Pod pojęciem promieniowania rozumie się wysyłanie i transportowanie energii w przestrzeni.

W generalnej klasyfikacji wyróżnia się dwa rodzaje promieniowania. Może to więc być:

- promieniowanie falowe - jest to promieniowanie elektromagnetyczne

- promieniowanie cząsteczkowe czyli korpuskularne -jest to promieniowanie składające się z cząstek, np. strumień cząstek lub

Drugi rodzaj klasyfikacji bierze pod uwagę energię cząstek lub fotonów i na tej podstawie dzieli promieniowanie na jonizujące i niejonizujące.

Promieniowaniem niejonizującym nazywa się promieniowanie elektromagnetyczne z tzw. optycznej części widma. Zakres ten obejmuje zatem: światło widzialne, promieniowanie ultrafioletowe oraz promieniowanie podczerwone.

Na wniosek Międzynarodowej Komisji do Spraw Ochrony przed Promieniowaniem Niejonizującym w latach 90 - tych do promieniowania niejonizującego zostały włączone również mikrofale.

Jak już wyżej zostało powiedziane podstawą tej klasyfikacji promieniowania jest energia. W przypadku promieniowania niejonizującego największa wartość energii, jaką mogą posiadać fotony tego promieniowania wynosi około 0.99J. Ponieważ to wartość tylko nieco wyższa od energii jonizacji niektórych atomów dlatego fotony o takiej energii mogą wywołać tylko pojedyncze jonizacje. Z tego względu promieniowania ultrafioletowego nie zalicza się do promieniowania jonizującego.

Warto zastanowić się co może być źródłem promieniowania niejonizującego. Okazuje się , że taki rodzaj promieniowania mogą emitować atomy lub cząsteczki wzbudzone. Przy przechodzeniu na niższy poziom energetyczny emitują fotony o energii równej różnicy energetycznej między poziomami.

Jeśli wzbudzenie atomów lub cząsteczek nastąpiło na drodze termicznej czyli przez podgrzanie to emisję fotonów określa się jako promieniowanie termiczne.

Natomiast jeśli zostały doprowadzone do stanu wzbudzonego w jakikolwiek inny sposób to mówi się o tzw. zjawisku luminescencji.

Fotony promieniowania niejonizującego, padającego na materię są pochłaniane przez cząsteczki. W wyniku takiej absorpcji cząsteczki znajdują się w stanach wzbudzonych. Stany wzbudzone są bardzo krótkotrwałe. Następnie taka cząsteczka może wyemitować foton, którego energia będzie mniejsza od energii pochłoniętego fotonu . Może dojść również do tzw. przejścia bezpromienistego, a energia zostanie przekazana do otoczenia w postaci ciepła.

Energia wzbudzenia może być również przekazana innej cząsteczce, która znajduje się w pobliżu.

Do źródeł promieniowania mikrofalowego, wytworzonych przez człowieka należą m.in.: urządzenia radarowe, urządzenia telekomunikacyjne. Poza tym promieniowanie mikrofalowe może pochodzić z niektórych urządzeń przemysłowych czy sprzętu gospodarstwa domowego tam gdzie energia urządzenia ma służyć podniesieniu temperatury jakiegoś ciała.

Podczas długotrwałego narażenia na promieniowanie o małym natężeniu mogą wystąpić zmiany w układzie krwiotwórczym polegające m.in. na zaburzeniach w wytwarzaniu erytrocytów i syntezy hemoglobiny. Zaburzeniom ulega również praca układu nerwowego i immunologicznego. Powoduje to osłabienie organizmu i podwyższoną wrażliwość na inne niekorzystne czynniki co w konsekwencji może doprowadzić do poważnych chorób.

Badania przeprowadzone na roślinach i zwierzętach wykazały, że narażenie na mikrofale o dostatecznie dużych natężeniach może być przyczyną aberracji chromosomowych , zaburzeń procesów mitozy i mejozy w komórkach. Prawdopodobnie odpowiada za to mechanizm termiczny. Jednak do tej pory mechanizm ten nie jest dokładnie znany.

