Radyo dalgaları

Radyo dalgaları, radyo frekansı ile gerçekleşen elektromıknatıssal dalgalardır. Tel gibi somut bağlantılar kullanmadan, atmosfer içerisinde veri taşınmasına olanak tanırlar. Radyo dalgalarını diğer elektromıknatıssal dalgalardan ayıran özellikleri nisbî olarak uzun dalgaboylarıdır.

Kızılötesi ışınların önemli kullanış yerleri son yıllarda yaygınlaşmıştır. Pek çok maddenin kimyasal analizi bu tür ışınların yardımıyla gerçekleştirilmektedir. Özellikle II. Dünya Savaşı'nda yansıyıp gelen kızılötesi ışınların görünür hâle getirilmesiyle karanlıktaki cisimler fark edilmiştir. Bu tür ışınların ısı etkisini kullanan fırınlar ve cilt hastalıkları tedavisinde kullanılan lambalar yapılmıştır. Geliştirilen yeni hassas filmlerle ışık vermeden sıcak cisimlerin fotoğrafını çekmek mümkün olmaktadır. Bu tür fotoğraflar gün ışığında olabildiği gibi karanlıkta da çekilebilir. Özellikle askerî sahada kullanılması, gün geçtikçe artmaktadır.
 

Radyo frekansı

Radyo frekans yayıncılıkta bir bilgi sinyali ile modüle edilmiş olan taşıyıcı sinyal anlamına gelir. Ancak, bu isim zamanla modüle edilsin, edilmesin, yüksek frekans anlamına da kullanılmaya başlanmıştır.

 

İçindekiler

 

Modülasyon

Yayıncılıkta ses, görüntü ve data gibi bilgiler daha yüksek frekanslı bir elektromanyetik dalga yardımıyla yayınlanırlar. Yüksek frekanslı dalgaya radyo frekans denilir. Bu dalga RF kısaltmasıyla gösterilir. (RF yardımıyla taşınan bilgi de ses ise AF, görüntü ise VF kısaltmasıyla gösterilir.)

RF bir vericide oluşturulur, modüle edildikten, mikser ve yükselteçlerden geçtikten sonra yayınlanır; yani alıcılara gönderilir. Yayın ;
 

1. Yer vericileri ile yapılan karasal yayıncılık,

2. Yayın uydularıyla yapılan uydu yayıncılığı (DBS)

3. Kablo yardımıyla yapılan kablo yayıncılığı

olabilir. Genellikle, antenden yayınlanan RF dalga olarak, kablodaki RF ise sinyal olarak nitelendirilir.

RF hızı

RF hızı boşlukta ışık hızına eşittir.

Madde içinde ise hız, maddenin dieletrik özelliğine veya manyetik geçirgenliğine bağlı olarak biraz daha düşük olabilir.

Burada єb ve μb bağıl dielektrik katsayısını ve manyetik geçirgenliği göstermektedir.Yayıncılıkta kullanılan kablolarda genellikle RF boşluktakinin % 70 - 80 i kadar bir hıza sahiptir. Kablo üreticileri bu faktörü veya dielektrik bağıl katsayısını verirler.

RF sinyalinin frekans ve dalga boyu

RF için  frekans spektrumu kuramsal olarak sonsuz sayılabilir. Yani her frekansta RF sinyali olabilir. Ancak, uygulamada frekans yükseldikçe bu sinyalleri üretmek güçleşmekte, ayrıca gerek atmosfer ve gerekse kabloların sınırlayıcı etkileri sebebiyle bu spektrumun ancak bir bölümünden yararlanılmaktadır.


Dalga boyu  ile frekans arasında şu ilişki vardır.

Boşlukta,

Burada f ile frekans, λ ile de dalga boyu gösterilmiştir. Frekans birimi hertz (Hz.) dalga boyu birimi ise metredir. (m.)

Madde içinde ise

Burada c boşluktaki hız, v madde içindeki hız, λ dalga boyu ve f de frekanstır. MKS sisteminde birimler hız için m/s, dalga boyu için m., ve frekans için de Hz. dir. Hz. birimini üst katları, 103 Hz. için khz., 106 için Mhz.. ve 109 için de GHz.dir.

Yukarıdaki ilişkilerden dielektrik madde içinde hız azalırken, dalga boyunun da kısaldığı görülmektedir. Buna karşılık frekans boşlukta ve dielektrik madde içinde aynıdır.

Yayıncılıkta kullanılan frekanslar

Yayıncılıkta kullanılan RF sinyalleri uluslararası anlaşmalarla saptanmıştır.

Kullanım alanları karasal radyo ve televizyon yayıncılığının yanı sıra, uydu yayıncılığı, kablo yayıncılığı, halk bandı telsiz, navigasyon (hava trafik), navigasyon (deniz trafik), radyo link vb. çeşitli alanları kapsamaktadır.

Yayıncılıkta kullanılan bantlar tabloda gösterilmiştir. Tabloda yer alan VHF ya da UHF gibi kısaltmalar bandın kullanım alanından bağımsız olarak, bantlara verilen isimlerdir. Mesela VHF (very high frequency) 30-300 MHz. arasını, UHF (ultra high frequncy) 300 Mhz.-3 GHz. arasını ifade etmektedir.

Milli servet değerlendirmesi

Yayıncılık ve elektromanyetik dalgalarla yapılan her türlü iletişimin büyük bir süratle artması, fakat kullanılabilen RF spektrumunun aynı kalması bu spektrumun milli servet (ulusal zenginlik) olarak değerlendirilmesine yol açmaktadır. Hemen hemen her ülkede, yayına tahsis edilen bantlar dolmakta ve yeni yayıncılara uygun RF bulmak giderek zorlaşmaktadır. Bu durum Türkiye'de de en fazla büyük kentlerdeki FM radyo yayıncılarını sıkıntıya sokmaktadır. Ayrıca, çeşitli hizmetlere tahsis edilen frekansların uluslararası kongrelerde saptanması sırasında anlaşmazlıklar çıkmaktadır. Bu sebepten, frekans spektrumu da tıpkı su ya da yer altı kaynakları gibi titizlikle korunması gereken bir kaynak olarak düşünülmelidir.

