Ιονίζουσα ακτινοβολία

H ιονίζουσα ή ιοντίζουσα ακτινοβολία (ionising ή ionizing radiation) συμπεριλαμβανομένης της πυρηνικής ακτινοβολίας, αποτελείται από υποατομικά σωματίδια ή ηλεκτρομαγνητικά κύματα που έχουν επαρκή ενέργεια για να ιονίσουν άτομα ή μόρια αποσπώντας ηλεκτρόνια από αυτά. Ορισμένα σωματίδια μπορούν να ταξιδέψουν έως και το 99% της ταχύτητας του φωτός και τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα βρίσκονται στο τμήμα υψηλής ενέργειας του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος.
Οι ακτίνες γ, οι ακτίνες Χ και το υψηλότερης ενέργειας τμήμα της ακτινοβολίας του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος είναι ιονίζουσα ακτινοβολία, ενώ το χαμηλότερης ενέργειας υπεριώδες, το ορατό  φως, σχεδόν όλοι οι τύποι φωτός λέιζερ, το υπέρυθρο, τα μικροκύματα και τα ραδιοκύματα είναι μη ιονίζουσα ακτινοβολία. Το όριο μεταξύ ιονίζουσας και μη ιονίζουσας ακτινοβολίας στην υπεριώδη περιοχή δεν μπορεί να καθοριστεί με ακρίβεια, καθώς διαφορετικά μόρια και άτομα ιονίζονται σε διαφορετικές ενέργειες. Η ενέργεια της ιονίζουσας ακτινοβολίας ξεκινά μεταξύ 10 ηλεκτρονιοβόλτs (eV) και 33 eV.
Τα τυπικά υποατομικά σωματίδια ιονισμού περιλαμβάνουν τα σωματίδια άλφα, σωματίδια βήτα και τα νετρόνια. Αυτά δημιουργούνται συνήθως από ραδιενεργή διάσπαση και σχεδόν όλα είναι αρκετά ενεργητικά ώστε να ιονίζονται. Υπάρχουν επίσης δευτερεύοντα κοσμικά σωματίδια που παράγονται μετά την αλληλεπίδραση με κοσμικές ακτίνες με την ατμόσφαιρα της Γης, συμπεριλαμβανομένων των μιονίων, των μεσονίων και των ποζιτρονίων. Οι κοσμικές ακτίνες μπορεί επίσης να παράγουν ραδιοϊσότοπα στη Γη (για παράδειγμα, άνθρακα-14), τα οποία με τη σειρά τους διασπώνται και εκπέμπουν ιοντίζουσα ακτινοβολία. Οι κοσμικές ακτίνες και η διάσπαση των ραδιενεργών ισότοπων είναι οι κύριες πηγές φυσικής ιονίζουσας ακτινοβολίας στη Γη, συμβάλλοντας στην ακτινοβολία υποβάθρου. Η ιονίζουσα ακτινοβολία παράγεται επίσης τεχνητά από σωλήνες ακτίνων Χ, επιταχυντές σωματιδίων και πυρηνική σχάση.
Η ιονίζουσα ακτινοβολία δεν είναι άμεσα ανιχνεύσιμη από τις ανθρώπινες αισθήσεις, επομένως όργανα όπως μετρητές Γκάιγκερ χρησιμοποιούνται για την ανίχνευση και τη μέτρησή της. Ωστόσο, τα σωματίδια πολύ υψηλής ενέργειας μπορούν να παράγουν ορατές επιδράσεις τόσο στην οργανική όσο και στην ανόργανη ύλη (π.χ. φωτισμός νερού στην ακτινοβολία Τσερενκόφ) ή στον άνθρωπο (π.χ. οξύ σύνδρομο ακτινοβολίας (acute radiation syndrome)).
Η ιονίζουσα ακτινοβολία χρησιμοποιείται σε μεγάλη ποικιλία πεδίων όπως ιατρική, πυρηνική ενέργεια, έρευνα και βιομηχανική παραγωγή, αλλά παρουσιάζει κίνδυνο για την υγεία εάν δεν ληφθούν τα κατάλληλα μέτρα κατά της υπερβολικής έκθεσης. Η έκθεση σε ιονίζουσα ακτινοβολία προκαλεί κυτταρική βλάβη σε ζωντανούς ιστούς και βλάβες οργάνων. Σε υψηλές οξείες δόσεις, θα έχει ως αποτέλεσμα εγκαύματα από ακτινοβολία (radiation burns) και ασθένεια από ραδιενέργεια και οι δόσεις χαμηλότερου επιπέδου για παρατεταμένο χρονικό διάστημα μπορούν να προκαλέσουν καρκίνο.Herrera Ortiz AF, Fernández Beaujon LJ, García Villamizar SY, Fonseca López FF. Magnetic resonance versus computed tomography for the detection of retroperitoneal lymph node metastasis due to testicular cancer: A systematic literature review. European Journal of Radiology Open.2021;8:100372. https://doi.org/10.1016/j.ejro.2021.100372 . Η Διεθνής Επιτροπή Ακτινολογικής Προστασίας (International Commission on Radiological Protection, ICRP) εκδίδει οδηγίες για την προστασία από ιονίζουσες ακτινοβολίες και τις επιπτώσεις της πρόσληψης δόσης στην ανθρώπινη υγεία.
 Άμεση ιονίζουσα ακτινοβολία 
Η ιονίζουσα ακτινοβολία μπορεί να ομαδοποιηθεί ως άμεσα ή έμμεσα ιονίζουσα.
Οποιοδήποτε φορτισμένο σωματίδιο με μάζα μπορεί να ιονίσει άτομα άμεσα μέσω θεμελιώδους αλληλεπίδρασης μέσω της δύναμης Κουλόμπ εάν φέρει επαρκή κινητική ενέργεια. Τέτοια σωματίδια περιλαμβάνουν ατομικούς πυρήνες, ηλεκτρόνια, μιόνια, φορτισμένα πιόνια, πρωτόνια και ενεργητικούς φορτισμένους πυρήνες απογυμνωμένους από τα ηλεκτρόνια τους. Όταν κινούνται με σχετικιστικές ταχύτητες (κοντά στην ταχύτητα του φωτός, c) αυτά τα σωματίδια έχουν αρκετή κινητική ενέργεια για να ιονίζονται, αλλά υπάρχει σημαντική διακύμανση της ταχύτητας. Για παράδειγμα, ένα τυπικό σωματίδιο άλφα κινείται περίπου στο 5% του c, αλλά ένα ηλεκτρόνιο με 33 eV (μόλις αρκετά για να ιονιστεί) κινείται στο 1% περίπου της c.
Δύο από τους πρώτους τύπους άμεσης ιονίζουσας ακτινοβολίας που ανακαλύφθηκαν είναι τα σωματίδια άλφα που είναι πυρήνες ηλίου που εκτοξεύονται από τον πυρήνα ενός ατόμου κατά τη διάρκεια της ραδιενεργής διάσπασης και τα ενεργητικά ηλεκτρόνια, τα οποία ονομάζονται σωματίδια βήτα.
Οι φυσικές κοσμικές ακτίνες αποτελούνται κυρίως από σχετικιστικά πρωτόνια, αλλά περιλαμβάνουν επίσης βαρύτερους ατομικούς πυρήνες όπως ιόντα ηλίου και ιόντα HZE. Στην ατμόσφαιρα τέτοια σωματίδια συχνά σταματούν από μόρια αέρα, και αυτό παράγει βραχύβια φορτισμένα πιόνια, τα οποία σύντομα διασπώνται σε μιόνια, έναν πρωταρχικό τύπο ακτινοβολίας κοσμικών ακτίνων που φτάνει στην επιφάνεια της γης. Πιόνια μπορούν επίσης να παραχθούν σε μεγάλες ποσότητες σε επιταχυντές σωματιδίων.
Σωματίδια άλφα

