รังสีแกมมา

GAMMA RAY รังสีแกมมา ฟิสิกส์ ม.6 เสนอ อาจารย์ไพโรจน์ ขุมขำ จัดทำโดย นายอิสรา ทับแผลง เลขที่ 2 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 6 โรงเรียนชาติตระการวิทยา

คำนำ สมุดเล่มเล็กนี้จัดทำขึ้นเพื่ อเป็นส่วนหนึ่งของรายวิชาฟิสิกส์ เพื่ อให้ศึกษา หาความรู้ในเรื่ องรังสีแกมมา โดยมีเนื้ อหาเกี่ยวกับรังสีแกมมา การประยุกต์ใช้งาน การถนอมอาหารและการแพทย์ กล้องโทรทรรศน์รังสี แกมมาและอันตรายจากการใช้คุณภาพของรังสีและแบบฝึกหัดท้ายบท เพื่ อ ให้ได้ศึกษาอย่างเข้าใจและเป็นประโยชน์ต่อการศึกษา ผู้จัดทำหวังว่าการจัดทำสมุดเล่มเล็กเล่มนี้จะมีข้อมูลที่เป็นประโยชน์ ต่อผู้ที่ได้ศึกษา ผู้จัดทำ นายอิสรา ทับแผลง

สารบัญ เนื้ อหา หน้า รังสีแกมมา 1 1.รังสีแกมมา 2.การประยุกต์ใช้งาน 2 3.การถนอมอาหารและการแพทย์ 4.กล้องโทรทรรศน์รังสีแกมมาและอันตรายจากการใช้ 3 5.คุณภาพของรังสี 4 แบบฝึกหัดท้ายบท เฉลย 5 6 7

รังสีแกมมา รังสีแกมมา (อังกฤษ: GAMMA RADIATION หรือ GAMMA RAY) มี สัญลักษณ์เป็นตัวอักษรกรีกว่า Γ เป็นคลื่ นแม่เหล็กไฟฟ้าชนิดหนึ่ง ที่มีช่วง ความยาวคลื่ นสั้นกว่ารังสีเอกซ์ (X-RAY) โดยมีความยาวคลื่ นอยู่ในช่วง 10(ยกกำลัง-13) ถึง 10(ยกกำลัง-17) หรือคลื่ นที่มีความยาวคลื่ นน้อยกว่า 10(ยกกำลัง-13) นั่นเอง รังสีแกมมามีความถี่สูงมาก ดังนั้นมันจึงประกอ บด้วยโฟตอนพลังงานสูงหลายตัว รังสีแกมมาเป็นการแผ่รังสีแบบ IONIZATION มันจึงมีอันตรายต่อชีวภาพ รังสีแกมมาถือเป็นคลื่ นแม่เหล็ก ไฟฟ้าที่มีพลังงานสูงที่สุดในบรรดาคลื่ นแม่เหล็กไฟฟ้าชนิดต่าง ๆ ที่เหลือ ทั้งหมด การสลายให้รังสีแกมมาเป็นการสลายของนิวเคลียสของอะตอม ในขณะที่มีการเปลี่ยนสถานะจากสถานะพลังงานสูงไปเป็นสถานะที่ต่ำกว่า แต่ก็อาจเกิดจากกระบวนการอื่ น การค้นพบ การค้นพบรังสีแกมมา โดย พอล อูริช วิลลาร์ด (PAUL ULRICH VILLARD) นักฟิสิกส์ฝรั่งเศส วิลลาร์ด ค้นพบรังสีแกมมาจากการศึกษา กัมมันตภาพรังสีที่ออกมาจากเรเดียม ซึ่งถูกค้นพบมาก่อนแล้วว่าบางส่วน จะเบนไปทางหนึ่ง เมื่ อผ่านสนามแม่เหล็กบางส่วนจะเบนไปอีกทางหนึ่ง กัมมันตภาพรังสีทั้งสองประเภทนี้ คือ รังสีแอลฟา และรังสีบีตาโดยทั่วไป รังสีแกมมาที่แผ่ออกมาจากนิวเคลียสของอะตอมที่ไม่เสถียรนั้น มักจะมีค่า พลังงานที่แตกต่างกันไปตามแต่ละชนิดของไอโซโทป ซึ่งถือเป็น คุณลักษณะประจำไอโซโทปนั้น ๆ 1

