การฉายรังสี

ในฟิสิกส์ , รังสีคือการปล่อยหรือการส่งพลังงานในรูปแบบของคลื่นหรืออนุภาคผ่านพื้นที่หรือผ่านสื่อวัสดุ [1] [2]ซึ่งรวมถึง:

ภาพประกอบของความสามารถสัมพัทธ์ของรังสีไอออไนซ์สามชนิดใน การทะลุผ่านของแข็ง อนุภาคอัลฟาทั่วไป (α) ถูกหยุดโดยแผ่นกระดาษในขณะที่อนุภาคเบต้า (β) ถูกหยุดด้วยแผ่นอลูมิเนียม รังสีแกมมา (γ) จะถูกทำให้หมาดเมื่อแทรกซึมตะกั่ว สังเกตคำเตือนในข้อความเกี่ยวกับแผนภาพแบบง่ายนี้ [ ต้องการคำชี้แจง ]
สัญลักษณ์สากลสำหรับประเภทและระดับของรังสีไอออไนซ์ (กัมมันตภาพรังสี) ที่ไม่ปลอดภัยสำหรับ มนุษย์ที่ไม่มีเกราะป้องกัน โดยทั่วไปการแผ่รังสีมีอยู่ทั่วธรรมชาติเช่นในแสงและเสียง

การแผ่รังสีมักถูกจัดประเภทเป็นไอออไนซ์หรือไม่ไอออไนซ์ขึ้นอยู่กับพลังงานของอนุภาคที่ถูกแผ่ออก การแผ่รังสีไอออไนซ์มีมากกว่า 10 eVซึ่งเพียงพอที่จะทำให้อะตอมและโมเลกุลแตกตัวเป็นไอออนและทำลายพันธะเคมีได้ นี่เป็นความแตกต่างที่สำคัญเนื่องจากความเป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิตแตกต่างกันมาก แหล่งที่พบบ่อยของรังสีเป็นสารกัมมันตรังสีที่ปล่อยα, βหรือรังสีγประกอบด้วยนิวเคลียสฮีเลียม , อิเล็กตรอนหรือโพสิตรอนและโฟตอนตามลำดับ แหล่งอื่น ๆ ได้แก่รังสีเอกซ์จากทางการแพทย์การถ่ายภาพรังสีการตรวจสอบและมิวออน , ซอน , โพสิตรอน, นิวตรอนและอนุภาคอื่น ๆ ที่เป็นรองรังสีคอสมิกที่มีการผลิตหลังจากรังสีคอสมิกหลักโต้ตอบกับชั้นบรรยากาศของโลก

รังสีแกมมารังสีเอกซ์และช่วงพลังงานที่สูงขึ้นของแสงอัลตราไวโอเลตถือเป็นส่วนหนึ่งโอโซนของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า คำว่า "แตกตัวเป็นไอออน" หมายถึงการแตกอิเล็กตรอนหนึ่งตัวหรือมากกว่าออกจากอะตอมซึ่งเป็นการกระทำที่ต้องใช้พลังงานที่ค่อนข้างสูงซึ่งคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเหล่านี้ให้มา ยิ่งไปกว่านั้นในสเปกตรัมพลังงานที่ต่ำกว่าที่ไม่ก่อให้เกิดไอออนของสเปกตรัมอัลตราไวโอเลตที่ต่ำกว่าไม่สามารถแตกตัวเป็นไอออนของอะตอมได้ แต่สามารถขัดขวางพันธะระหว่างอะตอมซึ่งก่อตัวเป็นโมเลกุลได้จึงทำให้โมเลกุลแตกออกมากกว่าอะตอม ตัวอย่างที่ดีคือการถูกแดดเผาที่เกิดจากรังสีอัลตราไวโอเลตแสงอาทิตย์ความยาวคลื่นยาว คลื่นที่มีความยาวคลื่นยาวกว่า UV ในแสงที่มองเห็นได้ความถี่อินฟราเรดและไมโครเวฟไม่สามารถทำลายพันธะได้ แต่สามารถทำให้เกิดการสั่นสะเทือนในพันธะซึ่งรับความรู้สึกเป็นความร้อนได้ ความยาวคลื่นวิทยุและต่ำกว่าโดยทั่วไปไม่ถือว่าเป็นอันตรายต่อระบบทางชีววิทยา สิ่งเหล่านี้ไม่ใช่การอธิบายพลังงานที่เฉียบคม มีบางส่วนทับซ้อนในผลกระทบของการที่เฉพาะเจาะจงความถี่ [3]