Drugim rodzajem promieniowania jest promieniowanie jonizujące. Przenosi ono taką energię, która wystarcza do jonizacji materii, przez którą przechodzi. Jonizacja jest procesem polegającym na wywołaniu zmian elektrycznych w materii. Czyli po przejściu cząstki jonizującej powstają jony dodatnie i elektrony. Jeżeli cząstki obdarzone są ładunkiem elektrycznym czyli np. cząstki  lub  to dochodzi do tzw. jonizacji bezpośredniej, czyli bezpośredniego odrywania elektronów od atomów lub cząstek.

Oprócz jonizacji bezpośredniej możliwa jest także jonizacja pośrednia. Jest to proces zdecydowanie bardziej złożony. Pośrednio jonizują fotony oddziałując z powłokami elektronowymi oraz neutrony, które oddziałują z jądrami atomów.

Fotony mogą oddziaływać z materią przez którą przechodzą na drodze następujących zjawisk:

- efektu fotoelektrycznego

- efektu Comptona

- kreacji par

Efekt fotoelektryczny polega na tym, że foton przekazuje całą swoją energię elektronowi związanemu na wewnętrznej powłoce elektronowej. Przekazanie energii powoduje , że elektron zostaje wybity poza atom. Tak więc padający na atom foton zanika, a elektron zabiera energię kinetyczną , która jest równa różnicy energii padającego fotonu i energii wiązania elektronu w atomie. Tak więc, aby mogło zajść zjawisko absorpcji fotoelektrycznej energia padającego fotonu musi być większa bądź w ostateczności równa energii wiązania elektronu na wewnętrznej powłoce. Energie wiązania elektronów na poszczególnych powłokach nazywa się krawędziami absorpcji fotoelektrycznej.

Drugie ze zjawisk czyli efekt Comptona polega na oddziaływaniu fotonów z elektronami walencyjnymi w atomie. Elektron taki jest słabiej związany niż elektrony powłok wewnętrznych. Tak więc w wyniku zderzenia z fotonem może przejąć część energii i pędu fotonu. Elektron taki ulega wówczas wybiciu z atomu. Foton natomiast traci część swojej energii i zmienia kierunek, aby spełniona byłą zasada zachowania pędu. Kąt rozproszenia fotonu może zawierać się w przedziale od 0 do 180 stopni.

W wyniku trzeciego rodzaju oddziaływań fotonów z materią powstają pary : elektron - pozyton. Czyli energia fotonu w polu kulombowskim jądra atomowego lub elektronu zostaje zamieniona na masę wymienionych cząstek. Ważny jest jednak jeden warunek. Mianowicie energia fotonu musi być co najmniej równa dwóm energiom spoczynkowym elektronu. Aby zaszłą kreacja par konieczna jest także obecność jądra, aby spełniona byłą zasada zachowania energii oraz zasada zachowania pędu.

Widać więc, że w wyniku oddziaływania fotonów z materią całkowita energia fotonu lub jej część zostaje zużyta na wybicie elektronów z powłok lub powstanie nowych cząstek: elektron i pozyton.

Powstałe cząstki mają energię wystarczającą do jonizacji bezpośredniej.

Natomiast neutrony nie oddziałują z elektronami na powłokach, ale tracą swoją energię na skutek zderzeń sprężystych z jądrami atomów. W wyniku absorpcji neutronów przez niektóre jądra może dojść do powstania nowych izotopów promieniotwórczych, które nie występują naturalnie w przyrodzie. Jest to jeden ze sposobów na wytwarzanie takich właśnie izotopów . Nazywa się go aktywacją.

Do detekcji cząstek jonizujących wykorzystuje się różnego rodzaju urządzenia. Do badań fizycznych wykorzystuje się emulsje fotograficzne oraz komory pęcherzykowe czy komory mgłowe. Umożliwiają one śledzenie torów poszczególnych cząstek. Do szerszego zastosowania nie ma potrzeby analizy torów cząstek. Używa się więc detektorów nieśladowych.

Do tego rodzaju detektorów można zaliczyć: detektory gazowe czyli np. komory jonizacyjne, liczniki proporcjonalne, liczniki Geigera - Mullera., liczniki scyntylacyjne i liczniki półprzewodnikowe.

Wszystkie te detektory podlegają jednej ogólnej zasadzie działania. Mianowicie w objętości czynnej tych detektorów generowane są sygnały elektryczne , które maja postać krótkich impulsów prądowych. Następnie taki impuls prądowy powoduje spadek potencjału na oporze anodowym licznika.

