รังสีเอกซ์ รังสีแกมมา และรังสีนิวเคลียร์

ดร.สมพร จองคำ และ อารีรัตน์ คอนดวงแก้ว

รังสีเอกซ์และรังสีแกมมา เป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า เช่นเดียวกับรังสีแสง แต่มีพลังงานสูงกว่า เมื่อเทียบโดย ใช้ถ่านไฟฉาย ที่มีแรงดันไฟ 1 โวลท์ จึงทำให้หลอดไฟฉายเกิดแสงสว่างได้ รังสีเอ็กซ์ต้องใช้แรงดันไฟถึง 1 แสนโวลท์ และรังสีแกมมาประมาณ 1 ล้านโวลท์

การผลิตรังสีเอ็กซ์ เริ่มจากนักวิทยาศาสตร์เยอรมันชื่อ วิลเฮล์ม คอนราด เร็นท์เก้น ปี ค.ศ. 1895 หรือ พ.ศ. 2438 โดยการเร่ง อนุภาคอิเล็กตรอน จากไส้หลอด ที่เป็นโลหะ ด้วยแม่เหล็กไฟฟ้า ความต่างศักย์สูง เพื่อให้อิเล็กตรอน ที่วิ่งด้วยความเร็วสูง มาชนเป้าที่เป็นโลหะ โดยทั่วไปใช้ทังสะเตน และมีการเปลี่ยนแปลง ชั้นพลังงาน ของอิเล็กตรอน ของทังสะเตน จึงก่อให้เกิดรังสีเอกซ์ แผ่ออกมา

เรารู้จักรังสีเอกซ์ หรือเอกซเรย์ จากโรงพยาบาล เพื่อการฉายภาพอวัยวะภายใน ของร่างกาย เช่น กะโหลก ฟัน กระดูกซี่โครง อวัยวะภายในร่างกาย กระดูกแขน ขา และส่วนต่างๆ ของร่างกาย เมื่อตรวจดูภาพจากแผ่นฟิล์ม แพทย์สามารถบอกความปกติ หรือความผิดปกติ ของอวัยวะภายในเหล่านั้นได้ เรียกว่า การถ่ายภาพโดยรังสีเอกซ์

ส่วนรังสีแกมมา เกิดจากการสลายตัว มาจากนิวเคลียสของอะตอมธาตุที่เป็นไอโซโทปรังสี หรือที่เราเรียกกันว่า สารกัมมันตรังสี เช่น สารโคบอลต์-60 ที่ให้รังสีแกมมาออกมา เพื่อนำไปใช้ รักษาโรคมะเร็งในโรงพยาบาล สารกัมมันตรังสี นอกจากจะสลายตัว ให้รังสีแกมมาแล้ว ยังสามารถสลายตัวให้รังสีอื่นได้อีก เช่น รังสีอัลฟา รังสีบีตา รังสีโปรตอน และรังสีนิวตรอน เป็นต้น ซึ่งเรียกกันโดยรวมว่า “รังสีนิวเคลียร์”

รังสีแกมมาเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า จึงไม่มีมวลหรือน้ำหนัก แต่มีรังสีหลายชนิด ที่มีมวล เช่น รังสีอัลฟา บีตา โปรตอน และนิวตรอน เราจึงเรียกว่า เป็นอนุภาค ซึ่งแปลตรงตัว หมายความว่า เม็ดเล็กๆ คำว่า นิวเคลียร์ เป็นคำคุณศัพท์ของ นิวเคลียส ซึ่งเป็นแกนกลาง ของอะตอม หรือปรมาณู โดยมีอนุภาคอิเล็กตรอน เป็นบริวาร วิ่งล้อมรอบ อะตอมหรือปรมาณู เป็นหน่วยที่เล็กที่สุด ที่แสดง สมบัติของธาตุ เช่น อะตอมของไฮโดรเจน เป็นธาตุหมายเลข 1 อะตอมของฮีเลียม ธาตุหมายเลข 2 อะตอมของลิเทียม ธาตุหมายเลข 3 คาร์บอน หมายเลข 6 และธาตุที่หนักที่สุดที่พบบนโลก คือ ธาตุยูเรเนียม หมายเลข 92 ธาตุหมายเลข 93 ถึง 110 เป็นธาตุที่นักวิทยาศาสตร์ได้ผลิตขึ้นมา

ภายในอะตอมที่มีอิเล็กตรอนวิ่งอยู่รอบนอก ส่วนแกนกลางจะเป็นนิวเคลียส ซึ่งเป็นที่อยู่ของอนุภาคเล็ก 2 ชนิด คือ โปรตอนที่มีประจุไฟฟ้าเป็นบวก และนิวตรอนที่ไม่มีประจุไฟฟ้า เมื่อมีอนุภาค หรือรังสีจากภายนอก วิ่งมาชนนิวเคลียสของอะตอม จะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในนิวเคลียส เนื่องจากพลังงานเพิ่มขึ้น จึงมีการคายพลังงานออกมา ในรูปของสารกัมมันตรังสี ได้แก่ การคายรังสีอัลฟา บีตา แกมมา และอื่นๆ ที่เรียกว่ารังสีนิวเคลียร์ รังสีนิวเคลียร์ทุกชนิด สลายตัวออกมาจากนิวเคลียส วิ่งออกมาด้วยความเร็วสูง จึงมีพลังงานสูง อยู่ในระดับสูงกว่าล้านอเล็กตรอนโวลท์ ซึ่งมักเป็นอันตรายต่อร่างกายมนุษย์ เมื่อร่างกายได้รับรังสีเหล่านี้เข้าไปในปริมาณสูง