Hva er strålingsfysikk?

Fysikk er den vitenskapelige studien av materie og energi, og deres interaksjon.Energi, som lys, varme eller lyd, som sendes ut fra en kilde, reiser gjennom rom eller materiale, og blir deretter absorbert av et annet objekt, er definert som stråling.Strålingsfysikk er grenen av fysikk som studerer effekten av stråling på materie.Dette feltet har vært medvirkende til å tilby forbedrede produksjonsprosesser, kjernekraft og avanserte medisinske diagnostiske og behandlingsalternativer.

Typer stråling som er studert av fysikere inkluderer alfa, beta og gammastråler, nøytroner og røntgenbilder.Alphas er partikler som inneholder to protoner og to valg som sendes ut fra kjernen til et atom.Betas er høyhastighetspartikler som virker identiske med elektroner.Nøytroner er de nøytrale partiklene i kjernen i alle celler.Gamma-stråler sendes ut av kjernen, og røntgenstråler er et resultat av energiforandringer i kjernen.

Røntgenteknologi er en av de mest kjente applikasjonene av strålefysikk, og har flere produksjonsapplikasjoner.For eksempel bruker bilindustrien høye energi røntgenstråler for å evaluere motorens ytelse.Røntgenmikroskop brukes til å inspisere stenter og katetre under produksjonsprosessen, og røntgenstykkelse måler den kjemiske sammensetningen av metalllegeringer.Røntgenradiografi brukes til og med av arkeologer til å undersøke gamle gjenstander.

Oljeindustrien har benyttet strålefysikkanvendelser i behandling og produksjon av petroleum.Oljeselskaper bruker en strålingsprosess som kalles strålingstermisk sprekker (RTC) under produksjonen av råolje, drivstoffolje, tjære og behandling av biproduktene av oljeekstraksjon.RTC har høyere produksjonshastighet, lavere kostnader og mye lavere energiforbruk enn tradisjonsmetoder.Strålebehandling av oljeforurensninger gir større miljøvern enn andre metoder.

Nukleær energi er et voksende felt som er basert på anvendt strålingsfysikk.Gjennom en prosess kjent som kjernefysisk fisjon, trekkes energi ut fra atomer under kontrollerte kjernefysiske reaksjoner.Mens USA produserer den største mengden kjernekraft, produserer Frankrike den høyeste prosentandelen av nasjonens elektriske forsyning gjennom kjernefysiske reaktorer.

Feltet som har hatt mest fordel av strålefysikk, er imidlertid medisin.Gjennom anvendelse av fysikk har forskere utviklet metoder for å bruke ioniserende stråling for diagnostisering og behandling av medisinske tilstander.Dette inkluderer ikke bare de tradisjonelle formene for røntgenbilder, men også ultralyd, magnetisk resonansavbildning (MRI) og nukleærmedisin.

Flertallet av kjernemedisin involverer avbildning og bruker datamaskiner, sensorer og radioaktive materialer som kalles radiofarmasøytiske stoffer.Røntgenbilder, den eldste formen for avbildning, bruker lysstråler med høy frekvens for å konstruere bilder.Gamma -stråler har enda høyere frekvenser, og brukes i kjernefysisk avbildning.Positron Emission Tomography (PET) og enkeltfotonutslippsdatatomografi (SPECT) er to av de mest brukte bitene av kjernefysisk avbildningsutstyr.

Den vanligste bruken av strålebehandling er for behandling av kreftsvulster.Dette innebærer vanligvis å avsette røntgenstråler med høy energi i kreftcellene.Strålingen blir absorbert av cellen, noe som får den til å dø.Stråling leveres vanligvis til svulsten gjennom en ekstern kilde.Utfordringen for medisinske fysikere er å rette strålingen på en slik måte at minimum antall friske celler blir ødelagt.

Stråling Brachyterapi innebærer intern anvendelse av strålingsmaterialer.I denne behandlingen blir radioaktive "frø" implantert i nærheten av svulsten.Frigjøringen av stråling er langsom, og avstanden mellom frøene og svulsten er kort nok til at strålingseksponeringen for sunne celler er begrenset.

Fordelene med rAdiation Physics krysser flere fagområder og næringer.Bekymringer for potensiell uttømming av fossilt brensel gjør utviklingen av kjernefysisk energi til en pågående prioritet hos mange nasjoner.Feltet for kjernemedisin eksploderer, med nye tester og behandlinger utviklet seg raskt, noe som gjør strålingsfysikk til en disiplin som vil fortsette å vokse.