导读

辐射，这个可以引起人可怕联想的词汇，常常出现在果壳问答，同时也是许多谣言所涉及话题：辐射的危害。 

未知带来恐惧，我们需要了解辐射的本质，这样许多谣言不攻自破。

我们所说广义辐射分为两种：

第一种是非电离辐射，可见光和无线电波等都属于这个范畴。

第二种是电离辐射，这类辐射具有足够的动能并能直接或间接引起物质电离，电离辐射包括带电粒子辐射（如正、负电子和β粒子，质子和α粒子等）和不带电粒子辐射（如X、γ光子和中子等）。

（Ps：物质原子或分子受外界影响失去或得到电子从而成为带电离子的过程称作电离。）

X射线和γ射线本质上也是属于电磁辐射，但是具有引起物质电离能力，因此划归为电离辐射，简称辐射。

许多谣言往往是混淆科学概念，造成理解上误差，例如把电磁辐射里的非电离辐射和电离辐射混淆（见下图，来源于中国之声新浪微博）。 

为何电离辐射的危害大？

从X射线和γ射线的性质谈起。

X射线和γ射线与无线电波、红外线、可见光、紫外线等都属于电磁波，本质上是由微观粒子--光子组成的束流，其区别只是在于波长不同以及产生方法不同，因此X射线和γ射线这类电离辐射具有电磁波的共性，同时也具有不同于可见光和无线电波等其他电磁辐射的特性。

X射线和γ射线具有以下性质：

1.在真空中以光速直线传播。

2.本身不带电，不受电场和磁场影响。

3.在媒质界面上只能发生漫反射，而不能像可见光那样产生镜面反射；X射线和γ射线的折射系数非常接近于1，所以折射的方向改变不明显。

4.可以发生干涉和衍射现象，但只能在非常小的，例如，晶体组成的光阑中才能发生这样现象。

5.不可见，能够穿透可见光不能穿透的物质。

6.在穿透物质过程中，会与物质产生复杂的物理和化学作用，例如，电离作用、荧光作用、热作用以及光化学作用。

7.具有辐射生物效应，能够杀伤生物细胞，破坏生物组织。

正是X射线和γ射线具有第6、7点如此凶残的能力，而可见光和无线电波等其他电磁辐射不具有这类性质，简直弱爆了。

接下来，我们一起来详解X射线和γ射线，把他们“剥皮解剖”。

X射线的产生以及其特点

X射线是在1895年，由德国物理学家伦琴(1845--1923)发现的，当年这哥们还给老婆拍了人类历史上第一张X光照片（PS：当科学家的家属可以免费感受前沿科技）。

当时还不知道这种能引起底片曝光的射线本质是什么，所以特意命名为“X”射线，X代表未知、待定。

1901年，首届诺贝尔物理学奖授予伦琴以表彰他为人类作出的卓著贡献。

X射线的产生：

射线无损检测中所使用的X射线是在X射线管中产生的，X射线管是一个具有阴阳两极的真空管，阴极是钨丝，阳极是金属制成的靶。

在阴阳两极之间加有很高的直流电压（管电压），当阴极加热到白炽状态时释放出大量电子，这些电子在高压电场中被加速，从阴极飞向阳极，最终以很大速度撞击在金属靶上，失去所具有的动能，这些动能绝大部分转换为热能，仅有极少一部分转换为X射线向四周辐射。

X射线的能量是由X射线管的管电压决定的。

大学教射线检测的老师归纳： 

高速运动的电子，被阳极靶刹车，产生的加速度导致辐射，辐射由光子的形式发出，该光子就是X射线。

目前常规的X射线设备产生X射线的原理都是如此，包括机场等场合所用的X光安检设备、医疗领域所用的X光诊断设备等。

下图为：工业用X射线无损检测所用的X射线管。

下图为：工业用X射线探伤机的操作台。

X射线特点：

当带电粒子与原子碰撞（更确切地说是与原子核的库伦场相互作用）发生遽然减速时，由此伴随产生的电磁辐射称为韧致辐射，从X射线的产生机制看，正是属于这种类型的电磁辐射：