คำว่ารังสีเกิดจากปรากฏการณ์ของคลื่นที่แผ่ออกไป (กล่าวคือเดินทางออกไปด้านนอกทุกทิศทาง) จากแหล่งกำเนิด ด้านนี้นำไปสู่ระบบการวัดและหน่วยทางกายภาพที่ใช้ได้กับรังสีทุกประเภท เนื่องจากรังสีดังกล่าวขยายตัวเมื่อผ่านอวกาศและเนื่องจากพลังงานของมันถูกสงวนไว้ (ในสุญญากาศ) ความเข้มของรังสีทุกประเภทจากแหล่งกำเนิดจะเป็นไปตามกฎผกผันกำลังสองที่สัมพันธ์กับระยะห่างจากแหล่งกำเนิด เช่นเดียวกับกฎอุดมคติใด ๆ กฎผกผัน - กำลังสองจะประมาณความเข้มของรังสีที่วัดได้จนถึงขนาดที่แหล่งกำเนิดนั้นใกล้เคียงกับจุดทางเรขาคณิต

บางชนิดของ โอโซนรังสีสามารถตรวจพบได้ใน ห้องเมฆ

การแผ่รังสีที่มีพลังงานสูงเพียงพอสามารถทำให้อะตอมแตกตัวเป็นไอออนได้ กล่าวคือสามารถทำให้อิเล็กตรอนหลุดออกจากอะตอมสร้างไอออนได้ การแตกตัวเป็นไอออนเกิดขึ้นเมื่ออิเล็กตรอนถูกดึงออก (หรือ "หลุดออก") จากเปลือกอิเล็กตรอนของอะตอมซึ่งทำให้อะตอมมีประจุบวกสุทธิ เพราะที่อยู่อาศัยเซลล์และที่สำคัญกว่าดีเอ็นเอในเซลล์เหล่านั้นได้รับความเสียหายโดยการไอออไนซ์นี้การสัมผัสกับรังสีจะถือเพิ่มความเสี่ยงของโรคมะเร็ง ดังนั้น "รังสีไอออไนซ์" จึงแยกออกจากรังสีอนุภาคและรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าได้ค่อนข้างยากเนื่องจากมีศักยภาพสูงในการทำลายทางชีวภาพ ในขณะที่เซลล์แต่ละเซลล์สร้างขึ้นจากอะตอมหลายล้านล้านอะตอมมีเพียงเศษเสี้ยวเล็ก ๆ เท่านั้นที่จะแตกตัวเป็นไอออนที่อำนาจการแผ่รังสีต่ำถึงปานกลาง ความน่าจะเป็นของรังสีไอออไนซ์ที่ก่อให้เกิดมะเร็งขึ้นอยู่กับปริมาณรังสีที่ดูดซึมและเป็นหน้าที่ของแนวโน้มการทำลายของชนิดของรังสี ( ปริมาณที่เท่ากัน ) และความไวของสิ่งมีชีวิตหรือเนื้อเยื่อที่ฉายรังสี ( ปริมาณที่ได้ผล )