Τα σωματίδια άλφα αποτελούνται από δύο πρωτόνια και δύο νετρόνια συνδεδεμένα μαζί σε ένα σωματίδιο ταυτόσημο με τον πυρήνα του ηλίου. Οι εκπομπές σωματιδίων άλφα παράγονται γενικά στη διαδικασία της διάσπασης άλφα.
Τα σωματίδια άλφα είναι μια ισχυρά ιονίζουσα μορφή ακτινοβολίας, αλλά όταν εκπέμπονται από ραδιενεργό διάσπαση έχουν χαμηλή ισχύ διείσδυσης και μπορούν να απορροφηθούν από μερικά εκατοστά αέρα ή από το ανώτερο στρώμα του ανθρώπινου δέρματος. Τα πιο ισχυρά σωματίδια άλφα από την τριμερή σχάση είναι τρεις φορές πιο ενεργητικά και διεισδύουν αναλογικά μακρύτερα στον αέρα. Οι πυρήνες ηλίου που σχηματίζουν το 10-12% των κοσμικών ακτίνων είναι επίσης συνήθως πολύ υψηλότερης ενέργειας από εκείνους που παράγονται από τη ραδιενεργή διάσπαση και δημιουργούν προβλήματα θωράκισης στο διάστημα. Ωστόσο, αυτό το είδος ακτινοβολίας απορροφάται σημαντικά από την ατμόσφαιρα της Γης, η οποία είναι μια ασπίδα ακτινοβολίας που ισοδυναμεί με περίπου 10 μέτρα νερού.One kg of water per cm squared is 10 meters of water 
Το σωματίδιο άλφα ονομάστηκε από τον Έρνεστ Ράδερφορντ από το πρώτο γράμμα στο ελληνικό αλφάβητο, α, όταν κατέταξε τις γνωστές ραδιενεργές εκπομπές σε φθίνουσα σειρά ιονιστικής επίδρασης το 1899. Το σύμβολο είναι α ή α2+. Επειδή είναι ταυτόσημοι με τους πυρήνες ηλίου, μερικές φορές γράφονται επίσης ως  ή  υποδεικνύοντας ένα ιόν ηλίου με φορτίο +2 (λείπoyn τα δύο ηλεκτρόνια του). Εάν το ιόν αποκτήσει ηλεκτρόνια από το περιβάλλον του, το σωματίδιο άλφα μπορεί να γραφτεί ως ένα κανονικό (ηλεκτρικά ουδέτερο) άτομο ηλίου .
Σωματίδια βήτα

Τα σωματίδια βήτα είναι ηλεκτρόνια ή ποζιτρόνια υψηλής ενέργειας υψηλής ενέργειας που εκπέμπονται από ορισμένους τύπους ραδιενεργών πυρήνων, όπως κάλιο-40. Η παραγωγή σωματιδίων βήτα ονομάζεται διάσπαση βήτα. Ονομάζονται με το ελληνικό γράμμα βήτα (β). Υπάρχουν δύο μορφές βήτα διάσπασης, η β− και η β+, που δημιουργούν αντίστοιχα το ηλεκτρόνιο και το ποζιτρόνιο. Τα σωματίδια βήτα είναι λιγότερο διεισδυτικά από την ακτινοβολία γάμμα, αλλά πιο διεισδυτικά από τα σωματίδια άλφα.
Τα σωματίδια βήτα υψηλής ενέργειας μπορεί να παράγουν ακτίνες Χ γνωστές ως ακτινοβολία πέδησης (bremsstrahlung) ή ακτίνα δέλτα από δευτερογενή ηλεκτρόνια καθώς περνούν μέσα από την ύλη. Και τα δύο αυτά μπορούν να προκαλέσουν έμμεσο αποτέλεσμα ιονισμού. Η ακτινοβολία πέδησης προκαλεί ανησυχία όταν θωρακίζει τους εκπομπούς βήτα, καθώς η αλληλεπίδραση των σωματιδίων βήτα με ορισμένα προστατευτικά υλικά παράγει ακτινοβολία πέδησης. Το αποτέλεσμα είναι μεγαλύτερο με υλικό με υψηλούς ατομικούς αριθμούς, έτσι χρησιμοποιείται υλικό με χαμηλούς ατομικούς αριθμούς για τη θωράκιση της πηγής βήτα.
 Ποζιτρόνια και άλλα είδη αντιύλης 

Το ποζιτρόνιο ή αντιηλεκτρόνιο είναι το αντισωματίδιο ή η αντίστοιχη αντιύλη του ηλεκτρονίου. Όταν ένα ποζιτρόνιο χαμηλής ενέργειας συγκρούεται με ένα ηλεκτρόνιο χαμηλής ενέργειας, συμβαίνει εξαΰλωση, με αποτέλεσμα τη μετατροπή τους σε ενέργεια δύο ή περισσότερων φωτονίων ακτίνων γ. Καθώς τα ποζιτρόνια είναι θετικά φορτισμένα σωματίδια, μπορούν να ιονίσουν άμεσα ένα άτομο μέσω αλληλεπιδράσεων Κουλόμπ.
Τα ποζιτρόνια μπορούν να δημιουργηθούν από εκπομπή ποζιτρονίων πυρηνικής διάσπασης (μέσω ασθενών αλληλεπιδράσεων) ή από δίδυμη γένεση (pair production) από ένα επαρκώς ενεργητικό φωτόνιο. Τα ποζιτρόνια είναι κοινές τεχνητές πηγές ιονίζουσας ακτινοβολίας που χρησιμοποιούνται σε ιατρικές σαρώσεις τομογραφία εκπομπής ποζιτρονίων (PET).
Φορτισμένοι πυρήνες
Οι φορτισμένοι πυρήνες είναι χαρακτηριστικοί των γαλαξιακών κοσμικών ακτίνων και των συμβάντων των ηλιακών σωματιδίων και εκτός από τα σωματίδια άλφα (φορτισμένοι πυρήνες ηλίου) δεν έχουν φυσικές πηγές στη γη. Στο διάστημα, ωστόσο, τα πρωτόνια πολύ υψηλής ενέργειας, οι πυρήνες ηλίου και τα ιόντα HZE μπορούν αρχικά να σταματήσουν από σχετικά λεπτά στρώματα θωράκισης, ρούχα ή δέρμα. Ωστόσο, η προκύπτουσα αλληλεπίδραση θα δημιουργήσει δευτερογενή ακτινοβολία και θα προκαλέσει διαδοχικά βιολογικά αποτελέσματα. Εάν, για παράδειγμα, μόνο ένα άτομο ιστού εκτοπιστεί από ένα ενεργητικό πρωτόνιο, η σύγκρουση θα προκαλέσει περαιτέρω αλληλεπιδράσεις στο σώμα. Αυτό ονομάζεται "γραμμική μεταφορά ενέργειας (linear energy transfer, LET)" , που χρησιμοποιεί ελαστική σκέδαση (elastic scattering).
Η LET μπορεί να απεικονιστεί ως μια μπάλα του μπιλιάρδου που χτυπά μια άλλη με διατήρηση της ορμής, στέλνοντας και τα δύο μακριά με την ενέργεια της πρώτης μπάλας να μοιράζεται άνισα μεταξύ των δύο. Όταν ένας φορτισμένος πυρήνας προσκρούει σε έναν σχετικά αργά κινούμενο πυρήνα ενός αντικειμένου στο διάστημα, εμφανίζεται το LET και νετρόνια, σωματίδια άλφα, πρωτόνια χαμηλής ενέργειας και άλλοι πυρήνες θα απελευθερωθούν από τις συγκρούσεις και θα συμβάλουν στη συνολική απορροφούμενη δόση του ιστού.Contribution of High Charge and Energy (HZE) Ions During Solar-Particle Event of September 29, 1989 Kim, Myung-Hee Y.; Wilson, John W.; Cucinotta, Francis A.; Simonsen, Lisa C.; Atwell, William; Badavi, Francis F.; Miller, Jack, NASA Johnson Space Center; Langley Research Center, May 1999.

 Έμμεσα ιονίζουσα ακτινοβολία 
Η έμμεσα ιονίζουσα ακτινοβολία είναι ηλεκτρικά ουδέτερη και δεν αλληλεπιδρά έντονα με την ύλη, επομένως το μεγαλύτερο μέρος των επιπτώσεων του ιοντισμού οφείλεται στον δευτερογενή ιονισμό.
 Ακτινοβολία φωτονίων 

