أنواع الأشعة مكتشفها وأبرز استخداماتها العلمية (مع أمثلة)

تعرّف على أنواع الأشعة

فيما يلي توضيح لأنواع الأشعة المختلفة:^[١]

أشعة ألفا (Alpha Radiation)

أشعة ألفا هي جسيمات بكتلة كبيرة (مقارنة مع الأنواع الأخرى) وكثافة عالية وطول موجي قصير، ومن العناصر التي تبعث أشعة ألفا؛ الراديوم، الرادون، اليورانيوم، الثوريوم، وفيما يلي بعض الخصائص التي تتمتع بها أشعة ألفا:

• عدم اختراق أشعة ألفا اختراق الملابس، كما أنّ معظمها غير قادر على اختراق جلد الإنسان.
• تَسبب أشعة ألفا ضررًا للإنسان إذا دخلت في الجروح المفتوحة، أو بابتلاعها أو باستنشاقها.
• إمكانية جهاز (Geiger-Mueller) (GM) اكتشاف أشعة ألفا.
• عدم قدرة الأجهزة على اكتشاف أشعة ألفا إذا كانت خلف طبقة من الماء أو الغبار أو الورق، لأنّها لا تُخترق هذه الطبقات.
• انتقال أشعة ألفا يكون لمسافة قصيرة في الهواء تصل إلى بضعة سنتيمترات فقط.

أشعة بيتا (Beta Radiation)

أشعة بيتا هي أشعة بكتلة أقل وطول موجي قصير (لكنه أطول من ألفا)، ومن العناصر التي تبث أشعة بيتا؛ السترونشيوم 90، الكربون 14، التريتيوم، والكبريت 35، وفيما يلي بعض الخصائص التي تتمتع بها أشعة ألفا:

• انتقال أشعة بيتا يكون لعدة مترات في الهواء، وتمتلك قوة اختراق معتدلة.
• اختراق أشعة بيتا جلد الإنسان بسهولة وقد تصل إلى الطبقة التي تنتج خلايا جلد جديدة، وإذا استمرت أشعة بيتا في الدخول إلى الجلد لفترة طويلة، وازدادت نسبتها كثيرًا، فقد تسبب إصابة في الجلد.
• إمكانية اكتشاف العناصر التي تبث أشعة بيتا من خلال جهاز Geiger-Mueller (GM)، ولكن هناك عناصر يصعب اكتشافها لأنها تبث أشعة بطاقة منخفضة، مثل: الهيدروجين 3 (التريتيوم)، والكربون 14، والكبريت 35.
• عدم اختراق أشعة بيتا للملابس.

أشعة جاما وأشعة إكس (Gamma and X Radiation)

تُعد أشعة جاما والأشعة السينية أشعة بقدرة عالية على الاختراق، ومن العناصر التي تبعث أشعة جاما؛ السيزيوم 137، الكوبالت 60، الراديوم 226 ، والتكنيشيوم-99م، ومن خصائص هذه الإشعاعات هي:

• انتقال أشعة جاما أو الأشعة السينية العديد من المترات في الهواء وعدة سنتيمترات داخل الأنسجة البشرية، وتتميز بسهولة اختراقها للمواد ممّا يجعلها تُسمى بالأشعة المخترقة.
• اعتبار المصادر التي تبث أشعة جاما والأشعة السينية خطرًا على الإنسان.
• اعتبار أشعة جاما والأشعة السينية من إشعاعات الأشعة الكهرومغناطيسية مثل الضوء المرئي، والموجات الراديوية، والأشعة فوق البنفسجية، وتختلف هذه الإشعاعات فيما بينها بكمية الطاقة التي تمتلكها، وتُعد أشعة جاما والأشعة السينية من أكثر الأشعة الكهرومغناطيسية نشاطًا.
• عدم إمكانية الملابس العادية على حماية الجلد، من الإصابة بالمواد التي تبث هذه الأشعة، إذ يحتاج الإنسان إلى مواد كثيفة للحماية منها بشكل كامل.
• اكتشاف أشعة جاما بسهولة باستخدام مسبار كاشف ليوديد الصوديوم.
• انبعاث أشعة ألفا وبيتا مع انبعاث أشعة جاما أو الأشعة السينية أثناء عملية التحلل الإشعاعي.