Örnek (İletken içinde RF)

UHF bandı 24.kanalda yayın yapan bir televizyon vericisinin yayınladığı RF sinyalin frekansı 494-502 MHz. arasındadır (yaklaşık 500 MHz..). Bu sinyal bağıl dielektrik sabiti 1.44 olan bir kablo içinden geçerken, hızı ve dalga boyu şu şekilde hesaplanır:

 

Heinrich Rudolf Hertz

Heinrich Rudolf Hertz
Alman fizikçi
Doğum 22 Şubat 1857(1857-02-22)
Hamburg, Alman Konfederasyonu
Ölüm 1 Ocak 1894 (36 yaşında)
Bonn, Alman İmparatorluğu

 

Heinrich Rudolf Hertz (22 Şubat 1857, Hamburg - 1 Ocak 1894, Bonn), Alman fizikçi.


Berlin Üniversitesi'nde Helmholtz ve Kirchoff'un yönetimi altında fizik çalıştı. 1885'de Karlsruhe Üniversitesi'nde Fizik Profesörü unvanını aldı. Orada, 1888'de kendisinin en önemli başarısı olan radyo dalgalarını keşfetti. 1889'da Bonn Üniversitesi'nde fizik profesörü olan Rudolf Clausius'un yerine geçti. Katot ışınlarının belli metal filmlerden geçişini içeren deneyleri, katot ışınlarının parçacık olmaktan çok dalga tabiatlı oldukları sonucu doğurdu. Radyo dalgalarının keşfi, oluşumlarının gösterilmesi ve hızlarının tayini Hertz'in çok sayıdaki başarılarından bazılarıdır. Bir radyo dalgasının hızının ışık hızı ile aynı olduğunun bulunmasından sonra, Hertz, radyo dalgalarının ışık dalgaları gibi yansıma, kırılma ve girişim yapabildiklerini gösterdi. Kısa yaşamı boyunca bilime birçok katkı yaptı. Saniye başına titreşim olarak tanımlanan hertz, onun ismi ile anılmaktadır. Yapmış olduğu deneylerde laboratuvarlarının bir tarafındaki elektrik kıvılcımının yaymış olduğu manyetik dalganın bir tel halka tarafından hissedildiğini gözlemledi. Elektromanyetik ışımının başka bir türü olan radyo dalgalarının varlığını kanıtladı. Işığın toplanıp yansıtıldığı gibi radyo dalgalarının da aynı şekilde işlev gördüğünü gösterdi. Hertz'in yapmış olduğu çalışmalar, Maxwell'in daha önce ortaya attığı, elektromanyetik dalgaların elektrik dalgalarıyla aynı davranışları gösterdiği biçimdeki kuramını kanıtlamış oldu.

Kaynakça

Struan Reid, Patricia Fara, Bilm Adamları Tübitak Yayınları ISBN 9754031010

 

Hertz

Hertz (sembol Hz),frekans (sıklık) birimidir. İsmini Alman fizikçi Heinrich Rudolf Hertz'den alır.
 

Tanım

Hertz ; saniye başına düşen devir sayısını ifade eder. 1 Hertz saniyede bir devir veya 1 MHz saniye başına bir milyon (1,000,000/s) devir şeklinde tanımlanır.

1 Hz = 1 s-1

Bu birim herhangi bir periyodik olaya uyarlanabilir. Mesela; bir insan kalbi 1.2 Hz ile atıyor denebilir. Elektromanyetik dalgaların salınımları, bilgisayar parçaları arasındaki veri akımı ile RAM ve işlemci gibi parçaların hızları MHz (106 Hz) veya GHz (109 Hz) olarak ifade edilir.

Katı Adı Sembol Katı Adı Sembol
100 hertz Hz      
101 dekahertz daHz 10–1 desihertz dHz
102 hectohertz hHz 10–2 santihertz cHz
103 kilohertz kHz 10–3 milihertz mHz
106 megahertz MHz 10–6 mikrohertz µHz
109 gigahertz GHz 10–9 nanohertz nHz
1012 terahertz THz 10–12 pikohertz pHz
1015 petahertz PHz 10–15 femtohertz fHz
1018 egzahertz EHz 10–18 attohertz aHz
1021 zettahertz ZHz 10–21 zeptohertz zHz
1024 yottahertz YHz 10–24 yoktohertz yHz

Salınım veya osilasyon herhangi bir ölçülebilenin, merkezi bir değere (genelde bir denge noktasına) göre veya iki ya da daha fazla durum arasında genellikle zamana göre tekrarlanan değişikliklere verilen addır. Salınım, bir denge noktası etrafındaki ya da iki veya daha fazla durum arasındaki bazı ölçüerin zaman içinde tekrarlanan değişimidir. Belli başlı örnekleri arasında sarkaç ve alternatif akım sayılabilir. Titreşim terimi de bazen sınırlı olarak mekanik salınımları tarif etmekte kullanılsa da bazen salınım ile eş anlamda kullanılır.

Radyasyon(Işınım)

Fizikte radyasyon, enerjik parçacıkların veya enerjik dalgaların, bir vakumun içerisinden veya bu parçacık veya dalgaların propagasyonlarına gerek duymayan, madde içeren bir ortamdan geçmesi olayıdır. Su dalgaları veya ses dalgaları gibi, kitle dolu bir ortamın dalgaları, bu anlamda genel olarak bir radyasyon formu olarak addedilmez. Radyasyon, sıradan bir kimyasal maddeyi iyonize edip etmemesi durumuna göre, iyonize eden veya iyonize etmeyen şeklinde gruplandırılabilir. Radyasyon kelimesi genelde yaygın dilde iyonize eden radyasyona referans olarak kullanılır (x ışınları, gama ışınları) fakat radyasyon terimi aynı zamanda doğru olarak iyonize etmeyen radyasyonu da (radyo dalgaları, mikrodalgaları, ısı veya görünür ışık) ifade eder. Parçacıklar veya dalgalar(dışarıya doğru tüm yönlere),bir kaynaktan ışırlar. Bu durum, her tip radyasyona uygulanabilen, ölçümlerin ve fiziksel birimlerin oluşturduğu bir sisteme yol açar. Radyasyon uzaydan geçtikçe büyüdüğünde ve enerjisi korunduğunda (vakum içerisinde) her tip radyasyonun gücü, kaynağıyla arasındaki mesafe ile ilişkisi olan bir ters kare kuralına uyar.