การประยุกต์ใช้งาน ในปัจจุบันถึงแม้ว่ารังสีแกมมาจะไม่เป็นที่รู้จักและใช้งานอย่างแพร่ หลายทั่วไปในปัจจุบัน เหมือนอย่างคลื่ นแม่เหล็กไฟฟ้าชนิดอื่ น ๆ ที่คน ทั่วไปมักรู้จักกันดี เช่น คลื่ นวิทยุ คลื่ นไมโครเวฟ หรือแม้แต่รังสีเอกซ์ ที่มี ความคล้ายคลึงกับรังสีแกมมาที่สุดแล้ว เนื่ องจากการใช้ประโยชน์ของรังสี แกมมา ไม่ค่อยได้เข้ามามีบทบาทในชีวิตประจำวันของผู้คนเท่าไร ส่วน ใหญ่มักจะใช้ในงานวิจัยและอุตสาหกรรมอื่ น ๆ ที่ไม่ค่อยเป็นที่รู้จักอย่าง แพร่หลาย แต่คุณสมบัติพิเศษของมันในเรื่ องของพลังงานที่สูงกว่าคลื่ น ชนิดอื่ น ๆ จึงทำให้สามารถใช้ประโยชน์ได้ในงานต่าง ๆ ดังต่อไปนี้ เทคโนโลยีพันธุกรรม (GENETIC TECHNOLOGY) รังสีแกมมาใช้ในการเหนี่ยวนำให้เกิดการกลายพันธุ์ในสิ่งมีชีวิต เพราะมันมีพลังงานสูง ก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงกับดีเอ็นเอ โดยปกติสาร พันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตมีหน้าที่ควบคุมลักษณะต่าง ๆ ของสิ่งมีชีวิต เมื่ อ เซลล์ที่มีการเปลี่ยนแปลงสารพันธุกรรมจะทำให้เกิดหน่วยพันธุกรรมที่ เปลี่ยนแปลงไป เช่น สีของดอก รูปลักษณะของลำต้น ใบ เป็นต้น 2

การถนอมอาหาร เทคโนโลยีการถนอมอาหารนั้นมีหลากหลายวิธี โดยสาระสำคัญ ทั้งหมดอยู่ที่การพยายามฆ่าเชื้ อโรคไปจากอาหารและ/หรือป้องกันไม่ให้ เชื้ อโรคเจริญเติบโตอยู่ได้ โดยทั่วไปแล้วการใช้ความร้อนเป็นวิธีที่ธรรมดา สามัญและนับได้ว่าเป็นวิธีที่ค่อนข้างได้ผลมาก หากเพียงแต่การใช้ความ ร้อน เป็นการบีบบังคับว่าอาหารนั้นจำเป็นที่จะต้องสุกจึงจะถนอมไว้ได้ เพื่ อตัดปัญหานี้ การใช้ฉายรังสีจึงเป็นทางเลือกที่ดีกว่า เนื่ องจากการฉายรังสีที่มีพลังงานสูง เช่นรังสีแกมมานี้ จะไปทำลายเซลล์ สิ่งมีชีวิต ร่วมไปถึงสารพันธุกรรมต่าง ๆ ทำให้เซลล์สิ่งมีชีวิตต่าง ๆ ตาย โดยที่ไม่กระทบกระเทือนกับอาหาร ถึงแม้ว่าการดูดซึมรังสีของอาหารจะ ทำให้เกิดความร้อนขึ้นมาเล็กน้อย แต่สิ่งนั้นก็ก่อให้เกิดความผิดเพี้ยนของ รสชาติอาหารไปเพียงเล็กน้อยเท่านั้น อย่างไรก็ตามถึงแม้ว่าการฉายรังสีดูเหมือนจะเป็นหนทางที่ดีในการถนอม อาหาร แต่กลุ่มผู้บริโภคบางส่วนก็มีแนวคิดที่ว่าการฉายรังสีอาจทำให้เกิด ปฏิกิริยาบางอย่างกับอาหารแล้วทำให้เกิดสารที่เป็นพิษต่อร่างกายได้ จึง ทำให้การใช้เทคโนโลยีการฉายรังสีไม่เป็นที่แพร่หลายเท่าใดนัก การแพทย์ ในทางการแพทย์ใช้รังสีแกมมาทำลายเซลล์มะเร็ง ใช้วินิจฉัยโรคใน ร่างกายของมนุษย์ หรือ ศึกษาการทำงานของต่อมไทรอยด์ 3