大量电子与靶相撞，少量电子经一次撞击就失去全部动能，而大部分电子经过多次制动逐步丧失动能，因此，X射线具有各种波长，波谱呈连续分布。

γ射线的产生以及其特点

凡是具有一定质子数、中子数并处于特定能量状态的原子或原子核称为核素，目前已知的核素有2000多种，分别属于100多种元素，一种元素可包含多种核素。

同一种元素的原子必定具有相同的核电荷数，即核内的质子数相同，但是核内的中子数却可以不同。

这些质子数相同而中子数不同的各种原子互为同位素。

核素可分为稳定和不稳定的两类，不稳定的核素又称放射性核素，它遵循能量最低原理，尽可能使体系的能量最低，所以它自发地放出某种射线，例如γ射线，而变成另一种元素。

天然的放射性核素来源于自然界存在的矿物，一般质子数≥83的许多元素及其化合物具有放射性；

而人工制造的放射性核素，一般是用高能粒子轰击稳定核素的核，使其变成放射性核素，目前工业用γ射线无损检测所用的均为人工放射性核素。

γ射线的产生：

γ射线是放射性同位素经过α衰变或β衰变后，在激发态向稳定态过渡的过程中从原子核内部发出的，这一过程称为γ衰变。

以放射性同位素钴Co60为例，Co60经过一次β衰变成为处于2.5MeV激发态的Ni60，随后放出能量分别为1.17MeV和1.33MeV的两种γ射线而跃迁到基态。

γ射线的特点：

γ射线的能量是由放射性同位素种类所决定的。

一种放射性同位素可能放出许多种能量的γ射线，因此其能谱为线状谱，线谱只出现在特定波长的若干点上。

放射性同位素的原子核衰变是自发进行的，对于任意一个放射性核，它何时衰变具有偶然性，不可预测，但对于足够多的放射性核的集合，它的衰变规律服从统计规律，呈现指数衰减。

下图为：工业用γ射线探伤机，里面含有放射性同位素。

上面中国之声的谣言，把电脑等家电的灰尘当成是放射性同位素聚集的核尘埃，真是节操全掉了。

电脑等家电微弱的电磁辐射可以使普通物质变成放射性同位素，这不科学啊。

射线的危害：

射线的最直接的危害就是使人体细胞的原子或分子电离，破坏其本身的结构并导致功能损伤。

(1)随机性效应损伤：癌症几率增大, 后代遗传基因变异。

(2)确定性效应损伤：局部红斑、溃疡、坏死，器官功能丧失，危及生命 。

小剂量慢性照射引起的辐射效应主要是“随机性效应”，其发生的概率与受照的组织或器官有关。

当辐射对人体细胞造成的伤害超过人类的组织和器官的自我修复能力，例如受到大剂量急性照射，这时候引起的辐射效应主要是“确定性效应”，直接会造成大量细胞死亡而发生不可修复的损害。

普通人只会遇到小剂量慢性照射，例如去医院拍个胸透X光片或者做个CT，这只引起的“随机性效应”，医用的射线机属于第III类射线装置，能量最低了。

第II类射线装置：能量小于100MeV的工业探伤用X射线机和加速器。

第I类射线装置：能量大于100MeV，应该是那些做高能原子碰撞实验的仪器。

那么同一种射线，在同等强度的辐射下，对身体哪部位/机能伤害最大？

根据国际放射防护委员会（ICRP）的“各组织或器官的组织权重因子表”，同等强度的辐射下，对射线越是敏感的组织，权重因子的数值越大。

权重因子最高的组织为：性腺，数值0.2 。 

第二位：骨髓、结肠、肺、胃，均为0.12 。 

第三位：膀胱、乳腺、肝、食道、甲状腺，均为0.05 。

这表明，吸收了相同当量剂量的射线，人类的睾丸或卵巢最易受到伤害 。 

朋友，遇到上面的标志，代表前方高能反应（误），请当心。