ما هي الأشعة؟

قصد بكلمة أشعة عادة الأشعة الكهرومغناطيسية. الأشعة الكهرومغناطسية هي طاقة تنتشر في الحيز أو في مواد مختلفة على شكل أمواج. تنطلق الأشعة من مصادر مختلفة مثل الهوائيات، الشمس وغيرها. الأشعة الكهرومغناطيسية هي اندماج بين حقول كهربائية ومغناطيسية، حقول كهرومغناطيسية، تنشأ عن شحنات وتيارات كهربائية. تتحدد الأشعة الكهرومغناطيسية بواسطة مميزات فيزيائية تشمل التردد، طول الموجة وارتفاع الموجة (المسماة السعة). يمكن تمييز الأشعة أيضا بناء على شدة الحقل الكهربائي والحقل المغناطيسي لها اللذان يحددان قدرة الأشعة.  يتم امتصاص الأشعة الكهرومغناطيسية في المواد بوجبات طاقة صغيرة جدا تسمى فوتونات. مثلا، فوتونات الضوء المرئي تُمتص في شبكية العين وتمكّن من الرؤية. يتغير امتصاص الأشعة الكهرومغناطيسية في المواد بناء على صفاتها وخواص المادة.

من المعتاد عرض مجالات ترددات الأشعّة الكهرومغناطيسية على مقياس ترددات يسمى طيف الأشعّة الكهرومغناطيسية.

يقسم طيف الأشعّة الكهرومغناطيسية إلى مجالين رئيسين، بناء على نسبة طاقة الأشعّة الكهرومغناطيسية حسب التردد: أشعّة غير مؤيّنة وأشعّة مؤيّنة. يمثل هذا التقسيم قدرة أو عدم قدرة الأشعّة على التسبب بتغييرات في المبنى الفيزيائي لذرات أو جزيئات مادة.

أشعّة مؤيّنة Ionizing Radiation

مجموعة الترددات العالية في الطيف الكهرومغناطيسي الذي يمر خط حده السفلي في مجال الضوء فوق البنفسجي تُحدد كأشعّة مؤيّنة. الأشعّة الكهرومغناطيسيّة في مجال التردّدات هذا لها قدرة على إحداث تغيير في مبنى الذرات أو الجزيئات بواسطة التأيّن. في هذه الحالة، يتطرق مصطلح التأيّن إلى قدرة الأشعّة الكهرومغناطيسية على نزع إلكترون واحد أو أكثر من الذرات أو الجزيئات. بعد التأيّن، تتحول الذرة إلى أيون له شحنة كهربائية موجبة.

طيف الأشعة المؤيّنة

• مجال الأشعة فوق البنفسجية العالي (UVB وَ UVC).
• مجال أشعة (X (X-ray المسمى أشعة رنتغن على اسم Wilhelm Conrad Röntgen.
• مجال أشعة جاما (gamma ray ϒ). تنتج أشعة جاما من تفكك مواد مشعة.

الأشعة غير المؤيّنة Non Ionizing Radiation

مجموعة الترددات المنخفضة في الطيف الكهرومغناطيسي التي حدها يقع الأعلى في مجال الضوء فوق البنفسجي تُعرف بأنها أشعّة غير مؤيّنة. تجدر الإشارة أن مجال الضوء المرئيّ مشمول في هذا المجال. الأشعّة غير المؤيّنة ليس لها قدرة على إحداث تغيير في مبنى الذرات أو الجزيئات بواسطة التأيّن. من جهة أخرى، قد تؤثر الأشعّة الكهرومغناطيسية غير المؤيّنة على السلوك الإلكتروني للمادة بواسطة الحقول الكهرومغناطيسية لها، حتى دون التأيّن (مثلا، تأثير استقطاب الذرات أو الجزيئات).

طيف الأشعة غير المؤيّنة

• مجال التردّدات المنخفضة جدا [(Extremely low frequency (ELF].
• مجال التردّدات المتوسطة [(Intermediate frequency (IF] – تحدد هذا المجال بواسطة منظمة الصحة العالمية (WHO) ويشمل التردّدات 300Hz-3kHz ومجال يتداخل مع مقطع من مجال الراديو 3kHz-10MHz.
• مجال أمواج الراديو [(Radio Frequency (RF]- يشمل عددا من مجالات الترددات، مثلا، المجال الخلوي ومجال الميكروويف (microwave MW).
• مجال الأشعة تحت الحمراء (infrared (IR- من المعتاد تقسيم هذا المجال إلى عدة مجالات فرعية، تحت حمراء بعيدة، تحت حمراء طويلة، متوسطة وقصيرة.
• مجال الضوء المرئيّ، (visible (VI- المجال الذي تستطيع العين البشرية رؤيته.
• مجال الأشعة فوق البنفسجية (UV)- تجدر الإشارة أن مجال الـ UV ينقسم إلى ثلاثة مجالات فرعية - UVB ،UVA وَ UVC، منها مجال الـ UVA مجود في مجال الأشعة غير المؤيّنة. يصل مجال الأشعة الـ UVA إلى سطح الكرة الأرضية وفي أعقاب كونه مسرطن مؤكد، يوصى بتخفيف التعرض للشمس واستعمال مصافي أشعة. مجال الـ UVB ومجال الـ UVC (اللذين تشملهما الأشعّة المؤيّنة)، يُمتصان كلهما تقريبا في اليونوسفير (وهي الطبقة الأعلى من الغلاف الجوي).

لمزيد من المعلومات حول تقسيم الترددات انظروا إلى جدول نطاقات التردّد للاتحاد الدولي للاتصالات ITU.

التأيّن

يتطرق التأيّن إلى قدرة عمل طاقة، مثل طاقة الأشعّة الكهرومغناطيسية، على نزع إلكترونات من الذرات أو الجزيئات التي تحمل شحنة كهربائية سالبة. يمتاز كل عنصر فيزيائي (ذرة) بمستوى طاقة العتبة للتأيّن. الطاقة الأعلى من طاقة العتبة هذه يمكن أن تسبب إلى تأين الذرات بينما طاقة أقل منها لا تسبب التأيّن. المواد المختلفة لها طاقات عتبة تأين مختلفة. هكذا يمكن أن تكون حالة فيها مستوى طاقة أشعّة كهرومغناطيسيّة معينة لا تكفي للتسبب بتأين مادة معينة، لكنها تستطيع أن تكون مؤينة لمادة أخرى.

قائمة مصادر

• TheFreeDictionary, Medical Dictionary, Search terms: Non-Ionizing Electromagnetic Radiation, Ionizing Electromagnetic Radiation, Ionization.
• Pawel Sowaa, Joanna Rutkowska-Talipskab, Urszula Sulkowskac, Krzysztof Rutkowskid and Ryszard Rutkowski, Ionizing and non-ionizing electromagnetic radiation in modern medicine, Polish Annals of Medicine, Volume 19, Issue 2, August–December 2012, Pages 134–138.
• WHO, what is Ionizing Radiation.
• Australian Government, Australian Radiation Protection and Nuclear Safety Agency, Radiation Basics - Ionising and Non Ionising Radiation.
• Finkenthal D., Greco B., Halsey R., Pena L., Rodecker S., Simms B., Introduction to the Electromagnetic Spectrum, (Editor Finkenthal Daniel), General Atomics, (Periodic Updates).
• Wendell T. Hill, III, Electromagnetic Radiation, 2009.