หากแหล่งที่มาของรังสีไอออไนซ์เป็นวัสดุกัมมันตภาพรังสีหรือกระบวนการนิวเคลียร์เช่นฟิชชันหรือฟิวชันจะมีการแผ่รังสีของอนุภาคที่ต้องพิจารณา การแผ่รังสีของอนุภาคคืออนุภาคย่อยของอะตอมที่เร่งด้วยความเร็วสัมพันธ์โดยปฏิกิริยานิวเคลียร์ เนื่องจากโมเมนต์ของพวกมันพวกมันมีความสามารถในการทำให้อิเล็กตรอนและวัสดุไอออไนซ์หลุดออกไปได้ แต่เนื่องจากส่วนใหญ่มีประจุไฟฟ้าพวกมันจึงไม่มีอำนาจทะลุทะลวงของรังสีไอออไนซ์ได้ ข้อยกเว้นคืออนุภาคนิวตรอน ดูด้านล่าง มีหลายชนิดที่แตกต่างกันของอนุภาคเหล่านี้มี แต่ส่วนใหญ่เป็นอนุภาคแอลฟา , บีตา , นิวตรอนและโปรตอน กล่าวโดยคร่าวๆโฟตอนและอนุภาคที่มีพลังงานสูงกว่า 10 อิเล็กตรอนโวลต์ (eV) กำลังแตกตัวเป็นไอออน (หน่วยงานบางแห่งใช้ 33 eV ซึ่งเป็นพลังงานไอออไนเซชันสำหรับน้ำ) การแผ่รังสีของอนุภาคจากวัสดุกัมมันตภาพรังสีหรือรังสีคอสมิกเกือบจะมีพลังงานเพียงพอที่จะแตกตัวเป็นไอออนได้

รังสีไอออไนซ์ส่วนใหญ่เกิดจากวัสดุกัมมันตรังสีและอวกาศ (รังสีคอสมิก) และด้วยเหตุนี้จึงมีอยู่ตามธรรมชาติในสิ่งแวดล้อมเนื่องจากหินและดินส่วนใหญ่มีวัสดุกัมมันตรังสีที่มีความเข้มข้นน้อย เนื่องจากรังสีนี้มองไม่เห็นและไม่สามารถตรวจจับได้ด้วยประสาทสัมผัสของมนุษย์โดยทั่วไปจึงต้องใช้เครื่องมือเช่นGeiger counterเพื่อตรวจจับการมีอยู่ของมัน ในบางกรณีอาจนำไปสู่การปล่อยแสงที่มองเห็นได้ทุติยภูมิเมื่อมีปฏิสัมพันธ์กับสสารเช่นในกรณีของการแผ่รังสีเชอเรนคอฟและการเรืองแสงด้วยคลื่นวิทยุ

ภาพแสดงความสัมพันธ์ระหว่างกัมมันตภาพรังสีและตรวจพบรังสีไอออไนซ์

การแผ่รังสีไอออไนซ์มีประโยชน์มากมายในการแพทย์การวิจัยและการก่อสร้าง แต่อาจก่อให้เกิดอันตรายต่อสุขภาพได้หากใช้อย่างไม่เหมาะสม การสัมผัสกับรังสีทำให้เกิดความเสียหายต่อเนื้อเยื่อที่มีชีวิต ปริมาณสูงส่งผลให้เกิดอาการของโรคการฉายรังสีแบบเฉียบพลัน (ARS) กับผิวหนังไหม้ผมร่วงล้มเหลวของอวัยวะภายในและตายในขณะที่ยาใด ๆ ที่อาจส่งผลให้โอกาสที่เพิ่มขึ้นของโรคมะเร็งและความเสียหายทางพันธุกรรม ; รูปแบบเฉพาะของโรคมะเร็ง, มะเร็งต่อมไทรอยด์มักจะเกิดขึ้นเมื่อมีอาวุธนิวเคลียร์และเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เป็นแหล่งรังสีเพราะนิสัยทางชีวภาพของผลิตภัณฑ์ฟิชชันไอโอดีนกัมมันตรังสีไอโอดีน -131 [4]อย่างไรก็ตามการคำนวณความเสี่ยงที่แน่นอนและโอกาสในการก่อตัวของมะเร็งในเซลล์ที่เกิดจากการแผ่รังสีไอออไนซ์ยังไม่เป็นที่เข้าใจกันดีนักและในขณะนี้การประมาณการถูกกำหนดอย่างหลวม ๆ โดยข้อมูลจากประชากรจากการทิ้งระเบิดปรมาณูที่ฮิโรชิมาและนางาซากิและจากการติดตามผลของเครื่องปฏิกรณ์ การเกิดอุบัติเหตุเช่นภัยเชอร์โนบิล คณะกรรมาธิการระหว่างประเทศเกี่ยวกับการคุ้มครองรังสีกล่าวว่า "คณะกรรมการตระหนักถึงความไม่แน่นอนและการขาดความแม่นยำของรูปแบบและค่าพารามิเตอร์", "ยาที่มีประสิทธิภาพรวมไม่ได้มีไว้เป็นเครื่องมือในการประเมินความเสี่ยงทางระบาดวิทยาและมันไม่เหมาะสมที่จะใช้ใน การคาดการณ์ความเสี่ยง "และ" โดยเฉพาะอย่างยิ่งควรหลีกเลี่ยงการคำนวณจำนวนผู้เสียชีวิตด้วยโรคมะเร็งตามปริมาณที่มีประสิทธิผลโดยรวมจากปริมาณที่ไม่สำคัญของแต่ละบุคคล " [5]

