Семестр_4_Лекция_26 (1001765), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Вскоре после открытия рентгеновских лучей были замечены биологические эффекты, возникающие при облучении человека.Появилась необходимость в количественной оценке степени радиационной опасности. Вкачестве основного количественного критерия была принята экспозиционная доза, измеряемая вРентгенах и определяемая по величине ионизации воздуха.С открытием радия было обнаружено, что β- и γ-излучения радиоактивных веществ вызывают биологические эффекты, похожие на те, которые вызываются рентгеновским излучением. При добыче, обработке и применении радиоактивных препаратов возникает опасность попадания радиоактивных веществ внутрь организма. Развились методы измерения активностирадиоактивных источников, являющиеся основой радиометрии.Разработка и строительство ядерных реакторов и ускорителей заряженных частиц, развитие ядерной энергетики и массовое производство радиоактивных изотопов привели к большому разнообразию видов ионизирующих излучений и к созданию многообразных дозиметрических приборов (дозиметров).Исследования биологического действия ионизирующих излучений на клеточном и молекулярном уровнях вызвали развитие микродозиметрии, исследующей передачу энергии излучения микроструктурам вещества.ДозаДоза ионизирующего излучения - энергия ионизирующего излучения, поглощённая вединице массы облучаемого вещества.
В этом смысле доза излучения называется также поглощённой дозой (DП). Поглощённая энергия расходуется на нагрев вещества, а также на его химические и физические превращения. Величина дозы зависит от вида излучения (рентгеновскоеизлучение, поток нейтронов и т.п.), энергии его частиц, плотности их потока и состава облучаемого вещества.
При прочих равных условиях доза тем больше, чем больше время облучения.Таким образом, доза накапливается со временем. Доза, отнесённая к единице времени, называется мощностью дозы.Зависимость величины дозы от энергии частиц, плотности их потока и состава облучаемого вещества различна для разных видов излучения. Например, для рентгеновского и γизлучений доза зависит от атомного номера Z элементов, входящих в состав вещества; характерэтой зависимости определяется энергией фотонов.
Для этих видов излучений доза в тяжёлыхвеществах больше, чем в лёгких при одинаковых условиях облучения.Нейтроны также взаимодействуют с ядрами атомов. Характер этого взаимодействия существенно зависит от энергии нейтронов. Если происходят упругие соударения нейтронов с ядрами, то средняя величина энергии, переданной ядру в одном акте взаимодействия, оказываетсябольшей для лёгких ядер.
В этом случае (при одинаковых условиях облучения) поглощённаядоза в лёгком веществе будет выше, чем в тяжёлом.Другие виды ионизирующих излучений имеют свои особенности взаимодействия с веществом, которые определяют зависимость дозы от энергии излучения и состава вещества. По3Семестр 4. Лекция 26.глощённая доза в системе единиц СИ измеряется в Дж/кг. Широко распространена внесистемная единица рад: 1 рад = 10-2 Дж/кг. Мощность дозы измеряется в рад/сек, рад/ч и т.п.Кроме поглощённой дозы, существуют понятия экспозиционной и эквивалентной дозы.Экспозиционная доза - мера ионизации воздуха под действием рентгеновского и γ-излучений —измеряется количеством образованных зарядов. Единицей экспозиционной доза в системе СИявляется Кл/кг. Экспозиционная доза в 1 Кл/кг означает, что суммарный заряд всех ионов одного знака, образованных в 1 кг воздуха, равен одному Кулону.Широко распространена внесистемная единица экспозиционной дозы – Рентген.:Рентген - внесистемная единица экспозиционной дозы рентгеновского и γ-излучений,определяемая по ионизационному действию их на воздух.
Названа в честь В. К. Рентгена; обозначения: русское «Р», международное «R». Под действием квантов рентгеновского или γизлучения происходит ионизация молекул воздуха, приводящая к образованию пар заряженныхчастиц, в том числе электронов со значительной кинетической энергией. Эти электроны в своюочередь ионизуют воздух.
1 Р есть экспозиционная доза рентгеновского или γ-излучения, прикотором соответствующее ему корпускулярное излучение (т. е. электроны) производит в0,001293 г воздуха (в 1 см3 воздуха при нормальных условиях - при 0°С и 760 мм рт. ст.) такоечисло ионов, что их суммарный заряд равен 0,1 Кл для каждого знака. При этом имеется в виду,что заряженные частицы, образовавшиеся в 1 см3 воздуха, израсходуют всю полученную энергию на ионизацию. Согласно определению, Рентген может применяться лишь для излучений сэнергией квантов не более 3 Мэв.
