Harjoittelijat ovat päässeet oppimaan säteilyturvallisuudesta paljon tällä reissulla. Kaikenlaisia uusia termejäkin on tullut opittua. Katso montako sinä näistä ennestään tiesit?

11. joulukuuta 🎅

Säteilyturvallisuus on niin mielenkiintoista ja on niin paljon uusia termejä opittavana! 

Säteilyenergia, annos, annosnopeus ja niiden merkitys

Säteilyturvallisuudesta puhuttaessa tekstissä esiintyy usein termejä säteilyenergia, annos, annosnopeus, sievert, mikro, milli, ionisoiva, röntgen, absorptio, sironta yms. Mutta mitä ne oikeasti tarkoittavat? Onko niillä merkitystä XRF-laitetta käytettäessä? 

Tavalliselle XRF-laitteen käyttäjälle olennaista on tietää, että laite tuottaa röntgensäteilyä sähköisesti, ja tämä säteily voi suurina annoksina (ja kudoksiin osuessa) olla terveydelle haitallista. Käyttämäsi analyysilaite sisältää röntgenputken, joka tuottaa röntgensäteilyä sähkövirran avulla. Voit ajatella putken olevan kuin pieni lamppu: kun katkaiset virran päästämällä irti kytkimestä, painamalla sovelluksen STOP-nappulaa tai vaikkapa poistamalla akun, ei säteilyä enää tuoteta. XRF-laite ei myöskään ”saastuta” tutkittavaa näytettä säteilyllään: röntgensäteily ei tartu. Röntgensäteilyä et myöskään voi hengittää ympäröivän ilman mukana. Vanhemman malliset XRF-analysaattorit saattavat sisältää radioaktiivisen lähteen röntgenputken tilalla.  

Turvallisen käytön kannalta on hyvä ymmärtää myös termit säteilyenergia, annosnopeus sekä sievert. Tähän on koottu pienenpieni säteilysanasto helpottamaan kummallisia termejä vilisevää säteilyturvallisuuskeskustelua. 

1. Säteilyenergia:
   
   Säteily on käytännössä etenevää energiaa. Mitä kovempaa heität pallon seinään (eli mitä
   enemmän pallolla on liike-energiaa), sitä suurempaa vahinkoa se saa aikaan. Sama pätee säteilyyn: hieman yksinkertaistetusti voidaan sanoa, että mitä suurempi energia säteilyllä on, sitä vaarallisempaa se on. Toisaalta energian on oltava riittävän suurta, jotta aikaansaadaan analyysissä tarvittavia viritystiloja. Säteilyn törmätessä atomiin (materiaalin perusrakennusyksikköön), menettää se osan energiastaan atomille. Atomissa tapahtuu virittymisiä – energiatilalta toiselle siirtymisiä. Ihmiskudoksissa nämä viritystilat käynnistävät sarjan fysikaalisia ja kemiallisia reaktioita, jotka voivat tuhota solun perimää (DNA:ta). Tutkittavassa materiaalissa taas nämä viritystilat synnyttävät aineen tunnistamiseen käytettävää tietoa! 
   
   
2. Ionisaatio:
    
   

   Atomi koostuu ytimestä (protoneista ja neutroneista) sekä sitä ympäröivästä elektronipilvestä. Ionisoiva säteily on energialtaan niin suurta, että kohdatessaan atomin, se voi irrottaa siitä elektronin. Säteily siis potkaisee elektronin irti atomista. Koska elektronit ovat sähköiseltä varaukseltaan negatiivisia ja ydin puolestaan positiivinen, tulee atomista sähköisesti varautunut. Varautunutta hiukkasta kutsutaan ioniksi. Ionisaatio on  varattujen hiukkasten eli ionien synnyttämistä. Atomit ja molekyylit (atomiyhdistelmät) eivät tykkää olla positiivisia tai negatiivisia, vaan pyrkivät kohti neutraalia tilaa joko pariutumalla toisen, vastakkaisvarauksisen hiukkasen kanssa, vapaan elektronin kanssa tai varastamalla elektronin joltain muulta hiukkaselta. 

3. Ionisaatio: 
   
   

   Atomi koostuu ytimestä (protoneista ja neutroneista) sekä sitä ympäröivästä elektronipilvestä. Ionisoiva säteily on energialtaan niin suurta, että kohdatessaan atomin, se voi irrottaa siitä elektronin. Säteily siis potkaisee elektronin irti atomista. Koska elektronit ovat sähköiseltä varaukseltaan negatiivisia ja ydin puolestaan positiivinen, tulee atomista sähköisesti varautunut. Varautunutta hiukkasta kutsutaan ioniksi. Ionisaatio on  varattujen hiukkasten eli ionien synnyttämistä. Atomit ja molekyylit (atomiyhdistelmät) eivät tykkää olla positiivisia tai negatiivisia, vaan pyrkivät kohti neutraalia tilaa joko pariutumalla toisen, vastakkaisvarauksisen hiukkasen kanssa, vapaan elektronin kanssa tai varastamalla elektronin joltain muulta hiukkaselta. 