upright=1.5|thumb|Ο συνολικός συντελεστής απορρόφησης του μολύβδου (ατομικός αριθμός 82) για τις ακτίνες γάμμα, απεικονίζεται σε γραφική παράσταση έναντι της ενέργειας γάμμα, και η συμβολή των τριών αποτελεσμάτων. Το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο κυριαρχεί σε χαμηλή ενέργεια, αλλά πάνω από 5 MeV, η δίδυμη γένεση αρχίζει να κυριαρχεί.
Παρόλο που τα φωτόνια είναι ηλεκτρικά ουδέτερα, μπορούν να ιονίσουν άτομα έμμεσα μέσω του φωτοηλεκτρικού φαινομένου και της σκέδασης Κόμπτον. Οποιαδήποτε από αυτές τις αλληλεπιδράσεις θα προκαλέσει την εκτόξευση ενός ηλεκτρονίου από ένα άτομο με σχετικιστικές ταχύτητες, μετατρέποντας αυτό το ηλεκτρόνιο σε ένα σωματίδιο βήτα (δευτερογενές σωματίδιο βήτα) που θα ιονίσει άλλα άτομα. Δεδομένου ότι τα περισσότερα από τα ιονισμένα άτομα οφείλονται στα δευτερογενή βήτα σωματίδια, τα φωτόνια είναι έμμεσα ιονίζουσα ακτινοβολία..
Τα ακτινοβολούμενα φωτόνια ονομάζονται ακτίνες γ εάν παράγονται από πυρηνική αντίδραση, διάσπαση υποατομικού σωματιδίου, ή ραδιενεργή διάσπαση μέσα στον πυρήνα. Ονομάζονται ακτίνες Χ εάν παράγονται έξω από τον πυρήνα. Ο γενικός όρος "φωτόνιο" χρησιμοποιείται για να περιγράψει και τα δύο.
Οι ακτίνες Χ έχουν συνήθως χαμηλότερη ενέργεια από τις ακτίνες γάμμα και μια παλαιότερη σύμβαση ήταν να οριστεί το όριο ως το μήκος κύματος 10−11 m (ή ενέργεια φωτονίων 100 keV). Αυτό το κατώφλι καθοδηγήθηκε από ιστορικούς περιορισμούς παλαιότερων σωλήνων ακτίνων Χ και χαμηλή επίγνωση των ισομερών μεταπτώσεων (isomeric transitions). Οι σύγχρονες τεχνολογίες και ανακαλύψεις έχουν δείξει μια επικάλυψη μεταξύ ενέργειας ακτίνων Χ και γάμμα. Σε πολλά πεδία είναι λειτουργικά ταυτόσημα, διαφέροντας για επίγειες μελέτες μόνο ως προς την προέλευση της ακτινοβολίας. Στην αστρονομία, ωστόσο, όπου η προέλευση της ακτινοβολίας συχνά δεν μπορεί να προσδιοριστεί με αξιοπιστία, η παλαιά ενεργειακή διαίρεση έχει διατηρηθεί, με τις ακτίνες Χ να ορίζονται ως μεταξύ 120 eV και 120 keV περίπου και οι ακτίνες γάμμα ως οποιασδήποτε ενέργειας άνω των 100 έως 120 keV , ανεξαρτήτως πηγής. Οι περισσότερες αστρονομικές "ακτίνες γ" είναι γνωστό ότι "δεν" προέρχονται από πυρηνικές ραδιενεργές διεργασίες, αλλά, μάλλον, προκύπτουν από διαδικασίες όπως αυτές που παράγουν αστρονομικές ακτίνες Χ, εκτός από τα πολύ μεγαλύτερα ενεργειακά ηλεκτρόνια.
Η φωτοηλεκτρική απορρόφηση είναι ο κυρίαρχος μηχανισμός στα οργανικά υλικά για ενέργειες φωτονίων κάτω των 100 keV, χαρακτηριστικό των κλασικών σωλήνων ακτίνων Χ που προέρχονται από τις ακτίνες Χ. Σε ενέργειες πέρα από 100 keV, τα φωτόνια ιονίζουν την ύλη όλο και περισσότερο μέσω της σκέδασης Κόμπτον και στη συνέχεια έμμεσα μέσω της δίδυμης γένεσης σε ενέργειες πέρα από τα 5 MeV. Το συνοδευτικό διάγραμμα αλληλεπίδρασης δείχνει δύο σκεδάσεις Κόμπτον που συμβαίνουν διαδοχικά. Σε κάθε συμβάν σκέδασης, η ακτίνα γάμμα μεταφέρει ενέργεια σε ένα ηλεκτρόνιο και αυτό συνεχίζει την πορεία του προς διαφορετική κατεύθυνση και με μειωμένη ενέργεια.

 Όριο ορισμού για φωτόνια χαμηλότερης ενέργειας 

Η χαμηλότερη ενέργεια ιονισμού οποιουδήποτε στοιχείου είναι 3,89 eV, για το καίσιο. Ωστόσο, το υλικό της Ομοσπονδιακής Επιτροπής Επικοινωνιών των ΗΠΑ ορίζει την ιονίζουσα ακτινοβολία ως ακτινοβολία με ενέργεια φωτονίων μεγαλύτερη από 10 eV (ισοδύναμο με ένα άπω υπεριώδες μήκος κύματος 124 νανομέτρων). Χονδρικά, αυτό αντιστοιχεί τόσο στην πρώτη ενέργεια ιονισμού του οξυγόνου, όσο και στην ενέργεια ιονισμού του υδρογόνου, και για τα δύο περίπου 14 eV. Σε ορισμένες αναφορές της Υπηρεσίας Προστασίας του Περιβάλλοντος των ΗΠΑ αναφέρεται ο ιονισμός ενός τυπικού μορίου νερού με ενέργεια 33 eV , ως το κατάλληλο βιολογικό κατώφλι για την ιονίζουσα ακτινοβολία: αυτή η τιμή αντιπροσωπεύει τη λεγόμενη τιμή W, την ανεπίσημη ονομασία για την μέση ενέργεια που δαπανάται σε ένα αέριο ανά σχηματιζόμενο ζεύγος ιόντων από τη Διεθνή Επιτροπή για Μονάδες και Μετρήσεις Ακτινοβολίας (International Commission on Radiation Units and Measurements, ICRU), που συνδυάζει την ενέργεια ιονισμού συν την ενέργεια που χάνεται σε άλλες διεργασίες όπως η διέγερση. Σε μήκος κύματος 38 νανομέτρων για την ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, τα 33 eV είναι κοντά στην ενέργεια στη συμβατική μετάπτωση μήκους κύματος των 10 nm μεταξύ ακραίας υπεριώδους ακτινοβολίας και ακτινοβολίας ακτίνων Χ, η οποία συμβαίνει περίπου στα 125 eV. Έτσι, η ακτινοβολία ακτίνων Χ είναι πάντα ιονίζουσα, αλλά μόνο η ακραία υπεριώδης ακτινοβολία μπορεί να θεωρηθεί ιονίζουσα σύμφωνα με όλους τους ορισμούς.
upright=1.5|thumb|Αλληλεπίδραση ακτινοβολίας: οι ακτίνες γάμμα αντιπροσωπεύονται με κυματιστές γραμμές, τα φορτισμένα σωματίδια και τα νετρόνια με ευθείες γραμμές. Οι μικροί κύκλοι δείχνουν πού συμβαίνει ο ιονισμός.