รังสีอัลตราไวโอเลต

รังสีอัลตราไวโอเลตที่มีความยาวคลื่นตั้งแต่ 10 นาโนเมตรถึง 125 นาโนเมตรทำให้โมเลกุลของอากาศแตกตัวเป็นไอออนทำให้อากาศและโอโซนดูดซับอย่างรุนแรง (O 3 ) โดยเฉพาะ Ionizing ยูวีจึงไม่ทะลุชั้นบรรยากาศของโลกในระดับที่มีนัยสำคัญและบางครั้งจะเรียกว่ารังสีอัลตราไวโอเลตสูญญากาศ แม้ว่าจะมีอยู่ในอวกาศ แต่ส่วนหนึ่งของสเปกตรัม UV นี้ไม่ได้มีความสำคัญทางชีววิทยาเนื่องจากไม่สามารถเข้าถึงสิ่งมีชีวิตบนโลกได้

มีโซนของบรรยากาศที่โอโซนดูดซับรังสี UV-C และ UV-B ได้ถึง 98% ชั้นโอโซนที่เรียกว่านี้เริ่มต้นที่ประมาณ 20 ไมล์ (32 กม.) และขยายขึ้นด้านบน สเปกตรัมรังสีอัลตราไวโอเลตบางส่วนที่ส่องถึงพื้นนั้นไม่ก่อให้เกิดไอออไนซ์ แต่ยังคงเป็นอันตรายทางชีวภาพเนื่องจากความสามารถของโฟตอนเดียวของพลังงานนี้ในการทำให้เกิดการกระตุ้นทางอิเล็กทรอนิกส์ในโมเลกุลทางชีววิทยาและทำให้เกิดความเสียหายด้วยปฏิกิริยาที่ไม่ต้องการ ตัวอย่างคือการก่อตัวของpyrimidine dimersใน DNA ซึ่งเริ่มต้นที่ความยาวคลื่นต่ำกว่า 365 นาโนเมตร (3.4 eV) ซึ่งต่ำกว่าพลังงานไอออไนเซชัน คุณสมบัตินี้ทำให้สเปกตรัมอัลตราไวโอเลตบางส่วนเป็นอันตรายจากการแผ่รังสีไอออไนซ์ในระบบทางชีวภาพ ในทางตรงกันข้ามแสงที่มองเห็นได้และรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาวคลื่นยาวกว่าเช่นอินฟราเรดไมโครเวฟและคลื่นวิทยุประกอบด้วยโฟตอนที่มีพลังงานน้อยเกินไปที่จะทำให้เกิดการกระตุ้นโมเลกุลที่เป็นอันตรายดังนั้นรังสีนี้จึงมีอันตรายน้อยกว่ามากต่อหนึ่งหน่วยพลังงาน

