Ionisoiva säteily on eräänlainen energian muoto, jota säteilevät kemialliset alkuaineet tai yhdisteet, joilla on epävakaa sähkövaraus, joka voi olla joko positiivinen tai negatiivinen. Säteilevät sähköisesti varautuneet hiukkaset tunnetaan joko alfahiukkasina, beetahiukkasina tai gammasäteinä, ja jokaisella säteilyllä on erilaisia ominaisvaikutuksia. Jotkut luonnon raskaat elementit, kuten uraani, torium ja radium, aiheuttavat luonnollisesti näitä vaikutuksia, ja näiden materiaalien läsnäolo tai läheisyys suhteessa ihmiskehoon voi olla haitallista ihmisten terveydelle. Tämä johtuu siitä, että ionisoivaa säteilyä esiintyy yleensä säteilyn spektrillä, jossa se on vastuussa paljon korkeammista energiapäästöistä kuin ionisoimaton säteily, kuten radioaaltojen lähetykset.
Ionisoimattoman säteilyn muotoja, joita pidetään suhteellisen turvallisina kontrolloidulla altistuksella, ovat näkyvän valon aallot, mikroaaltoenergia ja infrapunavalo, kuten leivänpaahdin leivän lämmittämiseen. Näillä säteilymuodoilla on erittäin pitkät aallonpituudet verrattuna ionisoivaan säteilyyn, ja ne joko menettävät tehonsa nopeasti etäisyyden kuluessa tai voivat heijastua helposti pinnalta. Ionisoivan säteilylle altistumisen vaara johtuu suurelta osin sen kuljettamista korkeataajuisista aalloista, jotka voivat tunkeutua jossain määrin useimpiin materiaaleihin ja muuttaa niiden kemiallista rakennetta hajottamalla normaalit kemialliset sidokset.
Yleisesti esiintyvillä ionisoivan säteilyn tyypeillä on erilainen energian vapautumisaste. Tyypillinen yhden atomin tai molekyylin ionisaatioprosessi vapauttaa 33 elektronivoltti energiaa ympäröivälle alueelle, mikä riittää katkaisemaan useimmat kemialliset sidokset. Tätä energian vapautumistasoa pidetään erityisen tärkeänä, koska se kykenee katkaisemaan siteet hiiliatomien välillä, joihin kaikki maapallon elämänmuodot perustuvat.
Alfahiukkasten päästöt, joissa on mukana kaksi protonia ja kaksi neutronia, syntyvät sellaisista radioaktiivisista elementeistä, kuten radon, plutonium ja uraani. Ne ovat suurimpia massa -ionisoivan säteilyn hiukkasia, mikä tarkoittaa, että ne eivät voi matkustaa kauas ennen kuin este pysäyttää ne. Niiltä puuttuu energia tunkeutua ihmisen ihon ulkokerroksiin, mutta ilman tai veden kautta nieltynä ne voivat aiheuttaa syöpää.
Beetahiukkassäteily tuotetaan atomien ytimessä olevista vapaista hiukkasista, jotka muistuttavat elektroneja. Näiden hiukkasten massa on paljon pienempi kuin alfahiukkasten, ja siksi ne voivat matkustaa pidemmälle. Niitä tuottavat myös harvinaiset alkuaineet, kuten strontiumin, cesiumin ja jodin isotoopit. Beetahiukkasten ionisoivan säteilyn vaikutukset voivat olla vakavia suurina annoksina, mikä johtaa kuolemaan, ja ne ovat yksi ydinaseiden räjäytysten radioaktiivisen laskeuman pääkomponenteista. Pieninä määrinä ne ovat hyödyllisiä syövän hoidossa ja lääketieteellisessä kuvantamisessa. Nämä hiukkaset ovat hyödyllisiä myös arkeologisessa tutkimuksessa, koska epävakaita hiilen elementtejä, kuten hiili-14, voidaan käyttää fossiilisten jäännösten tähän mennessä.
Gammasäteilyä tuottavaa ionisoivaa säteilyä tuottavat gammafotonit, joita usein lähetetään epävakaista atomiytimistä yhdessä beetahiukkasten kanssa. Vaikka gammafotoni on fotonityyppi, joka kuljettaa valoenergiaa kuten normaali näkyvä valo, siinä on 10,000 XNUMX kertaa enemmän energiaa kuin tavallisessa valkoisessa valofotonissa. Näillä päästöillä ei ole massaa kuin alfahiukkasilla, ja ne voivat matkustaa suuria matkoja ennen kuin he menettävät energiavarauksensa. Vaikka gammasäteitä luokitellaan usein röntgensäteisiin, atomin ydin säteilee niitä, kun taas röntgensäteitä säteilee atomien ympärillä olevat elektronikuoret.
Ionisoivan säteilyn määräykset rajoittavat tiukasti gammasäteilylle altistumista, vaikka niitä esiintyy luonnostaan pieninä määrinä ja ne tuottavat kalium-40-isotooppi, joka löytyy maaperästä, vedestä ja elintarvikkeista, joissa on paljon kaliumia. Gammasäteilyn teollisiin käyttötarkoituksiin kuuluu röntgenkuvaus hitsausosien ja metallikomposiittien halkeamien ja aukkojen kartoittamiseksi, kuten lentokoneiden suihkumoottoriturbiinit. Gammasäteilyn säteilyä pidetään ylivoimaisesti vaarallisimpana säteilymuotona eläville olennoille suurina annoksina, ja on oletettu, että jos gammasäde -tähti räjähtää 8,000 valovuoden päässä, se voi tuhota puolet Maan otsonikerros, mikä tekee altistumisesta oman auringon ionisoivalle säteilylle paljon haitallisempaa ihmisten terveydelle.