تختلف أنواع الأشعة حسب الكتلة، والكثافة، والطول الموجي، وكلما زادت الكتلة قلت قدرة الأشعة على الاختراق، في حين أن الأشعة الأقل كتلة، تكون ذات قدرة عالية على الاختراق، مما يجعلها أخطر على الإنسان والكائنات الحية.

من اكتشف أنواع الأشعة

فيما يلي مراحل تاريخ اكتشاف أنواع الأشعة:^[٢]

• اكتشاف فيلهلم رونتجن الأشعة السينية في عام 1895 .
• دراسة هنري بيكريل في عام 1896 لخصائص الأشعة باستخدام المعادن الفلورية (معادن مشعة)، إذ عرّض اليورانيوم لأشعة الشمس، ثم وضع الكبريتات على ألواح فوتوغرافية منتظرًا امتصاص اليورانيوم لطاقة الشمس وانبعاث أشعة إكس، ولكن تجربته بسبب فشلت.
• تطوير بيكريل لوحاته الفوتوغرافية، وأثناء تطويره لها لاحظ شدة وضوح الصور وأدرك بأنّ اليورانيوم يصدر إشعاعات بدون التعرض لمصدر طاقة خارجي مثل الشمس، فاكتشف بيكريل بذلك النشاط الإشعاعي.
• استخدم بيكريل جهازًا لإثبات أنّ الأشعة التي اكتشفها ليست أشعة سينية، فالأشعة السينية من النوع المحايد والتي لا يمكن ثنيها بالمجال المغناطيسي، إذ وضع مواد مشعة مختلفة في مجال مغناطيسي ولاحظ انحرافها في اتجاهات مختلفة، ممّا دل على وجود ثلاثة أنواع من النشاط الإشعاعي: نوع السلبي، وإيجابي، ومحايد كهربائيًا.
• اكتشاف ماري كوري وزوجها بيير عناصر مشعة أخرى مستخرجة من اليورانيوم الخام، وذلك بعد دراستهما للظاهرة التي اكتشفها بيكريل، وأدت ذلك إلى اكتشاف البولونيوم والراديوم.
• إجراء الفيزيائيين دراسات لخصائص الإشعاعات المنبعثة من المواد المشعة، مثل إرنست رذرفورد الذي صنف الأنواع الثلاثة من النشاط الإشعاعي التي اكتشفت، وفقًا لقدرتها على الاختراق وشحنتها الكهربائية: وسميت جسيمات "ألفا" و "بيتا" و "جاما".^[٣]

استخدامات الأشعة العلمية

فيما يلي بعض الاستخدامات العلمية المتنوعة للأشعة:^[٤]

• تستخدم المؤسسات التعليمية والأكاديمية الأشعة لإجراء البحوث التجريبية وتطبيقات الفيزياء، إذ يُمكن استخدام الأشعة للتعرف على المواد داخل النباتات والحيوانات وتصنيفها، كما يُمكن دراسة مراحل حدوث تلوث الهواء والماء عبر البيئة باستخدام الأشعة، ودراسة أنواع التربة التي تحتاجها النباتات للنمو، ودراسة مسارات التيارات البحرية.
• يُحدد علماء الآثار أعمار الحفريات من خلال عملية التأريخ الكربوني التي تعتمد على التحلل الإشعاعي.
• تُعالج الأطعمة بواسطة الأشعة مثل الأشعة السينية لتطهيرها وقتل الجراثيم دون إصابتها بأي تلوث، ممّا يطيل أمدها.
• تدخل في العديد من الاستخدامات الصناعية.
• تُعقم المعدات الطبية مثل الأدوات الجراحية والضمادات والمحاقن بواسطة الأشعة، وعدم الحاجة لاستخدام المواد الكيميائية السامة للتعقيم مثل الكلور.
• تُعقم مياه الشرب بواسطة الأشعة فوق البنفسجية لتطهيرها وقتل الجراثيم داخلها.
• تُستخدم الأشعة لتحسين إنتاج الأغذية، فقد استخدمت لتقوية النباتات وإنتاج أنواع أفضل منها، كما استخدمت للقضاء على الحشرات بدلًا من المبيدات الحشرية الضارة.
• تُستخدم الأشعة للتحسين من عملية التعبئة واحكام إغلاقها لتوفير حماية للأطعمة، من خلال تعريض غلاف البولي إيثيلين للإشعاع، واستخدمت الأشعة لقياس سمك قشر البيض قبل تعبئته.
• تنتج الأشعة الكهرباء من خلال الانشطار النووي للمواد المشعة، وتُعد الكهرباء أحد أهم استخدامات الأشعة للحصول على مصدر كهربائي دائم وبتكلفة معقولة.
• تُستخدم الأشعة للتصوير الطبي وإجراء اختبارات لتشخيص الأمراض، وتوفر إمكانية الرؤية داخل الجسم ممّا يُسهل من كشف المشاكل الطبية، ومراقبة استجابة العلاج، كما يستخدم الإشعاع لعلاج الأورام مثل السرطان، كما يوفر التصوير المقطعي المحوسب (CT) عدة فوائد ومنها: تحديد ضرورة إجراء العمليات الجراحية، والتقليل من إجراء الجراحات الاستكشافية، تشخيص وعلاج مرض السرطان وأمراض القلب والسكتة الدماغية.^[٥]