Νετρόνια
Τα νετρόνια έχουν ένα ουδέτερο ηλεκτρικό φορτίο που συχνά παρερμηνεύεται ως μηδενικό ηλεκτρικό φορτίο και έτσι συχνά δεν προκαλούν άμεσα ιονισμό σε ένα μόνο βήμα ή με αλληλεπίδραση με την ύλη. Ωστόσο, τα γρήγορα νετρόνια θα αλληλεπιδράσουν με τα πρωτόνια του υδρογόνου μέσω γραμμικής μεταφοράς ενέργειας, ενέργεια που ένα σωματίδιο μεταφέρει στο υλικό μέσα από το οποίο κινείται. Αυτός ο μηχανισμός διασκορπίζει τους πυρήνες των υλικών στην περιοχή στόχο, προκαλώντας άμεσο ιονισμό των ατόμων του υδρογόνου. Όταν τα νετρόνια χτυπούν τους πυρήνες του υδρογόνου, προκύπτει ακτινοβολία πρωτονίων (γρήγορα πρωτόνια). Αυτά τα πρωτόνια είναι από μόνα τους ιοντικά επειδή είναι υψηλής ενέργειας, φορτισμένα και αλληλεπιδρούν με τα ηλεκτρόνια της ύλης.
Τα νετρόνια που χτυπούν άλλους πυρήνες εκτός από το υδρογόνο θα μεταφέρουν λιγότερη ενέργεια στο άλλο σωματίδιο εάν συμβεί γραμμική μεταφορά ενέργειας. Όμως, για πολλούς πυρήνες που χτυπήθηκαν από νετρόνια, εμφανίζεται ανελαστική σκέδαση (inelastic scattering). Το εάν συμβαίνει ελαστική ή ανελαστική σκέδαση εξαρτάται από την ταχύτητα του νετρονίου, γρήγορη, θερμική, ή ενδιάμεση. Εξαρτάται επίσης από τους πυρήνες που χτυπά και τη διατομή των νετρονίων του.
Στην ανελαστική σκέδαση, τα νετρόνια απορροφώνται εύκολα σε έναν τύπο πυρηνικής αντίδρασης που ονομάζεται σύλληψη νετρονίων (neutron capture) και αποδίδεται στην ενεργοποίηση νετρονίων του πυρήνα. Οι αλληλεπιδράσεις νετρονίων με τους περισσότερους τύπους ύλης με αυτόν τον τρόπο συνήθως παράγουν ραδιενεργούς πυρήνες. Οι άφθονοι πυρήνες του ισοτόπου του οξυγόνου οξυγόνου-16, για παράδειγμα, υφίστανται ενεργοποίηση νετρονίων, που διασπώνται γρήγορα από μια εκπομπή πρωτονίου σχηματίζοντας άζωτο-16, το οποίο διασπάται στη συνέχεια σε οξυγόνο-16. Η βραχύβια διάσπαση του αζώτου-16 εκπέμπει μια ισχυρή ακτίνα βήτα. Αυτή η διαδικασία μπορεί να γραφτεί ως εξής:
16O (n,p) 16N (γρήγορη σύλληψη νετρονίων είναι δυνατή με νετρόνιο >11 MeV)
16N → 16O + β− (Χρόνος διάσπασης 1/2 = 7,13 s)
Αυτό το β− υψηλής ενέργειας αλληλεπιδρά περαιτέρω γρήγορα με άλλους πυρήνες, εκπέμποντας γ υψηλής ενέργειας μέσω ακτινοβολίας πέδησης
Αν και δεν είναι ευνοϊκή η αντίδραση, η αντίδραση 16O (n,p) 16N είναι μια κύρια πηγή ακτίνων Χ που εκπέμπονται από το νερό ψύξης ενός αντιδραστήρα πεπιεσμένου ύδατος και συμβάλλει πολύ στην ακτινοβολία που παράγεται από έναν υδρόψυκτο  πυρηνικό αντιδραστήρα κατά τη λειτουργία του.
Για την καλύτερη θωράκιση των νετρονίων, χρησιμοποιούνται υδρογονάνθρακες που έχουν αφθονία υδρογόνου.
Σε σχάσιμα υλικά, τα δευτερεύοντα νετρόνια μπορεί να παράγουν πυρηνική αλυσιδωτή αντίδραση, προκαλώντας μεγαλύτερη ποσότητα ιονισμού από τα θυγατρικά προϊόντα της σχάσης.
Έξω από τον πυρήνα, τα ελεύθερα νετρόνια είναι ασταθή και έχουν μέση διάρκεια ζωής 14 λεπτά και 42 δευτερόλεπτα. Τα ελεύθερα νετρόνια διασπώνται με την εκπομπή ενός ηλεκτρονίου και ενός αντινετρίνου ηλεκτρονίου για να γίνουν πρωτόνιο, μια διαδικασία γνωστή ως διάσπαση βήτα:
Στο διπλανό διάγραμμα, ένα νετρόνιο συγκρούεται με ένα πρωτόνιο του υλικού στόχου και στη συνέχεια γίνεται ένα πρωτόνιο ταχείας ανάκρουσης που ιονίζεται με τη σειρά του. Στο τέλος της διαδρομής του, το νετρόνιο συλλαμβάνεται από έναν πυρήνα σε μια (n,γ)-αντίδραση που οδηγεί στην εκπομπή ενός φωτονίου σύλληψης νετρονίων. Τέτοια φωτόνια έχουν πάντα αρκετή ενέργεια για να χαρακτηριστούν ως ιονίζουσα ακτινοβολία.
 Φυσικά αποτελέσματα 
Πυρηνικά αποτελέσματα
Η ακτινοβολία νετρονίων, η ακτινοβολία άλφα και το εξαιρετικά ενεργητικό γάμμα (> ~ 20 MeV) μπορούν να προκαλέσουν πυρηνική μεταστοιχείωση και επαγόμενη ραδιενέργεια. Οι σχετικοί μηχανισμοί είναι ενεργοποίηση νετρονίων, απορρόφηση άλφα και φωτοδιάσπαση. Ένας αρκετά μεγάλος αριθμός μεταστοιχειώσεων μπορεί να αλλάξει τις μακροσκοπικές ιδιότητες και να προκαλέσει οι ίδιοι οι στόχοι να γίνουν ραδιενεργοί, ακόμη και μετά την αφαίρεση της αρχικής πηγής.
Χημικά αποτελέσματα
Ο ιονισμός των μορίων μπορεί να οδηγήσει σε ραδιόλυση (radiolysis) (σπάσιμο χημικών δεσμών) και σχηματισμό εξαιρετικά δραστικών ελεύθερων ριζών. Αυτές οι ελεύθερες ρίζες μπορεί στη συνέχεια να αντιδράσουν χημικά με γειτονικά υλικά ακόμα και μετά τη διακοπή της αρχικής ακτινοβολίας. (π.χ., διάσπαση από όζον που σχηματίζεται από ιονισμό αέρα των πολυμερών). Η ιονίζουσα ακτινοβολία μπορεί επίσης να επιταχύνει τις υπάρχουσες χημικές αντιδράσεις όπως ο πολυμερισμός και η διάβρωση, συμβάλλοντας στην ενέργεια ενεργοποίησης που απαιτείται για την αντίδραση. Τα οπτικά υλικά αλλοιώνονται υπό την επίδραση της ιονίζουσας ακτινοβολίας.
Ιοντίζουσα ακτινοβολία υψηλής έντασης στον αέρα μπορεί να δημιουργήσει μια ορατή λάμψη ιονισμένου αέρα (ionized air glow) ενδεικτικού γαλάζιου-ιώδους χρώματος. Η λάμψη μπορεί να παρατηρηθεί, π.χ. κατά τη διάρκεια ατυχημάτων κρίσιμης σημασίας, γύρω στο σύννεφο μανιταριών λίγο μετά από μια πυρηνική έκρηξη, ή στο εσωτερικό ενός κατεστραμμένου πυρηνικού αντιδραστήρα όπως κατά τη διάρκεια του πυρηνικού ατυχήματος του Τσερνόμπιλ.
Μονατομικά υγρά, π.χ. τετηγμένο νάτριο, δεν έχουν χημικούς δεσμούς για να σπάσουν και κανένα κρυσταλλικό πλέγμα για να διαταραχθεί, επομένως είναι άνοσα στις χημικές επιδράσεις της ιονίζουσας ακτινοβολίας. Απλές διατομικές ενώσεις με πολύ αρνητική ενθαλπία σχηματισμού, όπως υδροφθόριο θα αναμορφωθούν γρήγορα και αυθόρμητα μετά τον ιονισμό.
Ηλεκτρικά αποτελέσματα
Ο ιονισμός των υλικών αυξάνει προσωρινά την αγωγιμότητά τους, επιτρέποντας δυνητικά επιζήμια επίπεδα ρεύματος. Αυτός είναι ένας ιδιαίτερος κίνδυνος στη μικροηλεκτρονική ημιαγωγών που χρησιμοποιούνται σε ηλεκτρονικό εξοπλισμό, με τα επακόλουθα ρεύματα να εισάγουν σφάλματα λειτουργίας ή ακόμη και να καταστρέφουν μόνιμα τις συσκευές. Οι συσκευές που προορίζονται για περιβάλλοντα υψηλής ακτινοβολίας, όπως η πυρηνική βιομηχανία και οι εξωατμοσφαιρικές (διαστημικές) εφαρμογές μπορούν να κατασκευαστούν με ανθεκτικότητα στην ακτινοβολία για να αντιστέκονται σε τέτοιες επιδράσεις μέσω σχεδιασμού, επιλογής υλικού και μεθόδων κατασκευής.
Η ακτινοβολία πρωτονίων που βρίσκεται στο διάστημα μπορεί επίσης να προκαλέσει μονοσυμβαντική αλλαγή (single-event upset) στα ψηφιακά κυκλώματα. Τα ηλεκτρικά αποτελέσματα της ιονίζουσας ακτινοβολίας αξιοποιούνται σε ανιχνευτές ακτινοβολίας γεμισμένους με αέριο, π.χ. ο μετρητής Γκάιγκερ ή ο θάλαμος ιονισμού.

