비이온화 방사선

Non-ionizing radiation
다양한 종류의 전자파 복사

비이온화(또는 비이온화) 방사선은 원자나 분자를 이온화하기에 충분한 에너지(광자 에너지)를 전달하지 않는 모든 유형의 전자파 방사선을 말합니다. 즉, 원자나 [1]분자에서 전자를 완전히 제거하는 것입니다.물질을 통과할 때 하전 이온을 생성하는 대신, 비이온성 전자 복사는 들뜸(전자가 더 높은 에너지 상태로 이동하는 것)에만 충분한 에너지를 가집니다.비이온화 방사선은 건강에 큰 위험이 되지 않습니다.반대로, 이온화 방사선은 비이온화 방사선에 비해 주파수가 높고 파장이 짧으며 심각한 건강상의 위험이 될 수 있습니다. 즉, 이온화 방사선에 노출되면 화상, 방사선 질환, 다양한 종류의 암 및 유전적 손상을 일으킬 수 있습니다.이온화 방사선을 사용하려면 정교한 방사선 방호 조치가 필요하며, 일반적으로 비이온화 방사선의 경우에는 필요하지 않다.

방사선이 "이온화"로 간주되는 영역은 서로 다른 분자와 원자가 서로 다른 에너지에서 이온화되기 때문에 잘 정의되지 않는다.통상적인 정의에 따르면 입자 또는 광자 에너지가 10 전자볼트(eV) 미만인 방사선은 비이온화(non-ionizing)로 간주된다.또 다른 제안된 역치는 물 분자를 이온화하는 데 필요한 에너지인 33개의 전자볼트입니다.지구에 도달하는 태양으로부터의 빛은 대부분 비이온화 방사선으로 구성되어 있는데, 이는 이온화 원자외선이 대기 중의 가스, 특히 산소에 의해 걸러졌기 때문이다.태양으로부터의 남은 자외선은 광화학 및 자유 방사선을 생성하는 [citation needed]수단에 의해 분자 손상(예를 들어 햇볕에 그을림)을 일으킨다.

생체조직을 포함한 물질과의 상호작용 메커니즘

근자외선, 가시광선, 적외선, 마이크로파, 전파 및 저주파 무선 주파수(장파)는 모두 비이온화 방사선의 예입니다.반면 원자외선, X선, 감마선, 방사성 붕괴로 인한 모든 입자 방사선은 이온화된다.가시적이고 가까운 자외선 전자 복사는 광화학 반응을 유도하거나 광화학적인 바니시[2] 노화 또는 맥주의 향미 화합물 분해와 같은 래디칼 반응을 가속화하여 "빛에 젖은 [3]향미"를 생성할 수 있습니다.근자외선은 기술적으로 이온화되지 않지만 일부 분자에서 여전히 흥분하여 광화학 반응을 일으킬 수 있습니다.이는 자외선 광자 에너지에서 분자가 전자적으로 흥분하거나 이온화가 일어나지 않더라도 자유 방사 형태로 촉진될 수 있기 때문입니다.

이온화의 발생은 개개의 입자 또는 파장의 에너지에 따라 달라지며 그 수에 따라 달라지지 않습니다.입자나 파동이 격렬하게 범람하는 경우, 이러한 입자나 파동이 이온화되기 위한 충분한 에너지를 전달하지 않는 한, 열 이온화 과정에 의해 원자나 분자의 작은 부분을 이온화할 수 있을 정도로 물체의 온도를 높이지 않는 한 이온화를 일으키지 않습니다.이 경우, 「비이온화 방사선」도, 이온화 에너지에의 온도 상승에 충분한 열을 축적하면, 열이온화를 일으킬 가능성이 있다.이러한 반응은 이온화 방사선에 비해 훨씬 높은 에너지로 발생합니다. 이온화에는 입자가 하나만 필요합니다.열전리화의 친숙한 예로는 구이식 조리 중 일반적인 화재의 불꽃이온화 및 적외선 방사선에 의해 유발되는 일반적인 식품 내 갈변반응이 있다.

