มารู้จักพื้นฐานการเกิดรังสีกันเถอะ

อนุภาค
คำว่า อนุภาค (particle) มาจาภาษาละตินซึ่งหมายถึง ส่วนเล็ก ๆ (little part) ดังนั้นอนุภาคในความหมายทั่ว ๆ ไป หมายถึงสิ่งที่มีขนาดเล็กมากที่คงทำให้นึกถึงฝุ่นผงที่ตามองเห็นได้ แต่ในทางวิทยาศาสตร์มองว่าอนุภาคเป็นส่วนที่เล็กมากที่ประกอบกันขึ้นมาเป็นสสาร เช่น ผลึก โมเลกุล อะตอม ซึ่งแม้มองไม่เห็นด้วยตาเปล่า แต่ก็อาจมองเห็นได้ด้วยกล้องจุลทรรศน์ กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนหรืออุปกรณ์วิเคราะห์ภาพชนิดต่าง ๆ และที่ยังเล็กลงไปกว่านั้นอีก ซึ่งอนุภาคบางชนิด ก็ยังไม่มีเครื่องมือชนิดใดจับภาพได้โดยตรง เพียงแต่พิสูจน์โดยทางอ้อมได้ว่ามีอยู่จริง

เปรียบเทียบขนาดของอนุภาคที่ล่องลอยอยู่ในอากาศ (หน่วยไมครอน คือ 10-6 เมตร)
อนุภาคในทางเคมีมักนึกถึง โมเลกุล อะตอม และอิเล็กตรอน

ในทางฟิสิกส์มักนึกถึงอนุภาคย่อยของอะตอม (subatomic particle) ซึ่งอาจเป็นอนุภาคมูลฐาน (elementary particle) เช่น อนุภาคที่เป็นองค์ประกอบของอะตอม ได้แก่ อิเล็กตรอน โปรตอน และนิวตรอน หรืออนุภาคที่เชื่อว่าไม่ได้ประกอบขึ้นจากอนุภาคอื่นใดอีก ได้แก่ ควาร์ก เลปตอน และมีซอน

เปรียบเทียบขนาดของอะตอม นิวเคลียสซึ่งประกอบขึ้นจากโปรตอน (p) และนิวตรอน (n) ควาร์ก (q) ซึ่งเป็นองค์ประกอบของโปรตอนและนิวตรอน รวมทั้งแสดงขนาดของอิเล็กตรอน

ในทางนิวเคลียร์จะนึกถึงอนุภาครังสีที่ถูกปลดปล่อยออกมาจากวัสดุกัมมันตรังสี เช่น รังสีแอลฟา (นิวเคลียสของอะตอมฮีเลียม) รังสีบีตา (อิเล็กตรอนหรือโพซิตรอน) นิวตรอนอิสระที่เคลื่อนที่

รังสีชนิดก่อไอออน (ionizing radiation)
รังสีที่เป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าหรืออนุภาครังสีใด ๆ ที่มีพลังงานสูงเพียงพอจนสามารถทำให้อะตอมหรือโมเลกุลในตัวกลางที่รังสีผ่านไป เกิดการแตกตัวเป็นไอออนได้ทั้งโดยทางตรงหรือโดยทางอ้อม ได้แก่ รังสีที่ปล่อยออกมาจากดวงอาทิตย์ (รังสีคอสมิก) รังสีจากวัสดุกัมมันตรังสี และจากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์พลังงานสูง (เครื่องเอกซเรย์ หรือ เครื่องเร่งอนุภาค) เป็นต้น
รังสีชนิดก่อไอออนที่สำคัญคือ รังสีแอลฟา รังสีบีตา รังสีแกมมา รังสีเอกซ์ อนุภาคนิวตรอน อิเล็กตรอนที่มีความเร็วสูง โปรตอนที่มีความเร็วสูง รังสีเหล่านี้ อาจทำให้เกิดอันตรายต่อเนื้อเยื่อของสิ่งมีชีวิต โดยเฉพาะอาจทำความเสียหายแก่ดีเอ็นเอ อันเป็นสาเหตุของการกลายพันธุ์

รังสีอัลตราไวโอเลตพลังงานสูง ๆ รังสีเอกซ์ และรังสีแกมมมา ซึ่งอยู่ทางด้านขวาของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า จัดเป็นรังสีชนิดก่อไอออน

รังสีอัลตราไวโอเลตและแสงที่ตามองเห็น เป็นรังสีชนิดคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ที่มีพลังงานต่ำกว่ารังสีที่กล่าวข้างต้น สามารถทำให้โมเลกุลแตกตัวเป็นไอออนได้เพียงบางชนิด เช่น รังสีอัลตราไวโอเลตมีผลทำให้เซลล์ผิวหนังเกิดอาการไหม้เกรียมได้ และแสงมีผลต่อสารประกอบ ที่ใช้เคลือบบนฟิล์มถ่ายรูป หรือต่อโมเลกุลบางชนิดในพืช ที่ทำหน้าที่เกี่ยวกับการสังเคราะห์ด้วยแสง (photosynthesis) ได้ สำหรับคลื่นไมโครเวฟและคลื่นวิทยุนั้นไม่ใช่รังสีชนิดก่อไอออน
เนื่องจากรังสีชนิดก่อไอออนมีมากมายหลายชนิดทั้งที่เป็นอนุภาคที่มีประจุบวก ประจุลบ หรือไม่มีประจุเลย หรืออีกหลายชนิดที่เป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งมีระดับพลังงานที่แตกต่างกัน ดังนั้นอันตรกิริยาของรังสีชนิดก่อไอออนต่อสสารจึงมีหลายแบบ ได้แก่ ปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริก (photoelectric effect) ปรากฏการณ์คอมป์ตัน (Compton effect) แพร์โพรดักชัน (pair production) เบรมส์ชตราลุง (bremsstrahlung) และการจับยึดนิวตรอน (neutron capture) เป็นต้น

รังสีแอลฟาและบีตา เป็นอนุภาคที่มีประจุ จะมีอันตรกิริยากับสสารที่รุนแรง และทำให้เกิดการแตกตัว เป็นไอออนได้โดยตรง โดยเฉพาะรังสีบีตา ทำให้เกิดรังสีเบรมส์ชตราลุงได้ด้วย ส่วนนิวตรอน ซึ่งไม่มีประจุ จะมีอันตรกิริยารุนแรงน้อยกว่า ทำให้เกิดการแตกตัวเป็นไอออน ได้โดยอ้อม แต่การไม่มีประจุ กลับทำให้ทะลุทะลวงสสารไปได้มากกว่า

รังสีชนิดก่อไอออนสามารถนำมาใช้ประโยชน์ได้หลายประการ ยกตัวอย่างในทางการแพทย์ เช่น การฉายเอกซเรย์ การรักษามะเร็ง ในทางอุตสาหกรรมมีการใช้รังสีเอกซ์หรือรังสีแกมมาในการถ่ายภาพรังสี (radiography) ในการตรวจสอบความบกพร่องของวัสดุ เช่น รอยรั่วของท่อส่งน้ำมัน ความผิดปกติภายในหอกลั่นน้ำมันปิโตรเลียม ใช้วัดระดับของเหลว ใช้วัดความหนาในกระบวนการผลิตกระดาษ ใช้ตรวจควันจากการเกิดเพลิงไหม้ เป็นต้น