Αποτελέσματα στην υγεία

Οι περισσότερες δυσμενείς επιπτώσεις στην υγεία από την έκθεση σε ιονίζουσα ακτινοβολία μπορούν να ομαδοποιηθούν σε δύο γενικές κατηγορίες:
 αιτιοκρατικά αποτελέσματα (επιβλαβείς αντιδράσεις ιστού) που οφείλονται σε μεγάλο βαθμό στη θανάτωση ή δυσλειτουργία των κυττάρων μετά από υψηλές δόσεις από εγκαύματα ακτινοβολίας (radiation burns).
 στοχαστικά αποτελέσματα, π.χ., καρκίνος και κληρονομικά αποτελέσματα που αφορούν είτε την ανάπτυξη καρκίνου σε εκτεθειμένα άτομα λόγω μετάλλαξης σωματικών κυττάρων ή κληρονομική ασθένεια στους απογόνους τους λόγω μετάλλαξης των αναπαραγωγικών κυττάρων.
Η πιο κοινή επίπτωση είναι η στοχαστική επαγωγή καρκίνου με λανθάνουσα περίοδο ετών ή δεκαετιών μετά την έκθεση. Για παράδειγμα, η ιονίζουσα ακτινοβολία είναι μια αιτία της χρόνιας μυελογενούς λευχαιμίας (chronic myelogenous leukemia, CML), αν και τα περισσότερα άτομα με CML δεν έχουν εκτεθεί σε ακτινοβολία. Ο μηχανισμός με τον οποίο συμβαίνει αυτό είναι καλά κατανοητός, αλλά τα ποσοτικά μοντέλα που προβλέπουν το επίπεδο κινδύνου παραμένουν αμφιλεγόμενα.
Το πιο ευρέως αποδεκτό μοντέλο, το γραμμικό μοντέλο χωρίς κατώφλι (Linear no-threshold model, LNT), υποστηρίζει ότι η συχνότητα εμφάνισης καρκίνων λόγω ιονίζουσας ακτινοβολίας αυξάνεται γραμμικά με αποτελεσματική δόση ακτινοβολίας σε ποσοστό 5,5% ανά sievert. Εάν αυτό είναι σωστό, τότε η φυσική ακτινοβολία υποβάθρου (background radiation) είναι η πιο επικίνδυνη πηγή ακτινοβολίας για τη γενική δημόσια υγεία, ακολουθούμενη από την ιατρική απεικόνιση ως κοντινή δεύτερη. Άλλες στοχαστικές επιδράσεις της ιοντίζουσας ακτινοβολίας είναι η τερατογένεση, η γνωστική έκπτωση και οι καρδιαγγειακές παθήσεις.
Αν και το DNA είναι πάντα επιρρεπές σε βλάβη από ιονίζουσα ακτινοβολία, το μόριο του DNA μπορεί επίσης να καταστραφεί από ακτινοβολία με αρκετή ενέργεια για να διεγείρει ορισμένους χημικούς δεσμούς για να σχηματίσει διμερή πυριμιδίνης. Αυτή η ενέργεια μπορεί να είναι μικρότερη από την ιονίζουσα, αλλά κοντά της. Ένα καλό παράδειγμα είναι η ενέργεια του υπεριώδους φάσματος που ξεκινά από περίπου 3,1 eV (400 nm) κοντά στο ίδιο ενεργειακό επίπεδο που μπορεί να προκαλέσει ηλιακό έγκαυμα σε απροστάτευτο δέρμα, ως αποτέλεσμα φωτοαντιδράσεων στο κολλαγόνο και (στην περιοχή της υπεριώδους ακτινοβολίας UV-B) επίσης βλάβες στο DNA (για παράδειγμα, διμερή πυριμιδίνης). Έτσι, το μεσαίο και κατώτερο υπεριώδες ηλεκτρομαγνητικό φάσμα είναι επιζήμιο για τους βιολογικούς ιστούς ως αποτέλεσμα της ηλεκτρονικής διέγερσης σε μόρια που υπολείπεται του ιονισμού, αλλά παράγει παρόμοια μη θερμικά αποτελέσματα. Σε κάποιο βαθμό, το ορατό φως και επίσης η υπεριώδης ακτινοβολία Α (UVA) που είναι πιο κοντά στις ορατές ενέργειες, έχει αποδειχθεί ότι καταλήγουν στο σχηματισμό δραστικών μορφών οξυγόνου στο δέρμα, που προκαλούν έμμεση βλάβη, καθώς πρόκειται για ηλεκτρονικά διεγερμένα μόρια που μπορούν να προκαλούν αντιδραστική βλάβη, αν και δεν προκαλούν ηλιακό έγκαυμα (ερύθημα). Όπως και η βλάβη του ιονισμού, όλα αυτά τα αποτελέσματα στο δέρμα είναι πέρα από αυτά που παράγονται από απλά θερμικά αποτελέσματα.

 Μέτρηση της ακτινοβολίας 
Ο παρακάτω πίνακας δείχνει τις ποσότητες ακτινοβολίας και δόσης σε μονάδες SI και εκτός SI.
+Μέθοδοι μέτρησης ακτινοβολίας Ποσότητα Ανιχνευτής Μονάδες CGS Μονάδες SI Άλλες μονάδες Ρυθμός αποσύνθεσης  curie  becquerel  Ροή σωματιδίου Μετρητής Γκάιγκερ, αναλογικός μετρητής, σπινθηριστής     πλήθος ανά λεπτό, σωματίδια ανά cm ανά δευτερόλεπτο Ενέργεια fluence δοσίμετρο θερμοφωταύγειας, δοσίμετρο διακριτικού μεμβράνης     Ενέργεια δέσμης αναλογικός μετρητής  eV  J  Γραμμική μεταφορά ενέργειας παραγόμενη ποσότητα       Kerma θάλαμος ιονισμού, ανιχνευτής ημιαγωγών, δοσίμετρο ινών χαλαζία, μετρητής ραδιενεργών καταλοίπων Kearny    gray ()  roentgen απορροφούμενη δόση θερμιδόμετρο  rad  gray  rep ισοδύναμη δόση παραγόμενη ποσότητα  rem WR) ενεργή δόση παραγόμενη ποσότητα  rem WR × WT) BRET δεσμευμένη δόση παραγόμενη ποσότητα  rem  sievert  ισοδύναμη δόση μπανάνας