W zależności od licznika wielkościami, które są mierzone na wyjściu detektora mogą być: natężenie prądu, amplituda impulsów napięciowych lub częstość zliczeń impulsów. Częstość zliczeń definiuje się jako ilość zliczeń przypadających na daną jednostkę czasu.

Promieniowanie jonizujące przechodząc przez ciało człowieka deponuje w nim swoją energię. Ilość tej energii określa wielkość zwana dawką pochłoniętą. Jest to energia zdeponowana w danej masie ciała. Jednostką dawki pochłoniętej jest 1 grej [Gy].

Natomiast w ochronie radiologicznej istotny jest także rodzaj promieniowania i rodzaj tkanki, na którą to promieniowanie oddziałuje. Dlatego wprowadza się dwa inne pojęcia : równoważnik dawki, który zawiera w sobie rodzaj promieniowania i efektywny równoważnik dawki uwzględniający tkankę. W obu przypadkach jednostką jest 1 Sv ( siwert).

Wiadome jest że, nie można całkowicie wyeliminować promieniowania z życia człowieka. Natomiast można i należy je ograniczać.

Wg jednej z zasad ochrony radiologicznej dawki otrzymane powinny być tak małe jak to jest możliwe do osiągnięcia.

W celach ochronnych zostały opracowane przez Państwową Agencję Atomistyki specjalne normy dotyczące tzw. dawek granicznych promieniowania (dotyczy tzw. równoważników dawki).

I tak dla ludzi narażonych zawodowo na promieniowanie efektywny równoważnik dawki nie może przekraczać 50 mSv na rok. Natomiast dla pozostałych ludzi efektywny równoważnik dawki promieniowania ze źródeł naturalnych i medycznych nie powinien przekraczać 1 mSv rocznie.

Istnieją również normy dotyczące aktywności importowanej żywności - wyraża się ją jako sumę aktywności promieniotwórczej izotopów cezu.

Przykładowo można wymienić następujące limity :

- 370 Bq / kg - dla mleka i jego przetworów oraz produktów dla dzieci

- 600 Bq / kg - dla pozostałych produktów

Aby uniknąć niebezpieczeństwa związanego z narażeniem na promieniowanie jonizujące przeciętny człowiek powinien stosować się do trzech podstawowych zasad:

  1. Im krótszy czas ekspozycji na promieniowanie tym mniejszą dawkę otrzyma człowiek
  2. Im dalej od źródła promieniowania tym bezpieczniej.
  3. Odpowiednio dobrane osłony osłabiają promieniowanie zmniejszając zagrożenie.

Naturalnym źródłem promieniowania jonizującego jest cała przestrzeń kosmiczna. Promieniowanie emituje również skorupa ziemska. Substancje promieniotwórcze ze skorupy ziemskiej oddziałują na organizm człowieka nie tylko z zewnątrz ( z gleby, ścian budynków), ale także dostają się do wnętrza ciała z pokarmem lub w procesie oddychania.

Niedawne badania pozwoliły na stwierdzenie, że w przypadku dawek pochodzących od źródeł naturalnych największy udział ma dawka pochodząca od radonu. Jest to pierwiastek występujący w postaci gazowej. Powstaje z rozpadu radu. Radon znajduje się w powietrzu, szczególnie dużo gromadzi się go w nie wietrzonych pomieszczeniach. Dostaje się tam ze ścian budynków oraz z wody. Sam radon charakteryzuje się mała aktywnością chemiczną, ale również ulega rozpadowi promieniotwórczemu dając groźne dla zdrowia pochodne. Mogą one gromadzić się w płucach emitując cząstki alfa. Mogą one powodować niszczenie komórek.

Jak wiadomo, źródła promieniowania mogą być również wytworzone sztucznie przez człowieka. I w zasadzie każdy z nas ma z takimi źródłami kontakt. Napromienieniu ze źródeł sztucznych człowiek może ulec np. wykonując badanie radiologiczne, radioizotopowe lub poddając się terapii nowotworowej.

Szacuje się , że ze źródeł medycznych średnia roczna dawka na człowieka wynosi 0.7 mSv.

Również opad promieniotwórczy z próbnych wybuchów jądrowych czy katastrofy w Czarnobylu jest przykładem sztucznego źródła promieniowania.

Promieniowanie emitują również zegarki zawierające materiał luminescencyjny, kineskopy telewizyjne czy soczewki aparatów fotograficznych.

