Излучения ионизирующие — это излучения, взаимодействие которых с веществом приводит к образованию ионов разных знаков. Все виды ионизирующих излучений делят на электромагнитные излучения (рентгеновское и гамма-излучения) и корпускулярные излучения, состоящие из различных ядерных частиц. Источниками ионизирующих излучений служат: естественные или искусственные радиоактивные вещества, рентгеновские аппараты. Ионизирующие излучения образуются при всевозможных ядерных реакциях. Кроме того, ионизирующие излучения приходят из космического пространства.
Рентгеновское излучение возникает в рентгеновской трубке (см.). Различают коротковолновое и длинноволновое рентгеновские излучения. Длина волны рентгеновского излучения зависит от напряжения, приложенного к аноду трубки. Чем меньше длина волны рентгеновского излучения, тем выше его энергия.
Из квантовой механики известно, что электромагнитные излучения испускаются не непрерывное отдельными порциями энергии с определенной длиной волны, которые называются квантами, или фотонами. При прохождении через вещество кванты рентгеновского излучения передают свою энергию электронам атомов среды. В результате взаимодействия с электроном квант или исчезает (явление фотоэффекта), или уменьшает свою энергию (комптон-эффект). Расстояние, проходимое излучением в веществе, определяет его проникающую способность. Рентгеновское излучение — проникающее излучение, т. е. излучение, имеющее высокую проникающую способность.
Проникающая способность излучения зависит от энергии квантов. Излучение с малой энергией квантов имеет малую проникающую способность и называется мягким, с большой энергией квантов и высокой проникающей способностью — жестким.
Для получения более жесткого рентгеновского излучения кванты малой энергии задерживают фильтрами (чаще из меди и алюминия). Рентгеновское излучение, прошедшее через фильтр, называется фильтрованным (в противоположность нефильтрованному) .
Гамма-излучение образуется при ядерных реакциях и испускается из ядра либо непосредственно в момент реакции, либо через некоторый промежуток времени. Энергия гамма-квантов может иметь различные значения: от десятков тысяч электрон-вольт (кэв) до миллионов электрон-вольт (Мэв). Для каждого радиоактивного элемента характерна присущая ему энергия испускаемых гамма-квантов.
В медицине широко используют гамма-излучения искусственно полученных радиоактивных изотопов (кобальт-60, цезий-137 и др.). Физические свойства рентгеновского и гамма-излучений, а также их биологическое действие на живые организмы одинаковы.
К корпускулярным излучениям относят: альфа-излучение, бета-излучение, а также протонное и нейтронное излучения. Они испускаются возбужденными ядрами атомов, поэтому называются ядерными излучениями. При прохождении через вещество все частицы (кроме нейтронов) теряют свою энергию малыми порциями на возбуждение и ионизацию атомов и молекул. Энергия, необходимая для образования одной пары ионов, незначительна по сравнению с энергией частицы, поэтому на своем пути частица образует большое число пар ионов. Число пар ионов на единице пути заряженной частицы, или плотность ионизации, зависит от скорости частицы и ее заряда. Плотность ионизации вдоль пути частицы неодинакова. С уменьшением скорости постепенно возрастает плотность ионизации, достигая максимального значения в конце пробега. Это свойство заряженных частиц (которого не имеют электромагнитные излучения) используют в лучевой терапии (см.), выбирая энергию частиц таким образом, чтобы их пробег заканчивался в опухоли.
Ионизация, возникающая при прохождении корпускулярных излучений через среду, обусловлена не только первичным падающим на среду излучением, но и теми вторичными излучениями, которые образуются в результате взаимодействия первичного излучения с этой средой. Так, нейтроны, незаряженные частицы, производят ионизацию за счет вторичных протонов, образующихся при столкновении нейтронов с ядрами водорода. Заряженные частицы и нейтроны могут также вступать в ядерные реакции с ядрами атомов среды. При захвате этими ядрами налетающих частиц образуются новые неустойчивые ядра, которые испускают альфа-, бета- и гамма-излучения, называемые захватными. Поэтому образцы или биологические объекты после облучения корпускулярным излучением остаются радиоактивными до тех пор, пока не распадутся образовавшиеся - неустойчивые ядра. Корпускулярные излучения высоких энергий, т. е. излучения, состоящие из частиц с очень большими скоростями, получают искусственным путем в ускорителях заряженных частиц (см.). Ускорители испускают частицы отдельными порциями, или импульсами. Такое излучение носит название импульсного.