İyonize eden de etmeyen de radyasyon, organizmalara zararlı olabilir ve doğal çevrede bazı değişikliklere sebep olabilir. Fakat genel olarak, düşük radyasyon güçlerinde bile oluşan iyonlar bile DNA’ya zarar verdiğinden, iyonize eden radyasyon iyonize etmeyene göre yaşayan canlı başına göre depo edilen enerji birimine çok daha zararlıdır. Buna zıt olarak, çoğu iyonize etmeyen radyasyon canlılara sadece depo edilen termal enerji oranına göre zararlıdır ve belli bir sıcaklık yükselişine sebep olmayan düşük güç durumlarında alışılmış olarak zararsız sayılmaktadır. Bazı görüşlere göre ultraviyole radyasyonu, iyonize eden ve etmeyen radyasyonun bazı özelliklerini taşıdığından, orta derecede bir yer işgal eder. Dünya’nın atmosferinden içeriye giren ultraviyole spektrumlarının neredeyse hepsi iyonize etmeyen radyasyon olmasına rağmen, bu radyasyon biyolojik sistemlerdeki çoğu moleküllere daha fazla zarar verir (tıpkı güneş yanığı gibi ısı efektlerinde sebep olduğu gibi). Bu özellikler bile atomları iyonize oldukça yeterli enerjileri kalmadan, kimyasal bağları değiştirmek için olan ultraviyole gücünden kaynaklanmaktadır.

Düşük güce bağlı iyonize ve iyonize olmayan radyasyonun biyolojik sistemlere zarar vermesi sorusu hala çözülmedi. Düşük güçte iyonize etmeyen radyasyonun olası efektleri (ısıtmayan mikrodalgaları ve radyo dalgalarına maruz kalma gibi) hakkındaki karşıtlık hala devam ediyor. Özellikle termal radyasyon kaçınılmaz ve her yerde olduğu için, iyonize etmeyen radyasyonun genel olarak güvenli bir alt limiti olduğu kabul edilir. Buna karşıt olarak, bazı enerji düzeylerindeki bazı maruz kalmaların takdir edilir bir şekilde arka plan radyasyonuna eklenmemesine rağmen, iyonize eden radyasyonun genel olarak tamamen güvenli olmayan bir alt limiti vardır. İyonize eden radyasyonun, bazı tip küçük miktarlarda bazı durumlarda net bir sağlık faydası sağlamasına radyasyon hormezi denir.

3 farklı tipteki radyasyon ışınlarının geçişi
Alfa (α) ışınları kağıt sonrasına nüfuz edemiyor.
Beta (β) ışınları kağıdı geçtikten sonra alüminyum plakadan geçemiyor.
Gama (γ) ışınları ise kağıt, alüminyum ve kurşun plakalardan körelerek geçebiliyor.

Elektromanyetik radyasyonda( burda gösterildiği üzere, bir antenden gelen mikrodalgalar gibi) radyasyon terimi elektromagnetik alanın sonsuz uzaya yayılan ve gücün ters kare yasasına göre yoğunluğu azalan kısmına uygulanır ve bu sayede hayali küresel yüzeyden geçen total radyasyon, çizilen küresel yüzeyin antene olan uzaklığına bağlı olmadan, aynıdır. Elektromagnetik radyasyon, verici etrafındak elektromagnetik alanın uzak alan kısmını içerir.Vericiye yakın 'yakın alan' kısmın parçası, değişen elektromagnetik alanın bir parçasıdır fakat elektromagnetik radyasyon olarak sayılmaz.

 

İçindekiler

 

İyonize eden radyasyon

Yeterince yüksek enerjili radyasyon, atomları iyonize edebilir; bunlar atomların elektronlarını düşürebilir ve iyonları oluşturabilir. Bu durum, bir elektronun bir atomun elektron kabuğundan düşürülmesi ve bir atomun pozitif yükle bırakılması durumunda olur. Canlı hücreler ve daha da önemlisi, bu hücrelerdeki DNA bu iyonizasyon zarar görebileceği için, bu durum artan bir kanser riski ile sonuçlanabilir. Bu sebeple, iyonize eden radyasyon biraz yapay bir nedenle sadece biyolojik hasar için büyük bir potansiyel olan parçacık radyasyonu ve elektromanyetik radyasyondan ayrılır. Tek bir hücre atomlu trilyon yapılmış olsa da, bunların sadece küçük bir kısmı düşük radyasyon güçlerde iyonize olacaktır. Kansere neden olan iyonize olasılığı radyasyonun absorbe dozuna bağlıdır ve radyasyon (eşdeğer doz) tipine ve ışınlanmış veya dokular organizma (etkili doz) ve duyarlılık zarar eğiliminin bir fonksiyonudur.

Kabaca konuşulduğunda, fotonlar ve enerjisi 10 eV den yüksek olan parçacıklar iyonize edebilme özelliğine sahiptirler. Alfa parçacıkları, beta parçacıkları, kozmik ışınlar, gama ışınları ve x ışınlarının hepsinin atomları iyonize edebilecek enerjileri vardır. Buna ek olarak, ayrıca serbest nötronların da maddelerle olan etkileşimlerinin kaçınılmaz bir şekilde bu alt sınırdan daha fazla enerjik olmasından dolayı iyonize edebilirler.