Za zjawisko promieniotwórczości ( radioaktywności) odpowiedzialne są naturalne i sztuczne izotopy promieniotwórcze. Ich jądra są nietrwałe i ulegają samorzutnemu rozpadowi emitując promieniowanie i przekształcając się w jądra atomów innego pierwiastka.

Średnia liczba jąder izotopu promieniotwórczego rozpadająca się w danym przedziale czasu jest proporcjonalna do ogólnej liczby tych jąder w preparacie promieniotwórczym i nosi nazwę aktywności źródła. Jest to wielkość charakteryzująca izotop promieniotwórczy. Aktywność wyraża się w bekerelach (Bq).

Istnieje inna wielkość, która najlepiej określa szybkość rozpadu danego izotopu promieniotwórczego. Jest to tzw. czas połowicznego rozpadu. Jest to czas w którym połowa jąder izotopu promieniotwórczego ulega rozpadowi.

W środowisku człowieka występuje ok. 60 naturalnych izotopów promieniotwórczych

W naszym kraju wielkość dawki od promieniowania ziemskiego wynosi średnio 0.13 do 0.8 mSv na rok.

Izotopy promieniotwórcze wytwarza się również sztucznie przez bombardowanie jąder stabilnych izotopów strumieniem neutronów, protonów lub jąder lekkich pierwiastków.

Skutki oddziaływania promieniowania jonizującego na człowieka zależą nie tylko od wielkości dawki, ale także od czasu ekspozycji.

Efekt napromienienia zależy następnie od tego czy dawkę otrzymał cały organizm czy tylko określona jego objętość.

Promieniowanie jonizujące wywołuje skutki na poziomie molekularnym w komórkach i organellach. Najbardziej krytyczną tarczą dla promieniowania są cząsteczki DNA. Mogą być one uszkadzane bezpośrednio lub pośrednio. Uszkadzanie pośrednie związane jest z oddziaływaniem wolnych rodników oraz nadtlenków. Oczywiście uszkodzeniu mogą ulegać także inne molekuły, chociażby proteiny.

Wrażliwość komórek na promieniowani zależy od wielu czynników, m.in. od fazy cyklu komórkowego, w której się znajdują w momencie ekspozycji na promieniowanie. Przyjmuje się, że wrażliwość komórek na promieniowanie jest proporcjonalna do ich aktywności proliferacyjnej.

Zmiany, jakie mogą być indukowane w komórkach:

- upośledzenie wielu funkcji komórki

- natychmiastową śmierć po napromienieniu lub śmierć po kilku podziałach.

- różnego rodzaju mutacje

- zahamowanie zdolności podziałów

Generalnie skutki działania promieniowania na organizm można podzielić na:

- somatyczne - zmiany w tkankach i narządach pojawiające się w różnych okresach czasu po ekspozycji na promieniowanie. Można jednak ustalić związek przyczynowo - skutkowy między nimi a dawką otrzymaną. Mogą występować odczyny popromienne: mózgowe, szpikowe, skórne i itp.

- somatyczno - stochastyczne - późne skutki napromienienia, ich związek z ekspozycją daje się ustalić dopiero statystycznie. Należą tu: białaczka, nowotwory narządów wewnętrznych, wady rozwojowe itp.

- genetyczne - również są to skutki późne, objawiają się w zwiększonej częstości mutacji w komórkach.

Prawdopodobieństwo wystąpienia późnych skutków napromienienia można wyrazić jako funkcję ciągłą dawki. Z tezy tej wynika, że każda dawka nawet ta najmniejsza jest w jakiś sposób szkodliwa dla organizmu. Brak więc jest dawki progowej poniżej której promieniowanie byłoby bezpieczne.

Model efekt napromienienia - dawka ma postać liniowo - kwadratową. Czyli przy małych dawkach zależność ta jest liniowa, natomiast przy dużych ma postać równania kwadratowego.

Niemniej jednak są też naukowcy, którzy są przekonani o tym, że promieniowanie w małych dawkach może przynosić dobroczynne skutki. Argumentem przemawiającym na ich korzyść jest fakt, że na etapie powstawania pierwszych form życia na Ziemi poziom promieniowania był dużo większy niż obecnie i promieniowanie to nie tylko nie wyrządziło żadnych szkód, ale mogło nawet pomóc w rozwoju życia.