비이온화 방사선의 입자의 에너지는 낮고, 물질을 통과할 때 하전된 이온을 생성하는 대신, 비이온화 전자 복사는 분자와 원자의 회전, 진동 또는 전자 원자가 구성을 변경하기에 충분한 에너지만을 가집니다.이로 인해 열효과가 발생합니다.생체 조직에 대한 비이온화 방사선의 가능한 비열적 영향은 최근에야 연구되었다.현재 논의의 대부분은 휴대 전화와 기지국에서 나오는 비교적 낮은 수준의 무선 주파수(RF) 방사선에 노출되어 "비열적" 효과를 내는 것에 관한 것이다.일부 실험은 비열적 피폭 수준에서 생물학적 영향이 있을 수 있다고 제안했지만, 건강 위험의 생성에 대한 증거는 모순되고 입증되지 않았다.과학계와 국제기구는 일부 분야에서 우리의 이해를 향상시키기 위해 추가 연구가 필요하다는 것을 인정한다.한편,[4][5] 온열 건강에 미치는 영향이 없을 정도로 충분히 낮은 전력에서 RF 방사선에 의해 야기되는 건강상의 악영향에 대한 일관되고 설득력 있는 과학적 증거가 없다는 것이 공통된 의견이다.

건강상의 리스크

다양한 유형의 비이온화 [4][6][5]방사선에 대해 서로 다른 생물학적 영향이 관찰된다.이러한 에너지(UV 및 일부 가시광선 스펙트럼의 상당 부분) 근처의 비이온화 방사선의 상한 주파수는 이온화 방사선과 유사하게 비열 생물학적 손상을 일으킬 수 있다.고주파수에 의한 피해는 인정된 사실이다.[citation needed]논의의 유일한 남은 영역은 훨씬 낮은 주파수(마이크로웨이브, 밀리미터 및 방사선)의 비열적 영향이 건강 위험을 수반하는지 여부이다.

상위 주파수

비이온성 자외선에 노출되는 것은 피부암(특히 비흑색종 피부암), 햇볕에 탄 것, 피부의 조기 노화 및 다른 효과의 위험 요인입니다.비타민 D는 자외선의 생화학적 효과로 인해 생성되기 때문에 가능한 위험에도 불구하고 적절한 용량으로 사람에게 유익하다.비타민 D는 뼈 미네랄화에서 가장 잘 알려진 것과 같이 신체에서 많은 역할을 합니다.

저주파수

비이온화 방사선 위험 신호

비이온화 방사선은 피부암을 일으키는 비이온화 자외선의 잘 알려진 효과 외에도 생체조직에 열에너지를 주입하는 등 화상을 일으킬 수 있는 비변성 효과를 낼 수 있다.2011년 세계보건기구(WHO)의 국제암연구기구(IARC)는 인간에게 [6]발암 가능성이 있는 물질 목록에 RF 전자장(마이크로파 및 밀리미터파 포함)을 추가하는 성명을 발표했다.

잠재적 생물학적 영향의 관점에서 스펙트럼의 비이온화 부분은 다음과 같이 세분될 수 있다.

  1. 전자 들뜸이 발생할 수 있는 광학 복사 부분(가시광, 적외선)
  2. 본체보다 파장이 작은 부분.유도 전류를 통한 가열이 발생할 수 있습니다.또한, 다른 생물학적 부작용에 대한 주장도 있다.그러한 효과는 잘 이해되지 않고 심지어 대부분 부정된다.(마이크로웨이브 및 고주파 RF).
  3. 파장이 본체보다 훨씬 크고 유도 전류를 통한 가열이 거의 발생하지 않는 부분(저주파수 RF, 전력 주파수, 정적 필드)[4]

위의 효과는 발열 효과에만 기인하는 것으로 나타났습니다.난방 효과가 없는 낮은 전력 수준에서는 [7][failed verification]암 위험이 크지 않습니다.

국제암연구기구는 최근 인간에 [8]대한 비이온화 방사선의 위험이 있을 수 있다고 밝혔다.그러나 후속 연구는 IARC 평가의 기초가 관찰된 발병 [9]추이와 일치하지 않는다고 보고했다.이 보고서 및 기타 보고서는 IARC가 결론을 근거로 한 결과가 정확할 [10]수 있는 방법은 사실상 없음을 시사한다.