İyonize eden radyasyon radyoaktif maddeler, X-ışın tüpleri, parçacık hızlandırıcılardan kaynaklanır ve ortamda doğal olarak bulunur. Bu görünmez ve insan duyuları ile doğrudan algılanamaz; sonuç olarak, Geiger karşıtları gibi aletler genelde bunların varlıklarını kanıtlamak için gereklidirler. Bazı durumlarda, tıpkı Cherenkov radyasyonu ve radyo-lüminesans durumunda olduğu gibi madde ile etkileşimi üzerine görünür ışık ikincil emisyonuna yol açabilir. İyonize eden radyasyonun tıp, araştırma ve inşaat gibi birçok alanda pratik kullanımı vardır fakat yanlış kullanıldığında bir sağlık tehlikesine sebep olabilir. Radyasyona maruz kalma, canlı doku hasara neden olur; fazla dozlar deri yanıklarına, radyasyon hastalığına ve ölümüne sebep olurken düşük fakat devamlı dozda olan dozlar da kanser tümörlerine ve genetik de hasara sebep olur. Fakat, kesin risk ve kansere sebep olan hücreleri oluşturma şansı hesaplanırken radyasyon, bu hesaplama hala kesin olarak bilinmeyen ve şu anda tahminlerin Japonya'daki atom bombalamasına bağlı nüfus tabanlı olan verilere bağlıdır (ki diğer ülkelerde nüfusa genelleştirilmemelidir). Uluslararası Radyolojik Korunma Komisyonu Kolektif etkin doz epidemiyolojik risk değerlendirmesi için bir araç olarak tasarlanmamıştır: Komisyon, belirsizlik modelleri ve parametre değerlerinin hassas eksikliğinin farkında olduğunu belirtiyor ve bunu kullanmak için uygun risk projeksiyonları olmadığını belirtiyor. "Özellikle, önemsiz tek doz kolektif etkili dozlara göre kanser ölümlerinin sayısının hesaplanması kaçınılmalıdır."

Elektromanyetik radyasyon (EMR) kendi kendine yayılan dalgalar olarak temsil edilir. EMR’ nin birbirine ve aynı zamanda enerji yayılma yönüne dik olan salınım fazında elektrik ve manyetik alan bileşenleri vardır. EMR, dalgaların frekans aralığına uygun olarak sınıflandırılmıştır ve bu türler (artan frekans sırasına göre) şunları içerir: radyo dalgaları, mikro dalgalar, terahertz radyasyonu, kızılötesi radyasyonu, görünür ışık, ultraviyole radyasyonu, x ışınları ve gama ışınları. Bunların içerisinden radyo dalgaları en uzun dalga boyuna (en düşük enerji) ve gama ışınları da en kısa dalga boyuna(en yüksek enerji) sahiptirler. Görünür spektrum ya da hafif frekansları denilen bir küçük pencere, çeşitli organizmaların gözleri tarafından algılanır.

İyonize eden elektro magnetik radyasyon, yaklaşık olarak 10 elektron volt daha büyük enerjili fotonlar içindir. Bir elektro magnetik dalganın (fotonlar) bir atomu veya molekülü iyonize edebilmesi onun frekansına (radyasyon fotonunun enerjisini belirler) bağlıdır. 10 eV yaklaşık olarak 1.6×10−18 juldür ve bu, bir atom veya organik moleküle bir dış elektron tipik bir bağlama enerjisidir. Bu, 2.4 x 1015 Hz’ lik bir frekansa karşılık gelir ve 125 nm (bu, uzak ultraviyolededir) veya daha az bir dalga boyuna denktir.

Ultraviyole radyasyonu: çoğunlukla iyonize etmeyen fakat iyonize eden radyasyona benzer birçok benzerlikteki özellikleriyle

10 nm’den 125 nm’ ye kadar olan iyonize eden dalga boylarının ultraviyoleleri, hava moleküllerini iyonize eder ve bu etkileşim bunların hava tarafından güçlü bir şekilde absorbe edilmesine sebep olur. İyonize UV bu nedenle önemli bir dereceye kadar dünyanın atmosferine nüfuz etmez ve bu nedenle, bazen vakumlu ultraviyole olarak adlandırılır. Uzayda mevcut olsa da yeryüzünde yaşayan organizmalar için bir önemi bulunmuyor, çünkü UV spektrumun bu bölümünün biyolojik önemi yoktur ve zaten yeryüzüne ulaşamazlar.

Yeryüzüne ulaşmayan bazı ultraviyole spektrum iyonize etmeyen cinstendir fakat bu enerjinin tek bir protonunun bile biyolojik moleküllerde elektronik uyarılmaya sebep olmasından dolayı biyolojik olarak zararlıdır ve bu sebeple istenmeyen reaksiyonlar anlamında zarar verirler. Bir örnek de iyonizasyon enerjisi altında 365 nm (3.4 eV) altındaki dalga boylarında, iyonizasyon enerjisinin çok daha altındaki şartlarda, pirimidin dimerlerinin oluşumudur. Bu özellik, ultraviyole spektrumlu gerçek iyonlaşma meydana olmadan, biyolojik sistemlerde iyonize radyasyonun tehlikeleri bazında verir. Buna karşılık, örneğin, kızılötesi mikrodalgalar ve radyo dalgaları gibi görünür ışık ve uzun dalga boylu elektromanyetik radyasyon, zararlı molekül uyarmaya çok az enerjisi olan fotonlardan oluşur ve böylece bu radyasyon, enerji birimi başına çok daha az tehlikelidir.