 Χρήσεις της ακτινοβολίας 
Η ιονίζουσα ακτινοβολία έχει πολλές βιομηχανικές, στρατιωτικές και ιατρικές χρήσεις. Η χρησιμότητά της πρέπει να εξισορροπηθεί με τους κινδύνους της, ένας συμβιβασμός που έχει αλλάξει με την πάροδο του χρόνου. Για παράδειγμα, κάποτε, οι βοηθοί σε καταστήματα υποδημάτων στις χρησιμοποιούσαν ακτίνες Χ για να ελέγξουν το μέγεθος του παπουτσιού ενός παιδιού, αλλά αυτή η πρακτική σταμάτησε όταν έγιναν καλύτερα κατανοητοί οι κίνδυνοι της ιονίζουσας ακτινοβολίας.
Η ακτινοβολία νετρονίων είναι απαραίτητη για τη λειτουργία των πυρηνικών αντιδραστήρων και πυρηνικών όπλων. Η διεισδυτική ισχύς της ακτινοβολίας ακτίνων Χ, γάμμα, βήτα και ποζιτρονίων χρησιμοποιείται για μη καταστροφική εξέταση με ακτινοδιαγνωστική, και μια ποικιλία βιομηχανικών μετρητών. Ραδιενεργοί ιχνηθέτες (Radioactive tracers) χρησιμοποιούνται σε ιατρικές και βιομηχανικές εφαρμογές, καθώς και σε βιολογικές και στην ακτινοχημεία. Η ακτινοβολία άλφα χρησιμοποιείται σε στατικούς εξολοθρευτές και ανιχνευτές καπνού. Τα αποστειρωτικά αποτελέσματα της ιονίζουσας ακτινοβολίας είναι χρήσιμα για τον καθαρισμό ιατρικών εργαλείων, ακτινοβόληση τροφίμων (food irradiation) και στις τεχνικές αποστειρωμένων εντόμων. Οι μετρήσεις του άνθρακα-14, μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον προσδιορισμό της ημερομηνίας των υπολειμμάτων οργανισμών που έχουν πεθάνει από καιρό (όπως το ξύλο χιλιάδων ετών).
 Πηγές ακτινοβολίας 
Η ιονίζουσα ακτινοβολία παράγεται μέσω πυρηνικών αντιδράσεων, πυρηνικής διάσπασης, από πολύ υψηλή θερμοκρασία, ή μέσω επιτάχυνσης φορτισμένων σωματιδίων σε ηλεκτρομαγνητικά πεδία. Οι φυσικές πηγές περιλαμβάνουν τον ήλιο, τους κεραυνούς και τις εκρήξεις υπερκαινοφανών. Οι τεχνητές πηγές περιλαμβάνουν πυρηνικούς αντιδραστήρες, επιταχυντές σωματιδίων και σωλήνες ακτίνων Χ.
Η Επιστημονική Επιτροπή των Ηνωμένων Εθνών για τις Επιδράσεις της Ατομικής Ακτινοβολίας (United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation, UNSCEAR) καθόρισε τους τύπους ανθρώπινης έκθεσης.
+ Τύπος έκθεσης σε ακτινοβολία Δημόσια έκθεση Φυσικές πηγές Κανονικές εμφανίσεις  κοσμικές ακτίνες Γήινη ακτινοβολία Προχωρημένες πηγές  Μεταλλευτική και τήξη Βιομηχανία φωσφορικών Εξόρυξη κάρβουνου και παραγωγή ενέργειας από άνθρακα Πετρέλαιο και εξόρυξη φυσικού αερίου Βιομηχανίες σπανίων γαιών και διοξειδίου του τιτανίου Βιομηχανίες ζιρκονίου και κεραμικών Εφαρμογή ραδίου και θορίου Άλλες καταστάσεις έκθεσης Ανθρωπογενείς πηγές Ειρηνικοί σκοποί Παραγωγή πυρηνικής ενέργειας  Μεταφορά πυρηνικών και ραδιενεργών υλικών Εφαρμογή εκτός από την πυρηνική ενέργειαΣτρατιωτικοί σκοποί   Δοκιμές πυρηνικών όπλων Κατάλοιπα στο περιβάλλον. Πυρηνικά κατάλοιπα Ιστορικές καταστάσεις Έκθεση από ατυχήματα  Επαγγελματική έκθεση σε ακτινοβολία  Φυσικές πηγές   Έκθεση σε κοσμικές ακτίνες πληρωμάτων αεροσκαφών και διαστημοπλοίων  Έκθεση σε εξορυκτικές και μεταποιητικές βιομηχανίες  Βιομηχανίες εξόρυξης φυσικού αερίου και πετρελαίου  Έκθεση σε ραδόνιο σε χώρους εργασίας εκτός των ορυχείων Ανθρωπογενείς πηγές Ειρηνικοί σκοποί  Βιομηχανίες πυρηνικής ενέργειας  Ιατρικές χρήσεις της ακτινοβολίας Βιομηχανικές χρήσεις της ακτινοβολίας Διάφορες χρήσεις Στρατιωτικοί σκοποί  Άλλοι εκτεθειμένοι εργαζόμενοι Πηγή UNSCEAR 2008 Annex B  ανακτήθηκε 4-7-2011
Η Διεθνής Επιτροπή ακτινολογικής Προστασίας διαχειρίζεται το Διεθνές Σύστημα Ακτινολογικής Προστασίας, το οποίο θέτει τα συνιστώμενα όρια για τη λήψη δόσης.
Ακτινοβολία υποβάθρου
Η ακτινοβολία υποβάθρου προέρχεται τόσο από φυσικές όσο και από ανθρωπογενείς πηγές.
Η παγκόσμια μέση έκθεση των ανθρώπων σε ιονίζουσα ακτινοβολία είναι περίπου 3  mSv (0,3 rem) ετησίως, το 80% της οποίας προέρχεται από τη φύση. Το υπόλοιπο 20% προκύπτει από την έκθεση σε ανθρωπογενείς πηγές ακτινοβολίας, κυρίως από ακτινοδιαγνωστική. Η μέση ανθρωπογενής έκθεση είναι πολύ υψηλότερη στις ανεπτυγμένες χώρες, κυρίως λόγω αξονικής τομογραφίας και πυρηνικής ιατρικής.
Η φυσική ακτινοβολία υποβάθρου προέρχεται από πέντε πρωτεύουσες πηγές: κοσμική ακτινοβολία, ηλιακή ακτινοβολία, εξωτερικές γήινες πηγές, ακτινοβολία στο ανθρώπινο σώμα και ραδόνιο.
Ο ρυθμός υποβάθρου για φυσική ακτινοβολία ποικίλλει σημαντικά ανάλογα με την τοποθεσία, καθώς είναι τόσο χαμηλός όσο 1,5 mSv/a (1,5 mSv ετησίως) σε ορισμένες περιοχές και πάνω από 100 mSv/a σε άλλες. Το υψηλότερο επίπεδο καθαρά φυσικής ακτινοβολίας που έχει καταγραφεί στην επιφάνεια της Γης είναι 90 μGy/h (0,8 Gy/a) σε μια μαύρη παραλία της Βραζιλίας που αποτελείται από μοναζίτη. Η υψηλότερη ακτινοβολία υποβάθρου σε μια κατοικημένη περιοχή βρίσκεται στο Ράμσαρ του Ιράν, κυρίως λόγω του φυσικά ραδιενεργού ασβεστόλιθου που χρησιμοποιείται ως δομικό υλικό. Περίπου 2000 από τους πιο εκτεθειμένους κατοίκους λαμβάνουν μέση δόση ακτινοβολίας 10 mGy ετησίως, (1 rad/έτος) δέκα φορές περισσότερο από το όριο που συνιστά η ICRP για την έκθεση στο κοινό από τεχνητές πηγές. Βρέθηκαν επίπεδα ρεκόρ σε ένα σπίτι όπου η ενεργή δόση ακτινοβολίας λόγω εξωτερικής ακτινοβολίας ήταν 135 mSv/a, (13,5 rem /έτος) και η δεσμευμένη δόση από ραδόνιο ήταν 640 mSv/a (64,0 rem/έτος).  Αυτή η μοναδική περίπτωση είναι πάνω από 200 φορές υψηλότερη από την παγκόσμια μέση ακτινοβολία υποβάθρου. Παρά τα υψηλά επίπεδα ακτινοβολίας υποβάθρου που λαμβάνουν οι κάτοικοι του Ραμσάρ, δεν υπάρχουν πειστικές αποδείξεις ότι αντιμετωπίζουν μεγαλύτερο κίνδυνο για την υγεία τους. Οι συστάσεις της ICRP είναι συντηρητικά όρια και ενδέχεται να αντιπροσωπεύουν υπερβολική αναπαράσταση του πραγματικού κινδύνου για την υγεία. Γενικά, ο οργανισμός ακτινοπροστασίας συνιστά τα πιο συντηρητικά όρια, υποθέτοντας ότι είναι καλύτερο να υπάρχει ασφαλέστερη προφύλαξη. Αυτό το επίπεδο προσοχής είναι κατάλληλο, αλλά δεν πρέπει να χρησιμοποιείται για να δημιουργήσει φόβο για κίνδυνο της ακτινοβολίας περιβάλλοντος. Ο κίνδυνος ακτινοβολίας από την ακτινοβολία υποβάθρου μπορεί να είναι μια σοβαρή απειλή, αλλά είναι πιθανότερο ένας μικρός συνολικός κίνδυνος σε σύγκριση με όλους τους άλλους παράγοντες του περιβάλλοντος.
Κοσμική ακτινοβολία

Η Γη, και όλα τα έμβια όντα πάνω της, βομβαρδίζονται συνεχώς από ακτινοβολία έξω από το ηλιακό μας σύστημα. Αυτή η κοσμική ακτινοβολία αποτελείται από σχετικιστικά σωματίδια: θετικά φορτισμένους πυρήνες (ιόντα) από πρωτόνια 1 amu (περίπου το 85% αυτού) έως 26 amu πυρήνες σιδήρου και ακόμη παραπέρα. (Τα σωματίδια με υψηλό ατομικό αριθμό ονομάζονται ιόντα HZE.) Η ενέργεια αυτής της ακτινοβολίας μπορεί να ξεπεράσει κατά πολύ αυτήν που μπορούν να δημιουργήσουν οι άνθρωποι, ακόμη και στους μεγαλύτερους επιταχυντές σωματιδίων. Αυτή η ακτινοβολία αλληλεπιδρά στην ατμόσφαιρα για να δημιουργήσει δευτερεύουσα ακτινοβολία που πέφτει ως βροχή, συμπεριλαμβανομένων των ακτίνων Χ, μιονίων, πρωτονίων, αντιπρωτονίων, σωματιδίων άλφα , πιονίων, ηλεκτρονίων, ποζιτρονίων και νετρονίων.
Η δόση από την κοσμική ακτινοβολία προέρχεται σε μεγάλο βαθμό από μιόνια, νετρόνια και ηλεκτρόνια, με ρυθμό δόσης που ποικίλλει σε διάφορα μέρη του κόσμου και βασίζεται σε μεγάλο βαθμό στο γεωμαγνητικό πεδίο, το υψόμετρο και τον ηλιακό κύκλο. Ο ρυθμός δόσης κοσμικής ακτινοβολίας στα αεροπλάνα είναι τόσο υψηλός που, σύμφωνα με την Έκθεση UNSCEAR 2000 των Ηνωμένων Εθνών, οι εργαζόμενοι στο πλήρωμα πτήσης αεροπορικών εταιρειών λαμβάνουν περισσότερη δόση κατά μέσο όρο από οποιονδήποτε άλλο εργαζόμενο, συμπεριλαμβανομένων εκείνων σε πυρηνικούς σταθμούς. Τα πληρώματα των αεροπορικών εταιρειών λαμβάνουν περισσότερες κοσμικές ακτίνες εάν κάνουν τακτικά δρομολόγια πτήσεων που τα οδηγούν κοντά στον Βόρειο ή τον Νότιο πόλο σε μεγάλα υψόμετρα, όπου αυτός ο τύπος ακτινοβολίας είναι μέγιστος.
Οι κοσμικές ακτίνες περιλαμβάνουν επίσης ακτίνες γάμμα υψηλής ενέργειας, οι οποίες είναι πολύ πέρα από τις ενέργειες που παράγονται από ηλιακές ή ανθρώπινες πηγές.
 Εξωτερικές επίγειες πηγές 
Τα περισσότερα υλικά στη Γη περιέχουν μερικά ραδιενεργά άτομα, ακόμη κι αν είναι σε μικρές ποσότητες. Το μεγαλύτερο μέρος της δόσης που λαμβάνεται από αυτές τις πηγές προέρχεται από εκπομπές ακτίνων γάμμα σε οικοδομικά υλικά ή πετρώματα και χώμα όταν βρίσκονται έξω. Τα κύρια ραδιονουκλίδια που προκαλούν ανησυχία για την γήινη ακτινοβολία είναι τα ισότοπα καλίου, ουρανίου και θορίου. Κάθε μία από αυτές τις πηγές μειώνεται σε δραστηριότητα από τον σχηματισμό της Γης.
 Εσωτερικές πηγές ακτινοβολίας 
Όλα τα γήινα υλικά που είναι τα δομικά στοιχεία της ζωής περιέχουν ένα ραδιενεργό συστατικό. Καθώς οι άνθρωποι, τα φυτά και τα ζώα καταναλώνουν τροφή, αέρα και νερό, ένας κατάλογος ραδιοϊσοτόπων συσσωρεύεται μέσα στον οργανισμό. Ορισμένα ραδιονουκλίδια, όπως το κάλιο-40, εκπέμπουν μια ακτίνα γάμμα υψηλής ενέργειας που μπορεί να μετρηθεί από ευαίσθητα ηλεκτρονικά συστήματα μέτρησης ακτινοβολίας. Αυτές οι εσωτερικές πηγές ακτινοβολίας συμβάλλουν στη συνολική δόση ακτινοβολίας ενός ατόμου από φυσική ακτινοβολία υποβάθρου.
Ραδόνιο
Μια σημαντική πηγή φυσικής ακτινοβολίας είναι το αέριο ραδόνιο, το οποίο διαρρέει συνεχώς από το βραχώδες υπόβαθρο, αλλά μπορεί, λόγω της υψηλής πυκνότητάς του, να συσσωρευτεί σε σπίτια που δεν αερίζονται καλά.
Το ραδόνιο-222 είναι ένα αέριο που παράγεται από την α-διάσπαση του ραδίου-226. Και τα δύο αποτελούν μέρος της φυσικής αλυσίδας διάσπασης ουρανίου. Το ουράνιο βρίσκεται στο έδαφος σε όλο τον κόσμο σε διάφορες συγκεντρώσεις. Το ραδόνιο είναι η μεγαλύτερη αιτία καρκίνου του πνεύμονα μεταξύ των μη καπνιστών και η δεύτερη κύρια αιτία συνολικά.