รังสีเอกซ์

รังสีเอกซ์เป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาวคลื่นน้อยกว่าประมาณ 10 −9ม. (มากกว่า 3x10 17 Hz และ 1,240 eV) เล็กสอดคล้องความยาวคลื่นกับพลังงานที่สูงขึ้นตามสมการE = H / λ ("E" คือพลังงาน "h" คือค่าคงที่ของพลังค์ "c" คือความเร็วแสง "λ" คือความยาวคลื่น) เมื่อโฟตอนรังสีเอกซ์ชนกับอะตอมอะตอมอาจดูดซับพลังงานของโฟตอน และเพิ่มอิเล็กตรอนให้อยู่ในระดับออร์บิทัลที่สูงขึ้นหรือถ้าโฟตอนมีพลังมากก็อาจทำให้อิเล็กตรอนหลุดจากอะตอมไปพร้อมกันทำให้อะตอมแตกตัวเป็นไอออนได้ โดยทั่วไปแล้วอะตอมที่มีขนาดใหญ่กว่าจะดูดซับโฟตอนรังสีเอกซ์ได้มากกว่าเนื่องจากมีความแตกต่างของพลังงานระหว่างอิเล็กตรอนในวงโคจรมากกว่า เนื้อเยื่ออ่อนในร่างกายมนุษย์ประกอบด้วยอะตอมที่เล็กกว่าอะตอมของแคลเซียมที่ประกอบเป็นกระดูกดังนั้นการดูดกลืนรังสีเอกซ์จึงมีความแตกต่างกัน เครื่องเอกซเรย์ได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อใช้ประโยชน์จากความแตกต่างของการดูดซึมระหว่างกระดูกและเนื้อเยื่ออ่อนทำให้แพทย์สามารถตรวจสอบโครงสร้างในร่างกายมนุษย์ได้

รังสีเอกซ์จะถูกดูดซับโดยความหนาของชั้นบรรยากาศของโลกโดยสิ้นเชิงส่งผลให้สามารถป้องกันรังสีเอกซ์ของดวงอาทิตย์ได้ในปริมาณที่น้อยกว่ารังสียูวี แต่ถึงกระนั้นก็มีอานุภาพสูงจากการเข้าถึงพื้นผิว

รังสีแกมมา

ตรวจพบการแผ่รังสีแกมมาใน ห้องเมฆไอโซโพรพานอ

รังสีแกมมา (γ) ประกอบด้วยโฟตอนที่มีความยาวคลื่นน้อยกว่า 3x10 −11เมตร (มากกว่า 10 19 Hz และ 41.4 keV) [4]การแผ่รังสีแกมมาเป็นกระบวนการนิวเคลียร์ที่เกิดขึ้นเพื่อกำจัดนิวเคลียสที่ไม่เสถียรของพลังงานส่วนเกินหลังจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ส่วนใหญ่ อนุภาคอัลฟาและเบต้าทั้งสองมีประจุไฟฟ้าและมวลดังนั้นจึงมีแนวโน้มที่จะมีปฏิสัมพันธ์กับอะตอมอื่น ๆ ในเส้นทางของพวกมัน อย่างไรก็ตามรังสีแกมมาประกอบด้วยโฟตอนซึ่งไม่มีทั้งมวลหรือประจุไฟฟ้าและด้วยเหตุนี้จึงแทรกซึมผ่านสสารได้ไกลกว่ารังสีอัลฟาหรือเบต้า