4. Annos ja annosnopeus:  

   Annoksella tarkoitetaan säteilyn ihmiseen kohdistamaa haitallista vaikutusta. Yksikkönä on Sievert (Sv). Yksi sievert on hyvin suuri annos, ja yleensä nähdäänkin puhuttavan millisieverteistä (mSv, eli tuhannesosa) tai mikrosieverteistä (µSv, eli miljoonasosa). Suomalainen saa vuodessa keskimäärin n. 5,9 mSv annoksen säteilyä, suurin osa maaperän radonista. Keuhkoröntgenkuva tuottaa noin 0,1 mSv annoksen. 

   Annosnopeudella tarkoitetaan ihmisen saamaa annosta tietyssä ajassa (sievertiä tunnissa, Sv/h). Annosnopeus kuvaa siis sitä, kuinka vaarallista on oleskella säteilyn kohteena. Taustasäteilyn annosnopeus on Suomessa luokkaa 0,04–0,3 µSv/h.

5. Absorptio: 

   Absorptiolla tarkoitetaan imeytymistä. Säteilyn energiaa imeytyy kohtaamaansa materiaaliin. Tästä johtuu myös säteilyn vaimeneminen. Röntgensäteilyä emme voi aistia, mutta absorptiota voidaan tarkastella myös näkyvän valon avulla. Esimerkiksi aurinkolasit imevät osan näkyvästä valosta, jolloin aistimme läpipääsevän valon himmeämpänä kuin ilman laseja. Röntgenkuvaa katsoessa erotamme luut ja muut kudokset toisistaan säteilyn erisuuruisen absorption

6.  perusteella. Hyvin säteilyä absorboiva materiaali siis vaimentaa säteilyä tehokkaammin, ja riittävän paksu kerros kyseistä materiaalia pysäyttää säteilyn kokonaan. Raskaat ja tiheät materiaalit absorboivat ionisoivaa säteilyä enemmän kuin kevyet. Tämän vuoksi esimerkiksi lyijyä käytetään yleisesti säteilysuojauksessa. Esimerkiksi Nitonin mittausteline tai suljetun XRF-analysaattorin mittauskammion suojalasi sisältää lyijyä. 

7. Sironta: 

   Sironnalla tarkoitetaan säteilyn kulkusuunnan muutosta. Säteily siroaa, eli muuttaa suuntaansa, kohdatessaan jonkin esteen tai tiheyden muutoksen matkallaan. Jälleen kerran voimme käyttää sironnasta esimerkkinä näkyvää valoa. Kuvittele edessäsi tuopillinen vaaleaa olutta. Keskeltä tuoppia näet helposti oluen läpi. Oluen pinnalle kuitenkin muodostuu valkoinen vaahto. Vaikka vaahto on täysin samaa olutta kuin muuallakin tuopissa, et näe vaahdon läpi. Tämä johtuu siitä, että valo ei kulje vaahdon läpi, vaan siroaa kohtaamistaan lukuisista olut-kaasu-rajapinnoista. Saman ilmiön voit havaita kiderakenteisen lumen ja puhtaan jään välillä. Myös röntgensäteet siroavat materiaalista. Sironnan suunta ja määrä riippuu materiaalista ja säteilyn energiasta. Sirontaa on myös montaa eri tyyppiä. XRF-laitetta käyttäessäsi tärkeintä on tietää, että säteily ei etene suoraviivaisesti, vaan pieniä määriä säteilyä kulkeutuu myös näytteen ympärille. 

8. Röntgensäteily: 

   Röntgensäteily on sähkömagneettista säteilyä, joka sijoittuu energialtaan (ja aallonpituudeltaan) UV-säteilyn ja gammasäteilyn väliin. Sillä on siis enemmän energiaa kuin UV-säteilyllä, mutta vähemmän kuin gammasäteilyllä. Myös näkyvä valo on sähkömagneettista säteilyä, energialtaan UV-säteilyä pienempää

9. . Röntgensäteily ei siis ole hiukkassäteilyä. Röntgensäteily on ionisoivaa säteilyä, joka on vuorovaikutuksessa aineen kanssa absorption ja erilaisten sirontailmiöiden välityksellä. Röntgensäteilyä voidaan tuottaa röntgenputken avulla (kuten nykyaikaisissa XRF-laitteissa) tai ionien avulla. 

Moniko termi oli tuttu ennestään? 😄