الذري للمواد ، وهذا يعني وجود الاثارة excitation والتأين ionization. كما تم التوضيح اعلاه
والاثارة والتآين في مفهوم التصوير بالاشعه هي عمليه تفاعلية حيث تكتسب الالكترونات الطاقة عندما تمر علي الجسيمات المشحونة والالكترون المثار لايتم ازالته من الذرة بشكل كامل لانه من الممكن ان يصدر الالكترون المثار طاقة اخرى في وقت لاحق، ولقد تم توضيح هذه النقطة في طريقة عمل اشعة اكس عبر رابط الخصائص الفزيائية لاشعة اكس. وفي اثناء عودة الالكترون يتم فقدان الطاقة بشكل كامل و من هنا جاء مصطلح التأين ionization الذي يشير الي ازالة الالكترون بشكل كامل من الذرة بعد عملية المرور علي الجسيمات المشحونة كهربائيا.

بسم الله الرحمن الرحيم (قل لعبادي يقولوا التي هي احسن ان الشيطان ينزغ بينهم)

وبالنظر الى الشكل اعلاه قد تحدث تفاعلات الفا وبيتا وجاما ، بسبب ازدواج شحنة الالكترونات وسرعتها البطيئة نسبيا، فجسيمات الفا لديها نسبة قليلة جدا من التفاعلات ليكون طولها بضعة سنتيمترات و تخترق جزء من المليمتر في الانسجة البشرية ، واشعة بيتا لديها نسبة اكبر من التفاعلات وبالتالي فهي لها القدرة على اختراق الانسجة البشرية بشكل غير كلي.
اما اشعة جاما فلديها فرص كبيرة للتفاعل مع الجسيمات وبالتالي فأن الجسيمات والالكترونات قد تلقت ما يكفي من الطاقة لكي تتأين ، وقد يتم انتاج المزيد من التآين بواسطة التفاعل مع الكترونات اخرى ، ويمكن ان نستنتج من ذلك انه يمكن لاشعة جاما والاشعة السينية تحرير الالكترون او الازالة الكاملة من الذرة في اعماق الخرسانة وهذا واضح بالمثال اعلاه ان اشعة جاما واشعة اكس لديها القدرة علي الاختراق من خلال المواد الاكثر كثافة والاكثر سمكا ويمكنها ان تصل الي اي عمق…
طريقة قياس الاشعاع المؤين

الاشعاع المؤين كما وضحنا هو الاكثر خطورة وبالتالي فاذا تلقى الانسان جرعة 300 joules من اشعة جاما او الاشعة السينية تكون كفيلة بقتله، مع ملاحظة انه لايوجد ارتفاع في درجة حرارة الجسم بمعنى قتل سريع… وهناك ثلاث طرق لقياس النشاط الاشعاعي المؤين حسب الاتي:

• قياس نشاط تفكك الذرات في المصادر والنظائر المشعة بالكوري / الثانية قد يهمك زيارة كيف يتم اضمحلال وتفكك الذرات وكيف يتم قياس النظائر المشعة
• قياس نسبة الاشعاع الذي تعرض له فني التصوير بالاشعة او اي كائن حي وتم شرح هذه النقطة في التعرض للاشعاع وسيتم وضع موضوع مفصل اخر عن طرق القياس
• قياس نسبة الاشعاع التي امتصها جسم الانسان او الكائنات الحية. (لكن من الصعب الحصول على هذا القياس بالرغم من انها الكمية الاكثر فائدة) وسيتم وضع موضوع مفصل عنها اذا سمحت الفرصة لذلك.

النهاية يحدث التأين بشكل عام وهو شائع جدا في الطبيعة وكلما انتقلت الجزيئات المشحونة بالطاقة عبر الغازات او السوائل او المواد الصلبة وكان لديها ما يكفي من الطاقة فهي تخترق المادة وبالتالي تسبب التأين كما انني اامل ان اكون وفقت في شرح الفرق بين الاشعاع المؤين والغير مؤين ومفهوم التأين Ionization

https://engineermind.com/%D8%A7%D9%8...%D9%86-%D9%88/