ما أنواع الأشعة المستخدمة في الطب

يستخدم في الطب ثلاثة أنواع من الأشعة، وهي كالآتي:^[٦]

الأشعة التشخيصية

وهي الأشعة التي تُستخدم لإجراء تصوير داخل الجسم، ثم يستخدم الأخصائي الصورة لتشخيص المرض أو الإصابة، وتستخدم أنواع الأشعة التالية في اختبارات التصوير:

• الأشعة السينية البسيطة أو تصوير الشعاعي البسيط (X-rays).
• أشعة الفحص بالتصوير المقطعي المحوسب (CT).
• التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI).
• الموجات فوق الصوتية (Ultrasound).
• الأشعة النووية.

الأشعة التداخلية

وهي الأشعة التي تُستخدم لإجراء تصوير داخل الجسم، ثم يستخدم الأخصائي الصورة لتشخيص المرض أو الإصابة، إضافةً إلى إجراء استخدامها كعلاج في حالات معينة، مثل علاج الأورام أو أخذ خزعات من الأعضاء، كما تُستخدم الصور في توجيه عملية القسطرة وتوجيه الأدوات للوصول إلى المنطقة المراد علاجها داخل أعضاء الجسم، وتستخدم أنواع الأشعة الآتية لإجراء اختبار التصوير:

• الأشعة السينية البسيطة (X-rays).
• التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI).
• أشعة الفحص بالتصوير المقطعي المحوسب (CT).
• فحص الموجات فوق الصوتية (Ultrasound).
• التنظير الفلوري الذي يستخدم الأشعة السينية للنظر إلى داخل الجسم ورؤية الأعضاء الداخلية.

علاج الأورام بالإشعاع

يُستخدم العلاج الإشعاعي لعلاج أورام السرطان غير الخبيثة، حيث تُطبق الأشعة على مكان السرطان لقتل الخلايا السرطانية واتلافها، تُستخدم عدة أنواع من الإشعاع عالي الطاقة في العلاج، بما في ذلك:

• الأشعة السينية عالية الطاقة.
• أشعة الإلكترون.
• أشعة جاما.

تستخدم الأشعة بأنواعها المختلفة في المجال الطبي بكثرة، إذ تستخدم في عمليات التشخيص والكشف المبكر عن الأمراض والمشاكل الصحية، عن طريق تصوير مناطق الجسم المراد التحقق من وجود مشكلة صحية فيها، فضلًا عن استخدامها في علاج بعض الأمراض، مثل الأورام السرطانية.

المراجع

1. ↑ "What Types of Radiation Are There?", HPS, Retrieved 20/6/2021. Edited.
2. ↑ "The Discovery of Radioactivity", lbl, 9/8/2000, Retrieved 20/6/2021. Edited.
3. ↑ "Three radiations", RADIOACTIVITY.EU, Retrieved 20/6/2021. Edited.
4. ↑ "Uses of Radiation", U.S.NRC, 20/3/2020, Retrieved 20/6/2021. Edited.
5. ↑ "Benefits of Imaging Using Radiation", UCSF, Retrieved 20/6/2021. Edited.
6. ↑ "Types", Inside Radiology, 14/10/2016, Retrieved 20/6/2021. Edited.