X ışınları

X ışınları, dalga boyları 10–9 m’den az olan elektromanyetik dalgalardır ( 3x1017 Hz ve 1,240 eV’ den daha büyük). E=hc/λ’ ye göre daha küçük bir dalga boyu daha yüksek bir enerjiye denk gelir.( ‘E’ enerji, ‘h’ Plank sabiti, ‘c’ ışık hızı ve ‘λ’ dalga boyudur). Elektromanyetik dalgaların her bir paketine bir foton denir. Bir X-ışını foton bir atom ile çarpıştığı zaman, atom fotonunun tüm enerjisini emer ve bir üst orbital seviyesine fırlatır fakat eğer foton çok enerjik ise, bu elektronu ve atomu beraber düşürebilir ve atom iyonize olabilir. Genel olarak, daha büyük atomların orbital elektronları arasında daha büyük enerji farkları olduğundan dolayı bu büyük atomlar daha çok x ışını fotonu absorbe edebilir gibilerdir. İnsan vücudundaki yumuşak doku, kemiği oluşturan kalsiyum atomlarına oranla daha küçük atomlardan oluşmuştur ve bu sebepten dolayı ışınları emiliminde bir karşıtlık vardır. X-ray makineleri, özellikle hekimlerin insan vücudunda yapısını incelemek için, kemik ve yumuşak doku arasındaki emilim farkından yararlanılarak tasarlanmıştır.

Gama radyasyonu

Gama radyasyonu, dalga boyları 3x10-11 metreden daha az olan fotonlardan oluşur.( 1019 Hz ve 41.4 keV’ den daha büyük) Gama radyasyon salınımları çürüyen çekirdeğin, alfa veya beta radyasyonundan sonra yaydığı fazla enerjisinden kurtulmak için olan nükleer bir süreçtir. Hem alfa ve beta parçacıklarının bir elektrik yükü ve kütlesi vardır ve böylece yollarındaki diğer atomlar ile etkileşim içine girmeleri oldukça muhtemeldir. Fakat gama radyasyonu, kütlesi ve elektrik yükü olmayan fotonlardan oluşmuştur ve bu sebepten dolayı alfa ve beta radyasyonlarına göre maddenin içerisinden geçerken çok daha uzak yerlere girer.

Gama ışınları, bir maddenin yeterince kalın olan bir tabakasıyla durdurulabilir( kullanılan maddenin yoğunluğunun az veya çok olması önemli değildir ve bu durdurma gücünün alana oranı genelde, fakat tamamen değil, radyasyonun yolunun üzerindeki toplam kütleye bağlıdır. Fakat x ışınlarındaki durumda olduğu gibi, kurşun ve tükenmiş uranyum gibi yüksek atom numaralarına sahip materyaller, (örneğin su ya da beton gibi) daha az yoğun ve daha düşük atom ağırlığı olan malzemelerin eşit kitlesi üzerine %20-%30 arası mütevazı miktarda bir durdurma gücü eklerler.

Alfa Radyasyonu

Alfa parçacıkları helyum 4 çekirdektir( 2 şer proton ve nötron). Yüklerinden dolayı maddelerle çok güçlü bir şekilde etkileşime girerler ve genel hızlarında sadece birkaç santimetre havanın içine girebilirler veya düşük bir maddenin sadece birkaç santimetre içerisine girebilirler (örneğin özel alfa parçacıklarının içeriye girmelerine izin vermek için bir Geiger tüpüne ince mika malzemesi olarak yerleştirilir).Bunun anlamı alfa çürümesinden gelen alfa parçacıkları deriden içeriye girmez ve sonuç olarak altta kalan dokulara zarar vermezler. Bazı alfa parçacıkları kozmik ışınların %10’unu oluşturmaktadır ve bunlar vücuttan ve hatta ince metal tabakalardan içeriye girme yeteneğine sahiptirler. Fakat bunların zararı sadece astronotlaradır çünkü bu parçacıklar Dünya’nın manyetik alanı tarafından saptırılırlar ve ardından atmosfer tarafından durdurulurlar. Alfa yayan radyoizotoplar yutulur olduğunda alfa radyasyonu tehlikelidir. (nefes alındığında veya yutulduğunda).Bu radyoizotopunu, hücrelere zarar veren alfa radyasyonu hassas dokular yakınına getirir. Birim enerji başına, alfa parçacıkları hücreye zarar vermede gama ışınlarına ve x ışınlarına oranla 20 kat daha zararlıdır. Bunun bir tartışması için relatif biyolojik efektifliğe bakınız. Yüksek derecede zehirli alfa yayıcılarının örnekleri radyum, radon ve polonyumdur.

Beta radyasyonu

Beta eksi (β−) radyasyonu enerjik bir elektrondan oluşur. Alfa radyasyonundan daha fazla, gama radyasyonundan daha az iyonize edicidir. Radyoaktif çürümeden kaynaklanan beta radyasyonu birkaç santim plastik veya birkaç santim metal ile durdurulabilir. Bu ancak bir nötron çekirdek içerisindeki bir protona bozunduğunda olur( dışarıya bir beta parçacığı ve anti nötrino bırakır). Linac ivmelendiricilerinden gelen beta radyasyonu çok daha enerjik ve normal beta radyasyonuna göre daha penetre edebilme kapasitesine sahiptir. Bu, bazen yüzeysel tümörleri tedavi etmek için radyoterapide tera pötik olarak kullanılır.

Beta artı (β+) radyasyonu, elektronların anti maddesi olan pozitronların salınımıdır. Bir pozitron materyal içerisindeki elektronların hızlarına yakın hızlara indiği zaman, bu pozitron bir elektronu imha eder ve 511keV’lik iki gama fotonu ortaya salar. Bu iki gama fotonları neredeyse zıt yönlerde yolculuk ederler. Pozitron imhasından kaynaklanan bu gama radyasyonları yüksek enerjili fotonlardan oluşur ve iyonize edicidirler.

Nötron radyasyonu

Nötronlar hızlarına göre sınıflandırılırlar. Nötron radyasyonu serbest nötronlardan oluşmaktadırlar. Bu nötronlar kendiliğinden ya da uyarılmış ya nükleer fizyon sırasında yayılabilirler.