[5] 원천 파장 빈도수. 생물학적 영향
UV-A 검은 빛, 햇빛 319~400 nm 750 ~ 940 THz 눈: 광화학 백내장, 피부: 홍반, 색소침착 포함)
가시광선 햇빛, 불, LED, 전구, 레이저 400~780 nm 385~750THz 눈: 광화학 및 열망막 손상; 피부: 광노화
적외선 태양광, 열방사선, 백열전구, 레이저, 리모컨 780 nm ~ 1.4 µm 215 ~ 385 THz 눈: 열망막 손상, 열백내장, 피부: 화상
IR-B 태양광, 열방사선, 백열전구, 레이저 1.4 ~ 3 µm 100 ~ 215 THz 눈: 각막화상, 백내장, 피부: 화상
IR-C 태양광, 열방사, 백열전구, 원적외선 레이저 3 µm ~1 mm 300GHz~100THz 눈 : 각막화상, 백내장, 신체표면가열
전자레인지 휴대전화, 전자레인지, 무선전화, 밀리미터파, 공항밀리미터 스캐너, 동작검출기, 장거리통신, 레이더, Wi-Fi 1 mm ~ 33 cm 1 ~ 300 GHz 신체조직의 가열
무선 주파수 복사 휴대전화/휴대전화, 텔레비전, FM, AM, 단파, CB, 무선전화 33 cm ~ 3 km 100 kHz – 1 GHz 신체조직 가열, 체온 상승
저주파 RF 전력선 3km 이상 100 kHz 미만 체표면에 전하 축적, 신경 및 근육[11] 반응 장애
정적[4] 필드 강력한 자석, MRI 인피니트 0Hz(기술적으로는 정적인 필드는 '방사선'이 아님) 신체 표면의 전하

비이온성 전자방사의 종류

주요 기사:전자파 복사

근자외선 복사

자외선은 피부에 화상을[12] 입히고 눈에 [12]백내장을 일으킬 수 있다.자외선은 에너지에 따라 근자외선, 중자외선, 원자외선으로 분류되는데, 여기서 근자외선은 기술적으로 이온화되지 않지만 모든 자외선 파장은 어느 정도 이온화(DNA 손상 및 발암 포함)를 모방하는 광화학 반응을 일으킬 수 있다.10 eV(125 nm보다 짧은 파장) 이상의 UV 복사는 이온화로 간주된다.그러나 3.1eV(400nm)에서 10eV까지의 나머지 자외선 스펙트럼은 기술적으로 이온화되지 않지만 단순한 열 이외의 방법으로 분자에 피해를 주는 광화학 반응을 일으킬 수 있다.이러한 반응은 종종 이온화 방사선에 의해 야기되는 반응과 매우 유사하기 때문에, 종종 전체 UV 스펙트럼은 많은 시스템(생물학적 시스템 포함)과의 상호작용에서 이온화 방사선과 동등한 것으로 간주된다.

예를 들어, 자외선은 비이온화 범위 내에서도 세포 손상을 유발하는 활성산기를 발생시킬 수 있으며 발암성이 있을 수 있습니다.DNA의 피리미딘 이합체 형성과 같은 광화학은 공식적으로 비이온화 상태인 많은 띠를 포함한 대부분의 UV 띠를 통해 발생할 수 있습니다.자외선은 멜라닌 세포에서 멜라닌 생성을 유도하여 피부 선탠을 일으킨다.비타민 D는 자외선에 의해 시작된 급진적인 반응에 의해 피부에 생성된다.

플라스틱(폴리카보네이트) 선글라스는 일반적으로 자외선을 흡수합니다.눈에 과도하게 노출되면 눈이나 물과 같이 반사 표면이 있는 지역에 흔히 나타나는 설맹증이 발생합니다.

가시광선

주요 기사:라이트

빛 또는 가시광선은 인간의 눈에 보이는 매우 좁은 전자파 방사 범위(약 400-700nm) 또는 최대 380-750nm이다.[5]더 넓게는, 물리학자들은 빛을 가시적이든 아니든 모든 파장의 전자파 방사선으로 지칭한다.

고에너지 가시광선은 손상 가능성이 높은 청자색 빛이다.

