关于伽马射线探伤装置的辐射安全要求(什么情况下用伽马射线探伤)

基于回答网友类似问题，本文原标题为:伽马射线的原理是什么，人类何时能掌握？

伽马射线，也就是γ射线，是电磁波谱中波长最短，频率最高的一种光谱。人类早就知道了，也能造出来。但是，这个问题有点奇怪，不清楚，比如:什么是精通？

可以处理或者使用吗？就看怎么说了。先从伽马射线的一些常识来解释一下这个问题。如果我的朋友能认真看完这篇文章，他们也会和我一样觉得这个问题有点奇怪，也会对伽马射线有所了解。

先了解一下电磁波谱

我们现在看到的和感觉到的，甚至包括吃喝耶戈所涉及的一切，都依赖于电磁波。为什么这么说？因为电磁波充斥着我们这个世界的每一个角落，只要绝对温度在零度以上，任何物体都会有电磁辐射。所谓电磁辐射是通过电磁波传播的。

电磁波是通过光子传播的，所以也可以称为光波。但这种光波分为可见光和不可见光。在日常生活中，光波一般只指电磁波谱的可见光部分，可见光只是夹在电磁波谱中间的一小段。电磁波最长的波段有几公里甚至更长；最短的不到1 Amy，最短的是伽马射线。

电磁波有波长和频率，波长与频率成反比，即波长越长，频率越低，能量越小；反之，能量越大。电磁波的波长和频率的关系是:c = λ f这里，c是光速，λ是波长，f是频率。电磁波中波长最长的是无线电波(包括长波、中波、短波和微波)，其次是红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线。

无线电的波长从千米到毫米，长波无线电的波长可以达到几千米，最短的微波波长只有0.1mm可见光的波长大约是760nm到380nm，nm是纳米，1mm =1000μm(微米)，1μm=1000nm，1nm = 10-9m(米)。

可见光后面的紫外线、X射线、γ射线的波长都比对方短。伽马射线是电磁波中最短的高能射线，波长小于0.1纳米。

这个世界上所有的物质都在振动，所以都有频率。频率是物体每秒振动的次数，电磁波的频率是电磁波每秒振动的次数，用赫兹表示。10^9Hz之间的无线电频率为1000赫兹或更低；可见光的频率范围在3.9 * 10 ^ 14和7.7 * 10 ^ 14赫兹之间；伽马射线的频率范围最低的是10^12Hz，最高的是10^30Hz。

新冠肺炎大概有100nm大小，最长的伽马射线波段只有0.1nm，想一想就知道了。人类被新冠肺炎压得喘不过气来，更别说比新冠肺炎小1000多倍的伽马射线了，它们的频率超过每秒一万亿次。这个能量有多大？一旦被伽马射线扫过，还有什么原因打不穿吗？

所以伽马射线是宇宙中最强大的“光”，但是这种光是看不见的，但是会死人。

伽马射线对生物的损害原理

伽马射线可以穿透任何生物的有机体，因为它们的波长很短，能量很高。生物是由细胞组成的，每个细胞的核心是遗传物质DNA。例如，人体由40~60万亿个细胞组成。这些细胞有大有小。最大的细胞是卵细胞，成熟卵细胞为200μm(微米)；最小的细胞是血小板，直径只有2μm左右。

当人体受到伽马射线照射时，伽马射线会进入人体细胞并使其电离。离子化的离子会攻击细胞内复杂的有机分子，破坏细胞组织。细胞中最重要的核心遗传物质是DNA，是一种双螺旋结构的大分子。它盘踞在细胞的核心，主宰着细胞的生死和遗传。

这个DNA双螺旋大约有两米长。如果把一个人细胞里的DNA全部打开连接起来，据说可以从地球到太阳旅行300多次。但DNA螺旋的直径只有2nm，伽马射线会打断并破坏其结构。因此，当生物体受到γ射线照射时，其DNA分子键就会断裂，从而使生物体无法再生存。

当辐射量非常大时，生物体会瞬间死亡。即使辐射量不大，生物体的DNA分子键被严重破坏，也会慢慢死亡。那种死亡是看着自己的身体一寸一寸死去的样子，极其恐怖。在臭名昭著的切尔诺贝利核电站爆炸事故中，许多居民和消防员都遭受了这种地狱般的折磨而死亡。

伽马射线产生原理

放射性核经过α衰变和β衰变会产生一个新的核。这个新的原子核处于高能级，必须过渡到低能级。跃迁过程会发出伽马光子，也就是伽马射线。核聚变和核裂变都会产生伽马射线，所以宇宙中充满了伽马辐射。

太阳的核聚变在核心1/4体积半径内继续进行。主要过程是原子核与原子核之间的链式反应，从原子核到氘，再到氦-3，最后到氦-4。最终结果是四个原子融合成一个氦-4原子核，在这个过程中，伽马光子、中微子和正电子被释放出来。中微子由于穿透力强，迅速逃离太阳表面到达Tai 空，而能量巨大的伽马射线则不易逃逸。

这就涉及到太阳内部光子行走的理论。光子传播的特点是true 空最快，达到每秒30万公里，但是在介质中颠簸。太阳到处都是质子，光子每走一步都会遇到质子，不断碰撞交换。所以这些光子要穿透半径70万公里的太阳，与质子碰撞交换10 ^ 26次，每次交换它们的消耗都会衰减。几十万年甚至几百万年后到达太阳表面的光子主要是可见光。