Nötronlar diğer nesneleri veya materyalleri radyoaktif yapabilen tek tip iyonlaştırıcı radyasyonlardır. Bu süreç nötron aktivasyonu olarak adlandırılır ve sağlıksal, akademiksel ve endüstriyel uygulamalarda radyoaktif kaynaklar üretmek için kullanılan temel metottur. Hatta nispeten düşük hızlı termal nötronlar (aslında daha verimli bir yoldur) nötron aktivasyonuna neden olacaktır. Nötronlar, (bir elektron uyarım ile), protonlar ve elektronlar gibi yüklü parçacıklar mutlaka aynı şekilde atomuna iyonize olmazlar çünkü nötronların hiçbir yükü yoktur. Bu onların absorbeleri içerisinden ve sabit olmayan çekirdeklerinden dolayı iyonizasyona sebep olurlar. Bu gibi elektronlar direkt olmayarak iyonize ederler. Belli bir kinetik enerjiye sahip olmayan nötronlar bile direkt olmayarak iyonize ederler ve bu sebepten dolayı da belli bir radyasyon zararları vardır.

Bunlara ek olarak, yüksek enerjili(yüksek hızlı) nötronların bir atomu direk olarak iyonize edebilme özellikleri vardır. Yüksek enerjili nötronların atomların çekirdeklerine yaptığı saldırı ve bu atomu molekül dışına attıkları bir mekanizma vardır( bir veya daha fazla elektronu kimyasal bağlar kırıldığı için arkada bırakırlar ). Ayrıca, çok yüksek enerjili nötronlar nötron spallasyonu veya düşürme sayesinde iyonize eden radyasyona sebep olabilirler ve burada nötronlar etkisi üzerinde atom çekirdeği (özellikle hidrojen çekirdeği) yüksek enerjili proton emisyonuna neden olabilir. Son süreç tıpkı bir bilardo topunun diğerine saldırması gibi olan nötronun protona enerjisini aktarması olayını anlatır. Bu gibi reaksiyonlardan gelen yüklü protonlar ve başka ürünler, direk olarak iyonize edicidir.

Yüksek enerjili nötronlar yüksek miktarda penetre edebilme özelliğine sahiptir ve hava içerisinde çok uzun mesafeler ( yüzlerce hatta binlerce metre) ve tipik katılar içerisinde de belirli mesafeler(birkaç metre) katedebilirler. Bunlar genelde bir metreden daha az mesafelerde bloke edilmek için konsantre su gibi hidrojen bakımına yüksek korumaya ihtiyaç duyarlar. Bir metre inceliğindeki su katmanının efektif koruma olarak kullanıldığı nükleer reaktörler içerisinde tipik bir nötron radyasyonu oluşur.

İyonize etmeyen radyasyon

Madde içerisinden geçerken iyonize olmayan radyasyon parçacıklarının kinetik enerjisi yüklü iyonları üretmek için çok küçüktür. Iyonize olmayan elektromanyetik radyasyon için (aşağıda türlerine bakınız), ilişkili parçacıkların sadece (fotonlar) molekül ve atomların dönme, titreşim ya da elektronik değerlik yapılandırmalarını değiştirmek için yeterli enerjisi vardır. Radyasyonun iyonize etmeyen formunun canlı dokular üzerindeki etkisi daha yeni üstünde çalışılmaya başlanmıştır. Yine de, değişik tiplerdeki iyonize etmeyen radyasyonların canlı dokular üzerinde değişik etkileri olduğu gözlemlenmiştir.

İyonize etmeyen radyasyon bile, iyonizasyon enerjilerine yükseltcek kadar bir ısı depolayabilirse, termal iyonizasyona sebep olabilir. İyonizasyona sebep olabilmek için yalnızca bir parçacığa ihtiyaç duyan bu reaksiyonlar, yalnızca çok daha yüksek enerjilerde olabilirler. Termal iyonizasyonun tanıdık bir örneği tipik ateşin alev iyonizasyonu ve kavurarak pişirme tipinde kızılötesi radyasyonu tarafından kahverengileştirme reaksiyonuna uğrayan yiyeceklerde görülür.

Elektromanyetik Spektrum

İyonize etmeyen elektromanyetik radyasyon Elektromanyetik radyasyon

Elektromanyetik spektrum tüm olası elektromanyetik radyasyon frekanslarının aralığıdır. Bir maddenin elektromanyetik spektrum (genelde sadece spektrum), o maddenin yaydığı veya absorbe ettiği elektromanyetik radyasyonun karakteristik dağılımıdır.

Elektromanyetik radyasyonun iyonize etmeyen iyonize etmeyen kısmı, elektronları atomlardan veya moleküllerden koparmaya ve dolayısıyla iyonize etmeye yeterli enerjiye sahip değildir (birer kuanta veya parçacıklar, bakınız fotonlar). Bunlar radyo dalgalarını, mikrodalgaları, kızılötesini ve bazen de görünür ışığı içinde bulundurur. Ultraviyole ışığın alt frekansları kimyasal değişikliklere sebep olabilir ve iyonizasyona benzer moleküler hasara yol açabilir fakat teknik olarak iyonize etmez. Ultraviyole ışığın yüksek frekansları, bütün x ışınları ve gama ışınları dahil iyonize edicidir.

İyonizasyon oluşumu, tek tek parçacıkların veya dalgaların enerjilerine bağlı olup bunların sayılarına bağlı değildir. Parçacıklardan veya dalgalardan oluşan yoğun bir sel, eğer bu parçacıklar veya dalgalar iyonize edici miktarda bir enerji taşımıyolar is, iyonizasyona sebep olmazlar, termal iyonizasyon süreci sayesinde, bir cismin ısısını atomlar veya moleküllerin küçük parçalarını iyonize etmeye yetecek dereceye çıkarmadıkları sürece (bu, fakat yüksek derecede bir radyasyon yoğunluğuna ihtiyaç duyar).

Ultraviyole ışık

Yukarıda belirtildiği gibi, spektrumun alt tarafı ultraviyole ışınlarıdır (3 eV’den 10 e V’ye kadar) ve iyonize etmeyen türdendirler. Fakat, iyonize etmeyen ultraviyolenin kimyadaki ve buna maruz kalan biyolojik sistemlerdeki etkileri( oksidasyon, mutasyon ve kanser dahil olmak üzere) öyledir ki bazen ultraviyolenin bu kısmı bile bazen iyonize eden radyasyon ile karşılaştırılmaktadır.