 Έκθεση σε ακτινοβολία 
Υπάρχουν τρεις τυπικοί τρόποι περιορισμού της έκθεσης:
 Χρόνος: Για άτομα που εκτίθενται σε ακτινοβολία εκτός από τη φυσική ακτινοβολία υποβάθρου, ο περιορισμός ή η ελαχιστοποίηση του χρόνου έκθεσης θα μειώσει τη δόση από την πηγή ακτινοβολίας.
 Απόσταση: Η ένταση της ακτινοβολίας μειώνεται απότομα με την απόσταση, σύμφωνα με τον νόμο του αντιστρόφου τετραγώνου (σε απόλυτο κενό).Camphausen KA, Lawrence RC. "Principles of Radiation Therapy"  in Pazdur R, Wagman LD, Camphausen KA, Hoskins WJ (Eds) Cancer Management: A Multidisciplinary Approach . 11 ed. 2008.
 'Θωράκιση: Ο αέρας ή το δέρμα μπορεί να επαρκούν για να εξασθενίσουν σημαντικά την ακτινοβολία άλφα και βήτα. Τα εμπόδια από μόλυβδο, σκυρόδεμα, ή νερό χρησιμοποιούνται συχνά για να παρέχουν αποτελεσματική προστασία από πιο διεισδυτικά σωματίδια όπως οι ακτίνες γάμμα και τα νετρόνια. Ορισμένα ραδιενεργά υλικά αποθηκεύονται ή διακινούνται υποβρύχια ή με τηλεχειριστήριο σε δωμάτια κατασκευασμένα από χοντρό σκυρόδεμα ή επενδεδυμένα με μόλυβδο. Υπάρχουν ειδικές πλαστικές ασπίδες που σταματούν τα σωματίδια βήτα και ο αέρας θα σταματήσει τα περισσότερα σωματίδια άλφα. Η αποτελεσματικότητα ενός υλικού στη θωράκιση της ακτινοβολίας καθορίζεται από το πάχος της μισής τιμής του, το πάχος του υλικού που μειώνει την ακτινοβολία στο μισό. Αυτή η τιμή είναι συνάρτηση του ίδιου του υλικού και του τύπου και της ενέργειας της ιονίζουσας ακτινοβολίας. Ορισμένα γενικά αποδεκτά πάχη του υλικού εξασθένησης είναι 5 mm αλουμινίου για τα περισσότερα σωματίδια βήτα και 3 ίντσες μολύβδου για ακτινοβολία γάμμα.
Όλα αυτά μπορούν να εφαρμοστούν σε φυσικές και ανθρωπογενείς πηγές. Για τις ανθρωπογενείς πηγές, η χρήση του περιορισμού είναι ένα σημαντικό εργαλείο για τη μείωση της πρόσληψης δόσης και είναι ουσιαστικά ένας συνδυασμός θωράκισης και απομόνωσης από το ανοιχτό περιβάλλον. Τα ραδιενεργά υλικά περιορίζονται στον μικρότερο δυνατό χώρο και φυλάσσονται μακριά από το περιβάλλον, όπως σε χώρο αποθήκευσης ραδιενεργών (hot cell) (για ακτινοβολία) ή ντουλαπάκια (glove box) (για μόλυνση). Ραδιενεργά ισότοπα για ιατρική χρήση, για παράδειγμα, διανέμονται σε κλειστές εγκαταστάσεις χειρισμού, συνήθως ντουλαπάκια, ενώ οι πυρηνικοί αντιδραστήρες λειτουργούν εντός κλειστών συστημάτων με πολλαπλούς φραγμούς που κρατούν τα ραδιενεργά υλικά περιορισμένα. Οι χώροι εργασίας, οι χώροι αποθήκευσης ραδιενεργών και τα ντουλαπάκια έχουν ελαφρώς μειωμένη πίεση αέρα για να αποτρέψουν τη διαφυγή αερομεταφερόμενου υλικού στο ανοιχτό περιβάλλον.
Σε πυρηνικές συγκρούσεις ή μη στρατιωτικές πυρηνικές εκλύσεις τα μέτρα της πολιτικής προστασίας (civil defense) μπορούν να βοηθήσουν στη μείωση της έκθεσης των πληθυσμών μειώνοντας την κατάποση ισοτόπων και την επαγγελματική έκθεση. Ένα μέτρο είναι το ζήτημα των δισκίων ιωδιούχου καλίου (potassium iodide, KI), το οποίο εμποδίζει την πρόσληψη του ιωδίου-131 (ένα από τα κύρια προϊόντα ραδιοϊσοτόπων της πυρηνικής σχάσης) στον ανθρώπινο θυρεοειδή αδένα.
Επαγγελματική έκθεση
Τα επαγγελματικά εκτεθειμένα άτομα ελέγχονται εντός του ρυθμιστικού πλαισίου της χώρας στην οποία εργάζονται και σύμφωνα με τυχόν τοπικούς περιορισμούς αδειών πυρηνικής ενέργειας. Αυτά βασίζονται συνήθως στις συστάσεις της Διεθνούς Επιτροπής Ακτινολογικής Προστασίας (ICRP).
Η ICRP συνιστά τον περιορισμό της τεχνητής ακτινοβολίας. Για την επαγγελματική έκθεση, το όριο είναι 50 mSv ετησίως με μέγιστο όριο τα 100 mSv σε μια συνεχόμενη πενταετία.
Η έκθεση σε ακτινοβολία αυτών των ατόμων παρακολουθείται προσεκτικά με τη χρήση δοσιμέτρων και άλλων οργάνων ακτινολογικής προστασίας που θα μετρούν τις συγκεντρώσεις ραδιενεργών σωματιδίων, τις μετρήσεις της δόσης γάμμα περιοχής και την ραδιενεργή μόλυνση (radioactive contamination). Τηρείται το επιτρεπτό αρχείο της δόσης.
Παραδείγματα δραστηριοτήτων για τις οποίες προκαλείται ανησυχία η επαγγελματική έκθεση περιλαμβάνουν:
 Πληρώματα αεροπορικών εταιρειών (ο πιο εκτεθειμένος πληθυσμός)
 Βιομηχανική ακτινογραφία
 Ιατρική ακτινογραφία και πυρηνική ιατρική
 Εξόρυξη ουρανίου
 Εργαζόμενοι σε πυρηνικούς σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής και μονάδες επανεπεξεργασίας πυρηνικών καυσίμων.
 Ερευνητικά εργαστήρια (κρατικά, πανεπιστημιακά και ιδιωτικά)
Ορισμένες ανθρωπογενείς πηγές ακτινοβολίας επηρεάζουν το σώμα μέσω άμεσης ακτινοβολίας, γνωστή ως ενεργούς δόσης ακτινοβολίας, ενώ άλλες παίρνουν τη μορφή ραδιενεργού μόλυνσης και ακτινοβολούν (irradiate) το σώμα από μέσα. Το τελευταίο είναι γνωστό ως δεσμευμένη δόση (committed dose).