รังสีแกมมาสามารถหยุดได้โดยชั้นของวัสดุที่หนาหรือหนาแน่นเพียงพอซึ่งอำนาจการหยุดของวัสดุต่อพื้นที่ที่กำหนดส่วนใหญ่ (แต่ไม่ใช่ทั้งหมด) กับมวลทั้งหมดตามเส้นทางของการแผ่รังสีโดยไม่คำนึงว่าวัสดุนั้นจะมี ความหนาแน่นสูงหรือต่ำ อย่างไรก็ตามเช่นเดียวกับกรณีของรังสีเอกซ์วัสดุที่มีเลขอะตอมสูงเช่นตะกั่วหรือยูเรเนียมที่หมดแล้วจะเพิ่มกำลังในการหยุดลงเล็กน้อย (โดยทั่วไปคือ 20% ถึง 30%) ในมวลที่เท่ากันของวัสดุที่มีความหนาแน่นน้อยกว่าและมีน้ำหนักอะตอมต่ำกว่า ( เช่นน้ำหรือคอนกรีต) ชั้นบรรยากาศดูดซับรังสีแกมมาทั้งหมดที่เข้าใกล้โลกจากอวกาศ แม้แต่อากาศก็สามารถดูดซับรังสีแกมมาลดพลังงานของคลื่นดังกล่าวลงได้ครึ่งหนึ่งโดยเฉลี่ยอยู่ที่ 500 ฟุต (150 ม.)

รังสีอัลฟ่า

อนุภาคอัลฟ่าคือนิวเคลียสของฮีเลียม -4 (โปรตอนสองตัวและนิวตรอนสองตัว) พวกมันมีปฏิสัมพันธ์กับสสารอย่างรุนแรงเนื่องจากประจุไฟฟ้าและมวลรวมและด้วยความเร็วปกติของพวกมันทะลุอากาศเพียงไม่กี่เซนติเมตรหรือวัสดุที่มีความหนาแน่นต่ำเพียงไม่กี่มิลลิเมตร (เช่นวัสดุไมกาบาง ๆ ซึ่งวางไว้เป็นพิเศษในท่อเคาน์เตอร์ไกเกอร์บางรุ่น เพื่อให้อนุภาคแอลฟาเข้า) ซึ่งหมายความว่าอนุภาคอัลฟาจากการสลายตัวของอัลฟาธรรมดาจะไม่ทะลุผ่านชั้นนอกของเซลล์ผิวที่ตายแล้วและไม่ก่อให้เกิดความเสียหายต่อเนื้อเยื่อที่มีชีวิตด้านล่าง อนุภาคแอลฟาที่มีพลังงานสูงมากบางอนุภาคประกอบด้วยรังสีคอสมิกประมาณ 10% และสิ่งเหล่านี้สามารถทะลุผ่านร่างกายและแม้แต่แผ่นโลหะบาง ๆ อย่างไรก็ตามพวกมันเป็นอันตรายต่อนักบินอวกาศเท่านั้นเนื่องจากพวกมันถูกสนามแม่เหล็กโลกเบี่ยงเบนจากนั้นก็หยุดลงโดยชั้นบรรยากาศ

รังสีอัลฟ่าเป็นอันตรายเมื่อไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีที่ปล่อยอัลฟาถูกกินเข้าไปหรือหายใจเข้าไป (หายใจหรือกลืนเข้าไป) สิ่งนี้ทำให้ไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีเข้าใกล้เนื้อเยื่อที่มีชีวิตที่บอบบางเพื่อให้รังสีอัลฟาทำลายเซลล์ ต่อหนึ่งหน่วยพลังงานอนุภาคแอลฟามีประสิทธิภาพในการทำลายเซลล์อย่างน้อย 20 เท่าเช่นเดียวกับรังสีแกมมาและรังสีเอกซ์ ดูประสิทธิผลทางชีววิทยาสัมพัทธ์สำหรับการอภิปรายเกี่ยวกับเรื่องนี้ ตัวอย่างของการเป็นพิษสูงอัลฟา emitters เป็นไอโซโทปทั้งหมดของเรเดียม , เรดอนและพอโลเนียมเนื่องจากจำนวนของการสลายตัวที่เกิดขึ้นในวัสดุครึ่งชีวิตสั้นเหล่านี้