Görünür ışık

Işık, veya görünür ışık, sırasıyla 790 to 400 THz frekans aralığına gelen, insan gözünün görebileceği (380-750 nm) dalga boyunda çok dar bir elektromanyetik radyasyonu temsil eder. Daha düz olarak fizikçiler, ışığı görünür olup olmamasına göre, bütün dalga boylarının elektromanyetik radyasyonu olarak nitelendirirler.

Kızılötesi

Kızılötesi ışık (IR), dalga boyu 0.7 ve 300 mikrometre boyunda ve frekans aralığı 430 - 1 THz aralığına gelen, elektromanyetik radyasyondur. IR dalya boyları görünür ışığınkilerden daha uzun fakat mikrodalganınkilerden daha kısadır. Kızılötesi, ‘hissetme’ sayesinde belirli bir mesafeden belirlenebilir. Kızılötesi hissedebilen yılanlar, kafalarındaki bir iğne deliği lens kullanımı sayesinde kızılötesini algılayabilir ve odaklanabilirler. Parlak güneş ışığı, deniz seviyesinde metrekare başına sadece 1 kilovat bir parlama sağlar. Bu enerjinin %53’ü kızılötesi radyasyon, %43’ü görünür ışık ve %3’ü ultraviyole radyasyonudur.

Mikrodalgalar

Mikrodalgalar, dalga boyları 1 milimetreden bir metreye kadar uzanan ve yaklaşık olarak 300 GHz-300 MHz frekans aralığına den gelen elektromanyetik dalgalardır. Bu geniş tanım UHF ve EHF’yi (milimetre dalgaları) içerir, ancak çeşitli kaynaklar farklı sınırları kullanmaktadır. Tüm durumlarda, mikrodalgalar bütün bir süper frekans bandı içerir (3-30 GHx veya 10–1 cm) minimumda, RF mühendisliği ile bazen 1 GHz (30 cm) alt sınırını ve 100 GHz (3mm) üst sınırını koyar.

Radyo dalgaları

Radyo dalgaları, kızılötesi ışığın daha uzun elektromanyetik spektrumda dalga boyuna sahip elektromanyetik radyasyon türüdür. Diğer tüm elektromanyetik dalgalar gibi, onlar da ışık hızında yolculuk ederler. Doğal olarak meydana gelen radyo dalgaları yıldırım ya da belirli astronomik nesneler tarafından yapılır. Yapay üretilen radyo dalgaları sabit ve mobil telsiz iletişimi, yayıncılık, radar ve diğer navigasyon sistemleri, uydu iletişimi, bilgisayar ağları ve sayısız diğer uygulamalar için kullanılır. Radyo dalgalarının farklı frekansları Dünya'nın atmosferinde farklı yayılım özelliklere sahip olup, uzun dalgalar Dünya’nın eğrilik oranında eğilebilir ve Dünya’nın beli bir kısmını tutarlı bir biçimde kaplayabilr. Kısa dalgalar Dünya’nın etrafında, iyonosfer ve Dünya' ya kapalı çoklu yansımalarıyla gezerler. Çok daha kısa dalga boyları viraj veya görüş hattı boyunca çok az ve seyahat yansıtmaktadır.

Çok düşük frekans (VLF)

Çok düşük frekans ya da VLF, sırasıyla 100.000 - 10.000 metre dalga boyuna karşılık gelen 3 kHz ile 30 Hz arasında bir frekans aralığına karşılık gelir. Radyo spektrumunun bu aralıkta kadar bant genişliği olmadığı için, sadece çok basit sinyaller, radyo navigasyon gibi, iletilebilir. Ayrıca myriametre bant veya dalgası dalgaboyları10-1 myriametre (10 kilometre eşit eski bir metrik birim) aralığında olan bant ve dalgalar olarak da bilinir.

Son derece düşük frekans(ELF)

Son derece düşük frekans( ELF), frekansı 3–30 Hz( sırasıyla 108-107) olan radyasyondur. Atmosfer biliminde, bir alternatif tanım olarak genelde 3 Hz-3 kHz arası verilir. Alakalı manyetosfer biliminde, düşük frekanstaki elektromanyetik salınımları (vuruşları ~3 Hz altında olan), ULF aralığındadır ve bu sebepten dolayı da ayrıca ITU Radyo Bantlarından daha farklı olarak tanımlanmaktadırlar.

Termal Radyasyon(ısı)

Termal radyasyon, genellikle Dünya'da karşılaşılan sıcaklıklarda nesnelerin yaydığı kızılötesi radyasyonun bir eş anlamıdır. Termal radyasyon, yalnızca radyasyonun kendisini değildir, aynı zamanda bir nesnenin yüzeyi bir şekilde kara cisim radyasyonu, termal enerji yayar. Bir akkor ampul tarafından yayılan ısı olduğu gibi ortak bir ev radyatörü, elektrikli ısıtıcı ya da kırmızı Kızıl ötesi ışıması, ısı radyasyonuna bir örnektir. Atom, içinde yüklü parçacıkların hareketinden kaynaklı enerji elektromanyetik ışımaya dönüştürüldüğünde, termal radyasyon oluşur.

Yukarıda belirtildiği gibi, düşük enerjili termal radyasyon, sıcaklıkları yeterli yüksek seviyeye çıkaracak miktarda bir termal enerji depoladığında, sıcaklık iyonizasyonuna sebep olabilir. Bunun tipik örnekleri sıradan alevlerde görülen iyonizasyon (plazma) ve yiyecek pişirilirken ki kahvelengileştirme sürecindeki moleküler değişiklikleridir.( kahvelengileştirme, iyonizasyonun büyük bir içeriği ile başlar)