Δημόσια έκθεση
Οι ιατρικές διαδικασίες, όπως οι διαγνωστικές ακτίνες Χ, πυρηνική ιατρική και ακτινοθεραπεία είναι μακράν η πιο σημαντική πηγή έκθεσης σε ανθρωπογενή ακτινοβολία για το ευρύ κοινό. Μερικά από τα κύρια ραδιονουκλίδια που χρησιμοποιούνται είναι τα ιώδιο-131, τεχνήτιο-99m, κοβάλτιο-60, Ir-192 και Cs-137. Το κοινό εκτίθεται επίσης σε ακτινοβολία από καταναλωτικά προϊόντα, όπως καπνός (πολώνιο-210), εύφλεκτα καύσιμα (αέριο, κάρβουνο, κ.λπ.), τηλεόραση, φωτεινά ρολόγια και δίσκοι (τριτίου), συστήματα ακτίνων Χ αεροδρομίου, ανιχνευτές καπνού, (αμερίκιο), σωλήνες ηλεκτρονίων και μανδύες φαναριών αερίου ( θορίου).
Μικρότερου μεγέθους, τα μέλη του κοινού εκτίθενται σε ακτινοβολία από τον κύκλο πυρηνικών καυσίμων, ο οποίος περιλαμβάνει ολόκληρη τη σειρά από την επεξεργασία ουρανίου έως τη διάθεση του αναλωμένου καυσίμου. Τα αποτελέσματα μιας τέτοιας έκθεσης δεν έχουν μετρηθεί αξιόπιστα λόγω των εξαιρετικά χαμηλών δόσεων που εμπλέκονται. Οι πολέμιοι χρησιμοποιούν ένα μοντέλο καρκίνου ανά δόση για να ισχυριστούν ότι τέτοιες δραστηριότητες προκαλούν αρκετές εκατοντάδες περιπτώσεις καρκίνου ετησίως, μια εφαρμογή του ευρέως αποδεκτού γραμμικού μοντέλου χωρίς κατώφλι (Linear no-threshold model, LNT).
Η Διεθνής Επιτροπή Ακτινολογικής Προστασίας συνιστά τον περιορισμό της τεχνητής ακτινοβολίας στο κοινό σε μέσο όρο 1 mSv (0,001 Sv) αποτελεσματικής δόσης ετησίως, μη συμπεριλαμβανομένων των ιατρικών και επαγγελματικών εκθέσεων.
Σε έναν πυρηνικό πόλεμο, οι ακτίνες γάμμα τόσο από την αρχική έκρηξη του όπλου όσο και από τα κατακρημνίσματα θα ήταν οι πηγές έκθεσης σε ακτινοβολία.
 Διαστημικές πτήσεις 
Μαζικά σωματίδια προκαλούν ανησυχία για τους αστροναύτες έξω από το Γήινο μαγνητικό πεδίο που θα λάμβαναν ηλιακά σωματίδια από συμβάντα ηλιακών πρωτονίων (solar proton events, SPE) και γαλαξιακές κοσμικές ακτίνες από κοσμικές πηγές. Αυτοί οι φορτισμένοι πυρήνες υψηλής ενέργειας εμποδίζονται από το μαγνητικό πεδίο της Γης, αλλά αποτελούν μείζονα ανησυχία για την υγεία για τους αστροναύτες που ταξιδεύουν στη Σελήνη και σε οποιαδήποτε μακρινή τοποθεσία πέρα από τη γήινη τροχιά. Ιδιαίτερα τα πολύ φορτισμένα ιόντα HZE είναι γνωστό ότι είναι εξαιρετικά επιβλαβή, αν και τα πρωτόνια αποτελούν τη συντριπτική πλειοψηφία των γαλαξιακών κοσμικών ακτίνων. Τα στοιχεία δείχνουν προηγούμενα επίπεδα ακτινοβολίας SPE που θα ήταν θανατηφόρα για απροστάτευτους αστροναύτες.
 Αεροπορικά ταξίδια 
Τα αεροπορικά ταξίδια εκθέτουν τους ανθρώπους στα αεροσκάφη σε αυξημένη ακτινοβολία από το διάστημα σε σύγκριση με το επίπεδο της θάλασσας, συμπεριλαμβανομένων των κοσμικών ακτίνων και από συμβάντα ηλιακών εκλάμψεων. Προγράμματα λογισμικού όπως τα Epcard, CARI, SIEVERT, PCAIRE είναι προσπάθειες προσομοίωσης της έκθεσης από πληρώματα αεροσκαφών και επιβάτες. Ένα παράδειγμα μετρούμενης δόσης (όχι προσομοιωμένης δόσης) είναι 6 μSv ανά ώρα από το Χίθροου του Λονδίνου προς τη Ναρίτα του Τόκιο σε μια πολική διαδρομή μεγάλου γεωγραφικού πλάτους. Ωστόσο, οι δόσεις μπορεί να ποικίλλουν, όπως σε περιόδους υψηλής ηλιακής δραστηριότητας. Η FAA των Ηνωμένων Πολιτειών απαιτεί από τις αεροπορικές εταιρείες να παρέχουν στο πλήρωμα πτήσης πληροφορίες σχετικά με την κοσμική ακτινοβολία και μια σύσταση της Διεθνούς Επιτροπής για την Ακτινολογική Προστασία για το ευρύ κοινό δεν υπερβαίνει το 1 mSv ετησίως. Επιπλέον, πολλές αεροπορικές εταιρείες δεν επιτρέπουν στα μέλη του πληρώματος πτήσης που είναι έγκυες να συμμορφώνονται με μια Ευρωπαϊκή Οδηγία. Η FAA έχει ένα συνιστώμενο όριο 1 mSv συνολικά για μια εγκυμοσύνη και όχι περισσότερο από 0,5 mSv ανά μήνα. Πληροφορίες βασίστηκαν αρχικά στο Fundamentals of Aerospace Medicine που δημοσιεύτηκε το 2008.

 Προειδοποιητικά σημάδια κινδύνου ακτινοβολίας 
Τα επικίνδυνα επίπεδα ιοντίζουσας ακτινοβολίας υποδηλώνονται από την πινακίδα τριφυλλιού σε κίτρινο παρασκήνιο. Αυτά συνήθως τοποθετούνται στα όρια μιας ελεγχόμενης περιοχής ακτινοβολίας ή σε οποιοδήποτε μέρος όπου τα επίπεδα ακτινοβολίας είναι σημαντικά πάνω από το υπόβαθρο λόγω ανθρώπινης παρέμβασης.
Το σύμβολο προειδοποίησης κόκκινης ιοντίζουσας ακτινοβολίας (ISO 21482) κυκλοφόρησε το 2007 και προορίζεται για πηγές της Κατηγορίας 1, 2 και 3 της ΙΑΕΑ που ορίζονται ως επικίνδυνες πηγές ικανές να προκαλέσουν θάνατο ή σοβαρό τραυματισμό, συμπεριλαμβανομένων συσκευών ακτινοβολίας τροφίμων, μηχανημάτων τηλεθεραπείας για αντιμετώπιση του καρκίνου και μονάδες βιομηχανικής ακτινογραφίας. Το σύμβολο πρέπει να τοποθετηθεί στη συσκευή που στεγάζει την πηγή, ως προειδοποίηση για να μην αποσυναρμολογήσετε τη συσκευή ή να πλησιάσετε πιο κοντά. Δεν θα είναι ορατό υπό κανονική χρήση, μόνο εάν κάποιος επιχειρήσει να αποσυναρμολογήσει τη συσκευή. Το σύμβολο δεν θα βρίσκεται σε πόρτες πρόσβασης κτιρίων, πακέτα μεταφοράς ή περιέκτες.

Παραπομπές

 Βιβλιογραφία 


Εξωτερικοί σύνδεσμοι
 The Nuclear Regulatory Commission regulates most commercial radiation sources and non-medical exposures in the US:
 NLM Hazardous Substances Databank – Ionizing Radiation
 United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation 2000 Report Volume 1: Sources, Volume 2: Effects
 Beginners Guide to Ionising Radiation Measurement
  (from CT scans and xrays).
 Free Radiation Safety Course 
 Health Physics Society Public Education Website
 Oak Ridge Reservation Basic Radiation Facts

Ιονίζουσα ακτινοβολία
Κατηγορία:Καρκινογόνα
Κατηγορία:Μεταλλαξιογόνα
Κατηγορία:Ραδιενέργεια
Κατηγορία:Ραδιοβιολογία