Füüsika on aine ja energia ning nende koostoime teaduslik uurimine. Energiat, nagu valgus, soojus või heli, mis kiirgab ühest allikast, liigub läbi ruumi või materjali ja seejärel neeldub teise objekti poolt, määratletakse kiirgusena. Kiirgusfüüsika on füüsika haru, mis uurib kiirguse mõju ainele. See valdkond on aidanud pakkuda täiustatud tootmisprotsesse, tuumaenergiat ning täiustatud meditsiinilise diagnostika ja ravi võimalusi.
Füüsikute uuritud kiirgusliikide hulka kuuluvad alfa-, beeta- ja gammakiirgus, neutronid ja röntgenikiirgus. Alfad on osakesed, mis sisaldavad kahte prootonit ja kahte valimist, mis eralduvad aatomi tuumast. Beetad on suure kiirusega osakesed, mis näivad elektronidega identsed. Neutronid on neutraalsed osakesed kõigi rakkude tuumas. Gammakiirgust kiirgab tuum ja röntgenikiirgus on tuuma energiamuutuste tulemus.
Röntgentehnoloogia on kiirgusfüüsika üks tuntumaid rakendusi ja sellel on mitmeid tootmisrakendusi. Näiteks kasutab autotööstus mootori jõudluse hindamiseks suure energiatarbega röntgenikiirgust. Röntgenmikroskoope kasutatakse stentide ja kateetrite kontrollimiseks tootmisprotsessi ajal ning röntgeni paksuse mõõturid mõõdavad metallisulamite keemilist koostist. Röntgenradiograafiat kasutavad arheoloogid isegi iidsete esemete uurimiseks.
Naftatööstus on nafta töötlemisel ja tootmisel kasutanud kiirgusfüüsika rakendusi. Naftaettevõtted kasutavad toornafta, kütteõli, tõrva tootmisel ja nafta kaevandamise kõrvalsaaduste töötlemisel kiirgusprotsessi, mida nimetatakse radiatsiooni termiliseks krakkimiseks (RTC). RTC-l on traditsioonilistest meetoditest kõrgem tootmismäär, madalam hind ja palju väiksem energiatarbimine. Õli saasteainete kiiritustöötlus tagab suurema keskkonnakaitse kui muud meetodid.
Tuumaenergia on kasvav valdkond, mis põhineb rakenduslikul kiirgusfüüsikal. Tuuma lõhustumisena tuntud protsessi kaudu eraldatakse aatomitest energiat kontrollitud tuumareaktsioonide käigus. Kui USA toodab suurima koguse tuumaenergiat, siis Prantsusmaa toodab tuumareaktorite kaudu suurima protsendi oma riigi elektrivarustusest.
Valdkond, mis on kiirgusfüüsikast kõige rohkem kasu saanud, on aga meditsiin. Füüsika rakendamise kaudu on teadlased välja töötanud meetodid ioniseeriva kiirguse kasutamiseks meditsiiniliste seisundite diagnoosimiseks ja raviks. See hõlmab mitte ainult traditsioonilisi röntgenikiirte vorme, vaid ka ultraheli, magnetresonantstomograafiat (MRI) ja tuumameditsiini.
Suurem osa tuumameditsiinist hõlmab pildistamist ja kasutab arvuteid, andureid ja radioaktiivseid materjale, mida nimetatakse radiofarmatseutilisteks aineteks. Röntgenikiirgus, vanim pildistamise vorm, kasutab kujutiste koostamiseks kõrgsageduslikke valguskiiri. Gammakiirtel on veelgi kõrgemad sagedused ja neid kasutatakse tuumapildistamisel. Positronemissioontomograafia (PET) ja ühe footoni emissiooniga kompuutertomograafia (SPECT) on kaks kõige laialdasemalt kasutatavat tuumakuvamise varustust.
Kiiritusravi kõige levinum kasutusala on vähkkasvajate ravi. Tavaliselt hõlmab see suure energiaga röntgenikiirguse sadestumist vähirakkudesse. Kiirgus neeldub rakus, põhjustades selle surma. Kiirgus edastatakse kasvajasse üldjuhul välise allika kaudu. Meditsiinifüüsikute väljakutse on suunata kiirgust nii, et minimaalne hulk terveid rakke häviks.
Kiirgusbrahhüteraapia hõlmab kiirgusmaterjalide sisemist kasutamist. Selle ravi käigus implanteeritakse radioaktiivsed “seemned” kasvaja lähedusse. Kiirguse vabanemine on aeglane ning seemnete ja kasvaja vaheline kaugus on piisavalt lühike, et tervete rakkude kiirgus on piiratud.
Kiirgusfüüsika eelised läbivad mitut distsipliini ja tööstust. Mure fossiilkütuste võimaliku ammendumise pärast muudab tuumaenergia arendamise paljudes riikides pidevaks prioriteediks. Tuumameditsiini valdkond areneb plahvatuslikult, uusi katseid ja ravimeetodeid arendatakse kiiresti välja, muutes kiirgusfüüsika distsipliiniks, mis kasvab jätkuvalt.