รังสีเบต้า

รังสีเบต้า - ลบ (β - ) ประกอบด้วยอิเล็กตรอนที่มีพลัง มันทะลุทะลวงได้มากกว่ารังสีอัลฟา แต่น้อยกว่าแกมมา รังสีเบต้าจากการสลายตัวของกัมมันตภาพรังสีสามารถหยุดได้ด้วยพลาสติกไม่กี่เซนติเมตรหรือโลหะไม่กี่มิลลิเมตร มันเกิดขึ้นเมื่อนิวตรอนสลายลงในโปรตอนในนิวเคลียสที่ปล่อยอนุภาคบีตาและantineutrino รังสีเบต้าจากสารเร่งไลแนกนั้นมีพลังและทะลุทะลวงได้มากกว่ารังสีเบต้าตามธรรมชาติ บางครั้งก็ใช้ในการรักษาในการรักษาด้วยรังสีเพื่อรักษาเนื้องอกที่ผิวเผิน

รังสีเบต้าบวก (β + ) คือการปล่อยโพซิตรอนซึ่งเป็นรูปแบบปฏิสสารของอิเล็กตรอน เมื่อโพซิตรอนช้าลงจนมีความเร็วใกล้เคียงกับอิเล็กตรอนในวัสดุโพซิตรอนจะทำลายอิเล็กตรอนโดยปล่อยโฟตอนแกมมาจำนวน 511 keV ออกมาสองตัวในกระบวนการ โฟตอนแกมมาทั้งสองนี้จะเคลื่อนที่ไปในทิศทางตรงกันข้าม (โดยประมาณ) รังสีแกมมาจากการทำลายโพซิตรอนประกอบด้วยโฟตอนพลังงานสูงและยังแตกตัวเป็นไอออน

รังสีนิวตรอน

นิวตรอนถูกแบ่งประเภทตามความเร็ว / พลังงาน รังสีนิวตรอนประกอบด้วยนิวตรอนฟรี นิวตรอนเหล่านี้อาจถูกปล่อยออกมาในระหว่างฟิชชันนิวเคลียร์ที่เกิดขึ้นเองหรือเกิดขึ้นเอง นิวตรอนเป็นอนุภาครังสีที่หายาก พวกมันถูกผลิตขึ้นเป็นจำนวนมากเฉพาะในกรณีที่ปฏิกิริยาฟิชชันของปฏิกิริยาลูกโซ่หรือปฏิกิริยาฟิวชันทำงานอยู่ สิ่งนี้เกิดขึ้นประมาณ 10 ไมโครวินาทีในการระเบิดของเทอร์โมนิวเคลียร์หรือต่อเนื่องภายในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ที่ใช้งานอยู่ การผลิตนิวตรอนหยุดเกือบจะในทันทีในเครื่องปฏิกรณ์เมื่อไม่ถึงขั้นวิกฤต