적외선

주요 기사:적외선

적외선(IR)광은 파장이 0.7~300마이크로미터인 전자파 방사선으로 약 1-430THz의 주파수 범위에 해당합니다.적외선 파장은 가시광선 파장보다 길지만 테라헤르츠 방사선 마이크로파 파장보다 짧다.밝은 햇빛은 해수면에서 평방미터당 1킬로와트를 약간 넘는 광도를 제공한다.이 에너지 중 527와트는 적외선, 445와트는 가시광선,[5] 32와트는 자외선이다.

전자레인지

주요 기사:전자레인지

전자파는 길이가 1m에서 1mm, 주파수가 300MHz(0.3GHz)에서 300GHz인 전자파입니다.이 넓은 정의에는 UHF와 EHF(밀리파)가 모두 포함되며 다양한 소스에서 서로 다른 [5]경계를 사용합니다.어떤 경우든 마이크로파에는 SHF 대역 전체(3~30GHz, 즉 10~1cm)가 포함됩니다.RF 엔지니어링에서는 하한을 1GHz(30cm), 상한을 100GHz(3mm) 전후로 설정하는 경우가 많습니다.응용 프로그램에는 휴대 전화(휴대전화), 레이더, 공항 스캐너, 전자레인지, 지구 원격 감지 위성, 라디오 및 위성 통신이 포함됩니다.

전파

주요 기사 : 전파

전파는 적외선보다 긴 전자파 스펙트럼의 파장을 가진 전자파 방사선의 일종이다.다른 모든 전자파처럼, 그것들은 빛의 속도로 이동합니다.자연적으로 발생하는 전파는 번개나 천체물체에 의해 만들어진다.인공적으로 생성된 전파는 고정 및 이동 무선 통신, 방송, 레이더 및 기타 내비게이션 시스템, 위성 통신, 컴퓨터 네트워크 및 무수한 기타 애플리케이션에 사용됩니다.전파의 다른 주파수는 지구 대기에서 서로 다른 전파 특성을 가지고 있습니다; 긴 파장은 지구의 한 부분을 매우 일관되게 덮을 수 있고, 짧은 파장은 전리층에서 반사되어 전 세계를 여행할 수 있으며, 훨씬 짧은 파장은 구부러지거나 반사되지 않고 시선 위를 이동할 수 있습니다.

초저주파수(VLF)

초저주파수(VLF)는 3 ~30kHz의 RF 범위입니다.무선 스펙트럼의 이 대역에는 대역폭이 많지 않기 때문에 무선 내비게이션과 같은 가장 단순한 신호만 사용됩니다.파장이 10에서 1까지의 범위(10km에 해당하는 구식 미터법 단위)로 인해 mriiameter 밴드 또는 mriiameter 파장으로도 알려져 있습니다.

초저주파수(ELF)

초저주파수(ELF)는 300Hz ~ 3kHz의 방사선 주파수 범위입니다.대기 과학에서는 일반적으로 3Hz부터 [5]3kHz까지 대체 정의가 제공된다.관련 자기권 과학에서 저주파 전자파 진동(최대 3Hz 이하에서 발생하는 펄스)은 ULF 범위로 간주되며, 따라서 ITU 무선 대역과는 다르게 정의된다.

열방사

주요 기사:열방사

적외선이 지구에서 흔히 접할 때 발생하는 일반적인 동의어인 열복사는 물체의 표면이 전자파의 형태로 열에너지를 방사하는 과정이다.가정용 히터, 적외선 히트 램프 또는 주방 오븐에서 방출되는 적외선 방사선과 빛나는 백열 전구에서 방출되는 IR 및 가시광선(파란색 고주파를 방출할 만큼 뜨겁지 않고 노란색으로 보이는 형광등)은 열 방사선의 한 예이다.배빛이 더 푸르스름합니다.열복사는 분자 내 하전 입자의 움직임으로 인한 에너지가 전자파의 복사 에너지로 변환될 때 발생한다.열복사의 방출파 주파수는 온도에 따른 확률분포이며, 흑체의 경우 플랑크의 복사법칙에 따라 결정된다.빈의 변위 법칙은 방출된 방사선의 가장 가능성이 높은 주파수를 제공하며, 스테판-볼츠만 법칙은 열 강도(면적당 방출되는 전력)를 나타낸다.