กล้องโทรทรรศน์รังสีแกมมา เหตุการณ์บางอย่างที่เกิดขึ้นบนเอกภพเช่นการชนกันของดวงดาว หรือหลุมดำ การระเบิดจะก่อให้เกิดรังสีแกมมาที่มีพลังงานสูงมากเดินทาง ข้ามอวกาศมายังโลกของเรา เนื่ องจากชั้นบรรยากาศจะกรองเอารังสี แกมมาจากอวกาศออกไปจนหมดสิ้น รังสีแกมมาเหล่านั้นจึงไม่สามารถทำ อันตรายต่อสิ่งมีชีวิตบนโลกนี้ได้ แต่ก็ทำให้การศึกษารังสีแกมมาที่เกิดจาก เหตุการณ์บนอวกาศไม่สามารถทำได้เช่นกัน จึงมีความจำเป็นที่จะต้อง ศึกษารังสีแกมมาที่มาจากอวกาศเหนือชั้นบรรยากาศเท่านั้น ดังนั้นกล้อง โทรทัศน์รังสีแกมมาจำเป็นที่จะต้องติดตั้งอยู่บนดาวเทียมเท่านั้น อันตรายจากการใชั รังสีแกมมาเป็นรังสีอันตราย การนำรังสีชนิดมาใช้งานต้อง ระมัดระวังเป็นอันมาก โดยเฉพาะการใช้รังสีแกมมาและการเก็บแหล่ง กำเนิดรังสีชนิดนี้ต้องอยู่ในการควบคุมของหน่วยราชการที่เกี่ยวข้องอย่าง เคร่งครัด วัสดุที่ใช้กั้นรังสีชนิดนี้เป็นแผ่นตะกั่วหนา หรือกำแพงคอนกรีต ส่วนจะเป็นวัสดุชนิดใดหรือหนาเท่าไรขึ้นกับการออกแบบเพื่ อใช้งาน เช่น ถ้าใช้สำหรับวิเคราะห์ หรือเครื่ องมือตรวจจับภาคสนามจะบรรจุไอโซโทปที่ ให้รังสีแกมมาในกล่องบุด้วยตะกั่วหนาที่มีหน้าต่างปิดเปิดอย่างมิดชิด ส่วน ในโรงงานฉายรังสีนิยมเก็บแหล่งกำเนิดรังสีแกมมาที่ให้ความแรงรังสีสูงไว้ ในห้องใต้ดินที่มีระบบป้องกันรังสีเป็นอย่างดี แล้วมีระบบกลไกอัตโนมัติ ผลักให้แหล่งกำเนิดรังสีดังกล่าวขึ้นมาในห้องฉายรังสีเมื่ อต้องการใช้งาน วิทยาการทางดาราศาสตร์ วิทยาการทางดาราศาสตร์ใช้รังสีแกมมาวิเคราะห์ อวกาศ ดวงดาว และแกแลกซี เช่นเดียวกับการใช้คลื่ นแม่เหล็กไฟฟ้าอื่ นๆ เพื่ อดูว่าแหล่งใดใน จักรวาลให้รังสีแกมมาออกมา กล้องโทรทัศน์ที่มีเครื่ องตรวจจับรังสีแกมมา ติดตั้งครั้งแรกกับดาวเทียม EXPLORER XI และต่อมาติดตั้งในดาวเทียม CGRO ทำให้การศึกษาโครงสร้างดาว และแกแลกซีได้รายละเอียดมากขึ้น เช่น ดูภาพของดวงอาทิตย์ หลุมดำ หรือดาวนิวตรอนได้ลึกขึ้นซึ่งไม่สามารถ มองเห็นได้จากการถ่ายภาพด้วยคลื่ นแม่เหล็กไฟฟ้าชนิดอื่ น 4