所以大家不要惊讶。照射在我们身上的阳光，其实是几十万年甚至几百万年前诞生的光子。

据科学分析，太阳光覆盖了整个电磁波波段，但99.9%以上的能量集中在200~10000nm的波长范围，最大辐射能量位于480nm，这是可见蓝光的范围。所以我们看到的天空是蓝色的，海水也是蓝色的。

200nm波段属于紫外线范畴，对人体有害。然而，大多数紫外线在穿过大气层时被臭氧层吸收或反射，很少到达地表。但是还是有点，所以阳光强烈的时候，长时间暴晒皮肤会有损伤。

宇宙中所有的恒星都在进行核聚变，不断辐射伽马射线；还有超新星爆发，中子星等质量大、密度大的天体之间的碰撞，会产生更多的伽马射线，甚至是伽马射线暴，所以Tai 空的伽马射线很多。但是这些伽马射线被大气阻挡，很少到达地表。

如果你在高海拔空或大气层外移动，你很容易受到伽马射线和其他宇宙射线的影响，所以宇航员应该采取预防措施。但是，很难阻挡伽马射线。在太空空或其他星球上活动的宇航员，尽管有了更好的飞船和宇航服的保护，仍然受到比地球表面多得多的辐射。

伽马射线的穿透力极强，一般建筑是屏蔽不了的。只有特殊的高密度材料，如铅板，才有一定的效果，铅板的厚度需要根据伽马射线的强度来增加。

在地球上，人们可能受到的伽马射线伤害主要是来自核裂变

重核裂变过程会变形。比如，一个中子被铀-235核吸收后，会形成受激的铀-236核，然后变形，最后会断裂，朝相反的方向飞走。经典的库仑能会转化为两块动能，但很快碎裂的碎片会收缩成一个球体，变形的动能会转化为内部激发能，并发射出一些中子和γ射线来平衡去激发能。

还有很多放射性元素衰变过程，会发出γ射线，比如钴-60，会通过β衰变释放出能量高达315keV的高速电子，衰变为镍-60，同时发出两条γ射线。这些伽马射线如果控制不好，会对人类造成危害。

例如，前苏联的原子弹爆炸或核电站泄漏、切尔诺贝利核电站爆炸造成了严重的放射性污染，威胁着数百万人的健康，直接由辐射导致的死亡超过7000人。

利用γ射线造福社会

对自然规律的不断了解促进了文明的发展。伽马射线本身是一种自然现象，是元素在聚合或分裂过程中释放的一种能量。当人们了解了γ射线的本质后，就可以处理和利用它。

科学可以用来造福人类，也可以用来害人，伽马射线也可以，可以杀人，也可以造福人类。关于伽马射线的危害已经说了很多。现在来说说造福人类的问题。

现在为人类服务的比较常见的伽马射线是工业探伤和医疗保健应用。工业探伤主要是利用伽马射线的穿透力来检查工业产品内部结构是否有问题，比如检测钢板的焊缝。30 mm厚的钢板焊缝可以用X射线检查，但超过这个厚度就无能为力了，穿透力更强的伽马射线就大显身手了。

伽马射线可以探测到300毫米厚的钢板。方法是在被检物体的背面贴上摄影胶片，用γ射线照射被检物体。穿过物体的伽马射线会在胶片上感光，从而留下图像。通过分析这些图像，人们可以知道这个对象是否有问题，是否合格。

医疗上常用伽玛刀和放疗。x射线在医疗中也有重要作用，但主要用于人体影像检查，可以看到人体内部状态。γ射线的能量比X射线大得多，能透过人体表面杀死体内的病灶，从而杀死体内的癌细胞和肿瘤，不留下任何创伤，减少对人体的伤害，到达创伤手术能到达的部位。

工业探伤和医疗用放射源都是采用放射性元素在β衰变时会释放γ射线的原理。一般使用钴-60。钴-60是钴的放射性同位素之一，半衰期为5.27年。它会通过β衰变释放出高达315keV的高速电子，并衰变为镍60，同时释放出两条伽马射线。

人类现在还能够制造高能量伽马射线

现在，人类不仅可以利用自然伽马射线造福人类，科学家还可以产生高能伽马射线。2011年9月，英国斯特拉斯克莱德大学教授蒂诺·雅诺辛斯基领导的团队发现，超短激光脉冲可以与电离气体发生反应，产生极其强大的激光束。

Iarosinschi教授的团队获得的激光束比太阳亮1万亿倍。它可以穿透20厘米厚的铅板，1.5米厚的混凝土墙可以完全屏蔽它。

太阳电磁光谱中最可见光是480nm，比这个波长短1万亿倍。波长为4.8 * 10-21 m，这么短的波长电磁波对应的频率为6.25 * 10 28 Hz，这无疑是一束能量极强的伽马射线。

这一发现意义重大，未来可能应用于很多领域，比如更好的医学成像和放射治疗，更广泛地应用于工业和科学实验。由于它的持续时间只有十分之一秒，足够快地捕捉到原子核对激发的反应，可以进一步促进对原子核的深入研究。

因此，人类很早就知道并掌握了伽马射线的原理，很早就开始利用这一自然规律造福人类。不知道我的回答有没有解决这位朋友的问题？感谢您的阅读，欢迎讨论。

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