Vad är strålningsfysik?

Fysik är den vetenskapliga studien av materia och energi och deras interaktion.Energi, såsom ljus, värme eller ljud, som släpps ut från en källa, reser genom rymden eller materialet och absorberas sedan av ett annat objekt, definieras som strålning.Strålningsfysik är fysikgrenen som studerar effekterna av strålning på materien.Detta område har bidragit till att tillhandahålla förbättrade tillverkningsprocesser, kärnkraft och avancerade medicinska diagnostiska och behandlingsalternativ.

De typer av strålning som studerats av fysiker inkluderar alfa, beta och gammastrålar, neutroner och röntgenstrålar.Alphas är partiklar som innehåller två protoner och två val som släpps ut från kärnan i en atom.Betas är höghastighetspartiklar som verkar identiska med elektroner.Neutroner är de neutrala partiklarna i kärnan i alla celler.Gamma-strålar släpps ut av kärnan, och röntgenstrålar är ett resultat av energiförändringar i kärnan.

Röntgenteknik är en av de mest bekanta tillämpningarna av strålningsfysik och har flera tillverkningsapplikationer.Till exempel använder bilindustrin hög energi röntgenstrålar för att utvärdera motorprestanda.Röntgenmikroskop används för att inspektera stent och katetrar under produktionsprocessen, och röntgentjockleksmätare mäter den kemiska sammansättningen av metalllegeringar.Röntgenradiografi används till och med av arkeologer för att undersöka forntida artefakter.

Oljeindustrin har använt strålningsfysikapplikationer vid behandling och produktion av petroleum.Oljeföretag använder en strålningsprocess som kallas strålningstermisk sprickbildning (RTC) under produktionen av råolja, eldningsolja, tjära och behandling av avfallsbiprodukter av oljeutvinning.RTC har en högre produktionshastighet, lägre kostnad och mycket lägre energiförbrukning än traditionsmetoder.Strålbehandling av oljeföroreningar ger större miljöskydd än andra metoder.

Kärnenergi är ett växande fält som är baserat på tillämpad strålningsfysik.Genom en process som kallas kärnklyvning extraheras energi från atomer under kontrollerade kärnreaktioner.Medan Förenta staterna producerar den största mängden kärnkraft, producerar Frankrike den högsta andelen av landets elektriska utbud genom kärnreaktorer.

Det område som har gynnats mest av strålningsfysik är dock medicin.Genom tillämpning av fysik har forskare utvecklat metoder för att använda joniserande strålning för diagnos och behandling av medicinska tillstånd.Detta inkluderar inte bara de traditionella formerna av röntgenstrålar, utan också ultraljud, magnetisk resonansavbildning (MRI) och kärnmedicin.

Majoriteten av kärnmedicinen involverar avbildning och använder datorer, sensorer och radioaktiva material som kallas radiofarmaceutikaler.Röntgenstrålar, den äldsta formen av avbildning, använder högfrekventa ljusstrålar för att konstruera bilder.Gamma -strålar har ännu högre frekvenser och används i kärnkraftsavbildning.Positron Emission Tomography (PET) och Single Photon Emission Computer Tomography (SPECT) är två av de mest använda bitarna av kärnkraftsavbildning.

Den vanligaste användningen av strålterapi är för behandling av cancertumörer.Detta innebär vanligtvis att deponera röntgener med hög energi i cancercellerna.Strålningen absorberas av cellen, vilket gör att den dör.Strålning levereras vanligtvis till tumören genom en extern källa.Utmaningen för medicinska fysiker är att styra strålningen på ett sådant sätt att det minsta antalet friska celler förstörs.

Strålning Brachyterapi involverar den interna tillämpningen av strålningsmaterial.I denna behandling implanteras radioaktiva "frön" nära tumören.Släppet av strålning är långsam, och avståndet mellan frön och tumör är tillräckligt kort för att strålningsexponeringen för friska celler är begränsad.

Fördelarna med RAdiation Physics korsar flera discipliner och industrier.Oro över potentiell utarmning av fossila bränslen gör utvecklingen av kärnkraft en pågående prioritet i många nationer.Fältet med kärnmedicin exploderar, med nya tester och behandlingar som utvecklas snabbt, vilket gör strålning fysik till en disciplin som kommer att fortsätta växa.