คุณภาพของรังสี ปริมาณรังสีจากรังสีแกมมาเพียงอย่างเดียว ไม่อาจจะอธิบาย คุณสมบัติของลำแสง ได้อย่างสมบูรณ์ จะต้องกล่าวถึงคุณภาพ (QUALITY) ซึ่งก็คือความสามารถของรังสีในการทะลุผ่าน ไปได้ในตัวกลาง คุณภาพ ของรังสีแกมมาบอกได้จากพลังงานของรังสีแกมมา ที่สลายตัวจาก สาร กัมมันตรังสี คุณภาพของรังสีเอกซ์บอกได้จากค่า HALF VALUE LAYER (HVL) พร้อมกับบอกค่า KVP ของหลอดเอกซเรย์นั้น ค่า HVL คือ ความ หนาของวัตถุที่มากั้นรังสีแล้ว ทำให้ปริมาณรังสีลดลงเป็นครึ่งหนึ่งของ ปริมาณรังสีเดิมที่ไม่ได้ผ่านวัตถุใด ๆ ค่าความหนาของแผ่นวัตถุกั้นรังสีซึ่งทำให้ปริมาณรังสีลดลงเป็นครึ่งหนึ่ง ของค่าที่วัดได้ 5

แบบฝึกหัดท้ายบท 1.ข้อใดเป็นสมบัติของรังสีแกมมา ก.เป็นโปรตอน ข.เป็นอิเล็กตรอน ค.เป็นคลื่ นแม่เหล็กไฟฟ้า ง.เป็นนิวเคลียสของอะตอมฮีเลียม 2.จากรูป แสดงอำนาจทะลุทะลวงของรังสี A, B และ C ข้อใดกล่าวถูกต้อง ก.รังสีแกมมา ข.รังสีแอลฟา ข.รังสีบีตา ง.ทั้งสามเป็นคลื่ นแม่เหล็กไฟฟ้า 3.ร้งสีแกมมาสามารถนำมาใช้ประโยชน์ได้ยกเว้นด้านใด ก.การถนอมอาหาร ข.การแพทย์ ค.เทคโนโลยีพันธุกรรม ง.การเกษตร 4.พอล อูริช วิลลาร์ด ค้นพบรังสีแกมมาจากการศึกษากัมมันตภาพรังสีที่ ออกมาจากอะไร ก . รู บิ เ ดี ย ม ข.อัลฟ่า ค.เรเดียม ง.โพแทสเซียม 5.“ธาตุกัมมันตรังสี” คืออะไร ก.เป็นชื่ อเรียกธาตุที่มีสมบัติในการแผ่รังสีได้เอง ข.ปรากฏการณ์ที่ธาตุแผ่รังสีได้เอง ค.เป็นชื่ อเรียกธาตุที่สามารถทำให้แผ่รังสีได้ ง.ปรากฏการณ์ที่เกิดจากการทำให้ธาตุแผ่รังสี 6

แบบฝึกหัดท้ายบท 1.ข้อใดเป็นสมบัติของรังสีแกมมา ก.เป็นโปรตอน ข.เป็นอิเล็กตรอน ค.เป็นคลื่ นแม่เหล็กไฟฟ้า ง.เป็นนิวเคลียสของอะตอมฮีเลียม 2.จากรูป แสดงอำนาจทะลุทะลวงของรังสี A, B และ C ข้อใดกล่าวถูกต้อง ก.รังสีแกมมา ข.รังสีแอลฟา ข.รังสีบีตา ง.ทั้งสามเป็นคลื่ นแม่เหล็กไฟฟ้า 3.ร้งสีแกมมาสามารถนำมาใช้ประโยชน์ได้ยกเว้นด้านใด ก.การถนอมอาหาร ข.การแพทย์ ค.เทคโนโลยีพันธุกรรม ง.การเกษตร 4.พอล อูริช วิลลาร์ด ค้นพบรังสีแกมมาจากการศึกษากัมมันตภาพรังสีที่ ออกมาจากอะไร ก . รู บิ เ ดี ย ม ข.เรเดียม ค.อัลฟ่า ง.โพแทสเซียม 5.“ธาตุกัมมันตรังสี” คืออะไร ก.เป็นชื่ อเรียกธาตุที่มีสมบัติในการแผ่รังสีได้เอง ข.ปรากฏการณ์ที่ธาตุแผ่รังสีได้เอง ค.เป็นชื่ อเรียกธาตุที่สามารถทำให้แผ่รังสีได้ ง.ปรากฏการณ์ที่เกิดจากการทำให้ธาตุแผ่รังสี 7