Kara cisim ışıması

Kara cisim ışıması, düzgün bir sıcaklıkta olan bir cismin yaydığı radyasyonun idealize bir spektrumudur . Spektrumun şekli ve cisim tarafından yayılan enerjinin toplam miktarı cismin mutlak sıcaklığının fonksiyonudur. Yayılan radyasyon, Planck'ın radyasyon yasası ile açıklanan, belirli bir frekansta tüm elektromanyetik spektrumu ve radyasyon (güç / birim alan) yoğunluğunu kapsamaktadır. Siyah cisim için verilen belirli bir sıcaklıkta, maksimum radyasyonun yayıldığı bir dalga boyu vardır. Bu yüksek frekanslı radyasyon vücut arttıkça, sıcaklığı daha yüksek frekanslara doğru hareket eder. Kara cisim radyasyonun maksimum olduğundaki sıklığı Wien değiştirme hakları ile verilen ve cismin mutlak sıcaklığın bir fonksiyonudur. Bir kara cisim herhangi bir dalga boyunda herhangi bir sıcaklıkta mümkün olan en yüksek miktarda radyasyonu yayandır. Siyah bir cisim ayrıca herhangi bir dalga uzunluğunda gelen maksimum muhtemel ışımayı absorbe edecektir. Bu sebeple oda sıcaklığında veya altında olan bir kara cisim, tamamen siyah gözükecektir ve bu sebepten dolayı herhangi bir ışığı veya gözle gözükür bir dalga boyundaki ışığı yansıtacak kadar bir radyasyon yaymayacaktır. Teorik olarak, bir siyah cisim, çok düşük frekanstaki radyo dalgalarından x ışınlarına kadar tüm spektrumdaki elektromanyetik radyasyonu yayar ve sürekli bir radyasyon oluşturur.

Keşfi

Dalga boyunun elektromanyetik radyasyonu, ışıktan farklı olarak 19.yüzyılın başlarında keşfedildi. Kızılötesi radyasyonunun keşfi astronom (gökbilimci) William Herschel’e atfedilmiştir. Herschel elde ettiği sonuçları 1800’lü yılların öncesinde Royal Society of London’ da yayınladı. Herschel, Ritter gibi, güneşten gelen ışığın kırınımı için prizma kullandı ve termometredeki sıcaklık artışı ile kızılötesi ışınları tespit etti.

1801 yılında, Alman fizikçi Johann Wilhelm Ritter, prizmadan geçen gümüş klorür preperatlarının mor ışık altındaki gümüş klorürden daha hızlı bir şekilde karardığını belirterek, ultraviyole ışınlarını tanımlamıştır. Ritter’ın deneyleri fotoğrafçılığın en erken habercisiydi. Ayrıca Ritter, UV ışınlarının kimyasal reaksiyona neden olma yeteneğinin olduğunu vurgulamıştır.

Algılanan ilk radyo dalgaları doğal bir kaynaktan algılanmamış, aksine suni olarak ve kasten Alman bilim adamı Heinrich Hert tarafından 1887 senesinde üretilmiştir. Hertz, radyo dalgalarını üretirken radyo frekansı aralığında osilasyonları üretmek için elektrik devreleri kullanmıştır. Bu durum, James Clerk Maxwell tarafından formülize edilmiştir.

Wilhelm Röntgen X ışınlarını keşfetmiş ve bu ışınlara isimlerini kendisi vermiştir. 8 Kasım 1895 yılında Röntgen içi boşaltılmış tüpe yüksek voltaj verdiği sırada kapalı camın yakınında ki bir plaka üzerinde floresan fark etmiştir. Yaklaşık bir ay içerisinde, bize henüz şu zamanlarda anlamlı gelmeye başlayan X- ışınlarının özelliklerini keşfetmiştir.

1896 yılında, Henri Becquerel, siyah kadının içinden geçebilen, belirli minerallerden kaynaklanan ve çekilmemiş fotografik plakanın buğulanmasına sebep olan ışınları keşfetmiştir. Becquerel’ in doktora öğrencisi olan Marie Curie ise bu ışınlara enerjilerini veren bazı belli kimyasal elementleri keşfetmiştir. Marie Curie bu duruma ‘radyoaktivite’ adını vermiştir.

Alfa ışınları/alfa parçacıkları ve beta ışınları/beta parçacıkları, 1899 yılında Ernest Rutherford tarafından basit bir deney ile fark edilmiştir. Rutherford kapsamlı olarak radyon ve uranyum içeren bir maden kaynağı kullanmış ve materyallerin içerisinde ki farklı penetrasyonların kaynağı tarafından üretilen ışınları tanımlamıştır. Bir tür kısa penetrasyon içermektedir ve pozitif yüke sahiptir. Bu türe Rutherford ‘alfa ışınları’ adını vermiştir. Diğer tür ise daha fazla penetrasyon içermektedir ve negatif yüke sahiptir. Bu türe de Rutherford ‘beta ışınları’ adını vermiştir. Bu durum ilk olarak Becquerel tarafından uranyum tuzları ile tespit edilmiştir ve radyasyon olarak ifade edilmektedir. 1990 senesinde, Fransız bilim adamı Paul Villard, üçüncü bir nötr yük bulmuştur ve özellikle radyasyonun penetrasyon türü Radyum’ dan gelmektedir. Villard’ın bu keşfinden sonra Rutherford üçüncü bir radyasyon türü olması gerektiğini düşündü ve , 1903 senesinde Rutherford bu radyasyon türünü oluşturan ışınlara da ‘gamma ışınları’ adını verdi.

Henri Becquerel , beta ışınlarının elektronlardan daha hızlı olduğunu kanıtladı. Rutherford ve Rhomas Royds 1909 yılında alfa parçalarının iyonize olmuş helyum olduğunu ispatladı. Rutherford ve Edward Andrade ise 1914 senesinde gamma ışınlarının aslında X ışınları olduğunu ancak gamma daha kısa bir dalga boyuna sahip olduklarını açıkladı.

Kaynakça

"Radiation".

 

Ayrıca bakınız

  • Modülasyon
 

 

 

Hiçbir yazı/ resim  izinsiz olarak kullanılamaz!!  Telif hakları uyarınca bu bir suçtur..! Tüm hakları Çetin BAL' a aittir. Kaynak gösterilmek şartıyla  siteden alıntı yapılabilir.

 © 1998 Cetin BAL - GSM: +90  05366063183 - Turkiye / Denizli