방사선을 방출하는 물체가 충분히 뜨거울 경우(충분히 높은 온도) 열복사의 전자파 스펙트럼 일부가 이온화 될 수 있습니다.그러한 방사선의 일반적인 예는 태양 광구로부터의 열 복사이며 많은 분자와 원자에 이온화를 일으키기에 충분한 자외선을 포함하고 있다.극단적인 예로는 핵무기의 폭발로 인한 섬광이 있는데, 이 섬광은 순전히 폭탄 주변의 대기를 극도로 높은 온도로 가열하기 위한 산물로 많은 양의 이온화 X선을 방출한다.

위에서 설명한 바와 같이, 저주파 열복사라도 충분한 열에너지를 축적하여 온도를 충분히 높일 수 있을 때 온도 이온화를 일으킬 수 있습니다.일반적인 예로는 일반적인 불꽃에서 볼 수 있는 이온화(플라스마)와 식품 조리의 "브라우징"에 의해 일어나는 분자 변화가 있는데, 이는 이온화의 큰 성분에서 시작되는 화학적 과정이다.

흑체 복사

주요 기사: 흑체 방사선

흑체 방사선은 어떤 온도에서든 주어진 파장에서 가능한 한 많은 양의 방사선을 방출하는 이상적인 라디에이터로부터의 방사선입니다.또한 흑체는 주어진 파장에서 가능한 최대 입사 방사선을 흡수합니다.방출된 방사선은 전체 전자기 스펙트럼을 포함하며, 주어진 주파수에서 강도(전력/단위 면적)는 플랑크의 복사 법칙에 의해 결정된다.따라서 실온 이하의 온도에서 검은색 물체는 빛을 반사하지 않기 때문에 완전히 검은색으로 보입니다.이론적으로 흑체는 매우 낮은 주파수의 전파에서 X선에 이르기까지 모든 스펙트럼에 걸쳐 전자파 방사선을 방출한다.흑체 복사가 최대가 되는 빈도는 빈의 변위 법칙에 의해 주어진다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ "Ionizing & Non-Ionizing Radiation". EPA. 16 July 2014. Archived from the original on 11 July 2014. Retrieved 12 October 2020.
  2. ^ "Helv. Chim. Acta vol. 83 (2000), pp. 1766" (PDF). Archived from the original (PDF) on 21 June 2006. Retrieved 10 September 2007.
  3. ^ 광화학 및 광생물학, 2004, 3, 337-340, doi:10.1039/b316210a
  4. ^ a b c d John E. Moulder. "Static Electric and Magnetic Fields and Human Health". Archived from the original on 2 September 2014.
  5. ^ a b c d e f g Kwan-Hoong Ng (20–22 October 2003). "Non-Ionizing Radiations – Sources, Biological Effects, Emissions and Exposures" (PDF). Proceedings of the International Conference on Non-Ionizing Radiation at UNITEN ICNIR2003 Electromagnetic Fields and Our Health.
  6. ^ a b IARC (31 May 2011). "IARC Classifies Radiofrequency Electromagnetic Fields As Possibly Carcinogenic To Humans" (PDF). Press Release (Press release).
  7. ^ "Electromagnetic Fields and Cancer". National Cancer Institute. Retrieved 10 September 2018.
  8. ^ WHO/IARC, 전자장 인체 발암 가능성 분류
  9. ^ Little MP, Rajaraman P, Curtis RE, Devesa SS, Inskip PD, Check DP, Linet MS (2012). "Mobile phone use and glioma risk: comparison of epidemiological study results with incidence trends in the United States". BMJ. 344: e1147. doi:10.1136/bmj.e1147. PMC 3297541. PMID 22403263.{{cite journal}}: CS1 maint: 작성자 파라미터 사용(링크)
  10. ^ Emily Oster (6 January 2015). "Cellphones Do Not Give You Brain Cancer". FiveThirtyEight.
  11. ^ Colin J. Martin; David G. Sutton; OUP Oxford; Second Edition (18 February 2015). Practical Radiation Protection in Healthcare. Oxford University Press. ISBN 978-0-19-965521-2.
  12. ^ a b "UW EH&S Hazards of Ultraviolet Light".

외부 링크