นิวตรอนสามารถทำให้วัตถุหรือวัสดุอื่นเป็นกัมมันตภาพรังสี กระบวนการนี้เรียกว่าการกระตุ้นด้วยนิวตรอนเป็นวิธีการหลักที่ใช้ในการผลิตแหล่งกัมมันตภาพรังสีเพื่อใช้ในการแพทย์วิชาการและอุตสาหกรรม แม้แต่นิวตรอนความร้อนที่มีความเร็วต่ำโดยเปรียบเทียบก็ยังทำให้เกิดการกระตุ้นนิวตรอนได้ (อันที่จริงมันทำให้เกิดประสิทธิภาพมากกว่า) นิวตรอนไม่ทำให้อะตอมแตกตัวเป็นไอออนในลักษณะเดียวกับที่อนุภาคที่มีประจุเช่นโปรตอนและอิเล็กตรอนทำ (โดยการกระตุ้นของอิเล็กตรอน) เนื่องจากนิวตรอนไม่มีประจุ มันผ่านการดูดซึมโดยนิวเคลียสซึ่งจะไม่เสถียรจนทำให้เกิดการแตกตัวเป็นไอออน ดังนั้นนิวตรอนจึงถูกกล่าวว่าเป็น "ไอออนไนซ์ทางอ้อม" แม้แต่นิวตรอนที่ไม่มีพลังงานจลน์ที่สำคัญก็ยังเป็นไอออนไนซ์โดยอ้อมดังนั้นจึงเป็นอันตรายจากรังสีอย่างมีนัยสำคัญ วัสดุบางชนิดไม่สามารถกระตุ้นนิวตรอนได้ ตัวอย่างเช่นในน้ำไอโซโทปที่พบมากที่สุดของอะตอมทั้งสองชนิดที่มีอยู่ (ไฮโดรเจนและออกซิเจน) จะจับนิวตรอนและกลายเป็นอะตอมที่หนักกว่า แต่ยังคงอยู่ในรูปแบบที่เสถียร มีเพียงการดูดซับนิวตรอนมากกว่าหนึ่งตัวซึ่งเป็นเหตุการณ์ที่หายากทางสถิติเท่านั้นที่สามารถกระตุ้นอะตอมของไฮโดรเจนได้ในขณะที่ออกซิเจนต้องการการดูดซับเพิ่มเติมสองครั้ง ดังนั้นน้ำจึงมีความสามารถในการกระตุ้นได้เพียงเล็กน้อยเท่านั้น ในทางกลับกันโซเดียมในเกลือ (เช่นเดียวกับในน้ำทะเล) ต้องการเพียงดูดซับนิวตรอนเพียงตัวเดียวเพื่อให้กลายเป็น Na-24 ซึ่งเป็นแหล่งสลายตัวของเบต้าที่เข้มข้นมากโดยมีครึ่งชีวิต 15 ชั่วโมง

นอกจากนี้นิวตรอนพลังงานสูง (ความเร็วสูง) ยังมีความสามารถในการแตกตัวเป็นไอออนของอะตอมได้โดยตรง กลไกหนึ่งที่นิวตรอนพลังงานสูงแตกตัวเป็นไอออนอะตอมคือการตีนิวเคลียสของอะตอมและทำให้อะตอมหลุดจากโมเลกุลโดยทิ้งอิเล็กตรอนไว้ข้างหลังอย่างน้อยหนึ่งตัวขณะที่พันธะเคมีขาด นำไปสู่การผลิตสารเคมีชนิดนี้อนุมูลอิสระ นอกจากนี้นิวตรอนที่มีพลังงานสูงมากสามารถทำให้เกิดการแผ่รังสีไอออไนซ์โดย "นิวตรอน spallation" หรือสิ่งที่น่าพิศวงซึ่งนิวตรอนทำให้เกิดการปล่อยโปรตอนพลังงานสูงจากนิวเคลียสของอะตอม (โดยเฉพาะนิวเคลียสของไฮโดรเจน) เมื่อกระทบกระเทือน กระบวนการสุดท้ายให้พลังงานส่วนใหญ่ของนิวตรอนไปยังโปรตอนเช่นเดียวกับลูกบิลเลียดลูกหนึ่งที่กระทบกัน โปรตอนที่มีประจุไฟฟ้าและผลิตภัณฑ์อื่น ๆ จากปฏิกิริยาดังกล่าวจะแตกตัวเป็นไอออนโดยตรง

นิวตรอนพลังงานสูงสามารถทะลุทะลวงได้มากและสามารถเดินทางได้ไกลในอากาศ (หลายร้อยหรือหลายพันเมตร) และในของแข็งทั่วไปในระยะทางปานกลาง (หลายเมตร) โดยทั่วไปแล้วพวกเขาต้องการเกราะป้องกันที่อุดมด้วยไฮโดรเจนเช่นคอนกรีตหรือน้ำเพื่อปิดกั้นพวกมันในระยะทางน้อยกว่าหนึ่งเมตร แหล่งที่มาของการแผ่รังสีนิวตรอนทั่วไปเกิดขึ้นภายในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์โดยใช้ชั้นน้ำที่มีความหนาเป็นเมตรเป็นเกราะป้องกันที่มีประสิทธิภาพ