Дозе в 1 Р соответствует образование 2,08⋅109 пар ионов в 1см3 воздуха или 1,61⋅1012 пар в 1 г воздуха. 1 Р = 2,57976⋅10-4 Кл/кг. При средней энергии ионизации молекул воздуха около 33 эВ 1 Р эквивалентен 85⋅10-4 Дж/г. Эта величина называется физическим эквивалентом рентгена (фэр).По величине экспозиционной дозы можно рассчитать поглощённую дозу рентгеновскогои γ-излучений в любом веществе. Для этого необходимо знать состав вещества и энергию фотонов излучения.При облучении живых организмов, в частности человека, возникают биологические эффекты, величина которых определяет степень радиационной опасности. Для данного вида излучения наблюдаемые радиационные эффекты во многих случаях пропорциональны поглощённойэнергии.
Однако при одной и той же поглощённой дозе в тканях организма биологический эффект оказывается различным для разных видов излучения. Следовательно, знание величины поглощённой дозы оказывается недостаточным для оценки степени радиационной опасности.Принято сравнивать биологические эффекты, вызываемые любыми ионизирующими излучениями, с биологическими эффектами, вызываемыми рентгеновским и γ-излучениями. Коэффициент, показывающий во сколько раз радиационная опасность для данного вида излучения выше, чем радиационная опасность для рентгеновского излучения при одинаковой поглощённойдозе в тканях организма, называется коэффициентом качества К. Для рентгеновского и γизлучений К=1. Для всех других ионизирующих излучений коэффициент качества устанавливается на основании радиобиологических данных.
Коэффициент качества может быть разным дляразличных энергий одного и того же вида излучения. Например, для тепловых нейтронов К=3,для нейтронов с энергией 0,5 МэВ К=10, а для нейтронов с энергией 5,0 МэВ К=7. Эквивалентная доза DЭ определяется как произведение поглощённой DП на коэффициент качества излучения К:DЭ = DП⋅КТ.к. коэффициент К является безразмерной величиной, то эквивалентная доза измеряется в техже единицах, что и поглощённая.Однако существует специальная единица эквивалентной дозы – бэр. Бэр (биологический эквивалент рентгена) (англ.
REM - roentgen equivalent man) - внесистемная единица измерения эквивалентной дозы. 1 бэр соответствует такому облучению живого организма данным видом излучения, при котором наблюдается тот же биологический эффект, что и при экспозиционной дозеγ-излучения в 1 рентген.4Семестр 4.
Лекция 26.В СИ бэр имеет ту же размерность и значение, что и рад - обе единицы равны 0,01 Дж/кгдля излучений с коэффициентом качества, равным единице. 100 бэр равны 1 зиверту.Эквивалентная доза в 1 бэр численно равна поглощённой дозе в 1 рад, умноженной накоэффициент качества К. Поскольку бэр достаточно большая единица измерения, обычно эквивалентную дозу измеряют в миллибэрах (мбэр, 10−3 бэр) или микрозивертах (мкЗв, 10−6 Зв).Таким образом, одинаковой величине эквивалентной дозе соответствует одинаковая радиационная опасность, которой подвергается человек при воздействии на него любого вида излучения. Естественные источники ионизирующего излучения (космические лучи, естественнаярадиоактивность почвы, воды, воздуха, а также радиоактивность, содержащаяся в теле человека) создают в среднем мощность эквивалентной дозе 125 мбэр в год.Эквивалентная доза в 400-500 бэр, полученная за короткое время при облучении всегоорганизма, может привести к смертельному исходу (без специальных мер лечения).
Однако такая же эквивалентная дозе, полученная человеком равномерно в течение всей его жизни, неприводит к видимым изменениям его состояния.Эквивалентная дозе в 5 бэр в год считается предельно допустимой дозой (ПДД) припрофессиональном облучении.Минимальная доза γ-излучения, вызывающая подавление способности к размножениюнекоторых клеток после однократного облучения, составляет 5 бэр. При длительных ежедневных воздействиях дозе в 0,02-0,05 бэр наблюдаются начальные изменения крови, а доза в 0,11бэр - образование опухолей. Об отдалённых последствиях облучения судят по увеличению частоты мутаций у потомков. Доза, удваивающая частоту спонтанных мутаций у человека, вероятно, не превышает 100 бэр на поколение.
При местном облучении, например с целью лечениязлокачественных опухолей, применяют (при соблюдении защиты всего организма) высокие Д.(6000-10000 бэр за 3-4 недели) рентгеновских или γ-лучей (лучевая терапия).В радиобиологии различают следующие дозы, приводящие к гибели животных в ранниеи поздние сроки.
Дозы, вызывающая гибель 50% животных за 30 дней (так называемая летальная доза - ЛД30/50), составляет при однократном одностороннем рентгеновском или γоблучениях для морской свинки 300 бэр, для кролика 1000 бэр. Минимальная абсолютно летальная доза (МАЛД) для человека при общем γ-облучении равна 600 бэр. С увеличением дозыпродолжительность жизни животных сокращается, пока она не достигает 2,8 - 3,5 сут, дальнейшее увеличение дозы не меняет этого срока. Лишь дозы выше 10000-20000 бэр сокращаютпродолжительность жизни до одних суток, а при последующем облучении - до нескольких часов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
