Лекция (1) (1123235), страница 2
Текст из файла (страница 2)
поглощает) данныечастицы.Пробегчастицызависитотзаряда, массы, начальнойэнергииисреды, вкоторойпроисходитдвижение.Траектория, покоторойионизирующаячастицапролетаетчерезвещество,можетбытьлибопрямолинейной(вслучаеα-частиц), либосильноизломанной(вслучаеβ-частицтраекторияв1,5-4 разадлиннеепробега).β-Частицы, обладаязарядомиоченьмалоймассой, легкоотклоняютсяотсвоегопервоначальногонаправленияприпрохождениичерезвещество,т.к.
испытываютсильноевзаимодействиесатомнымиядрамииорбитальнымиэлектронами.Траекторияипробегдляβ-частицыСравнениепробегауразныхвидовкорпускулярныхизлученийКорпускулярноеионизирующееизлучение Ориентировочныезначенияпробега(вводеилибиологическойткани)α-Излучение(10 МэВ)Протонноеизлучение(10 МэВ)β–-Излучение(1 МэВ)β+-Излучение(1 МэВ) (позитронобычноаннигилируетвконцепробега)0,1 мм1 мм5 мм5 ммЗависимостьдлиныпробегазаряженныхчастицвводеотихэнергииБолееточныезначениядлиныпробегазаряженныхчастиц(электронов, протоновиα-частиц) вводеприразныхзначенияхэнергииможнорассчитатьизспециальныхграфиков.1 –электроны, 2 –протоныи3 –α-частицы.ПроникающаяспособностьионизирующихэлектромагнитныхизлученийПроникающаяспособностьγ-излученияирентгеновскогоизлучениязначительновыше, чемукорпускулярныхизлучений, представляющихпотокизаряженныхчастиц(т.е.
α-излучения, β-излучения, протонногоизлучения).ПонятиепробегадляхарактеристикипроникающейспособностиЭМИнеможетбытьиспользовано, т.к. интенсивностьпучкаионизирующегоЭМИпомерепрохождениячерезвеществоослабляетсяпоэкспоненциальномузакону:гдеI0 –исходнаяинтенсивность(потокэнергии),I –интенсивностьпослепрохожденияd смвещества,μ–линейныйкоэффициентослабления.Сравнениепроникающейспособностидлярентгеновскогоизлученияиγ–излучения60CoПроникающуюспособностьрентгеновскогоиγ–излученияможноохарактеризовать, используяпонятие«слойполовинногоослабления».Слойполовинногоослабления–этослойвещества, припрохождениичерезкоторыйинтенсивностьизлученияснижаетсяв2 раза.Учитывая, чтонасинтересуетпрохождениеэтихвидовЭМИвбиологическойткани, оченьудобноинагляднооценивать ихпроникающуюспособностьпослоюполовинногоослаблениявводе.Электромагнитноеионизирующееизлучениеγ-Излучение60Co (1,17 и1,34 МэВ)Рентгеновскоеизлучениемедицинскихрентгеновскихтрубок(180-250 кэВ)Слойполовинногоослаблениявводеd 1/210 см5,5 смВзаимодействиеионизирующегоЭМИсвеществомСнижениеинтенсивностиионизирующегоЭМИприпрохождениичерезвеществообусловленопотерейэнергииизлучениязасчёттрёхэффектов:1) фотоэлектрическогоэффекта,2) комптоновскогоэффекта3) эффектаобразованияэлектронно-позитронныхпар.ФотоэффектПрифотоэлектрическомэффектеэнергияпадающегоквантаполностьюпередаетсяэлектрону, находящемусянаоднойизвнутреннихэлектронныхоболочек(K- илиL-оболочке) атома.
Врезультатепоявляютсясвободныеэлектроны(т.н. фотоэлектроны),обладающиекинетическойэнергиейEe,величинакоторойравнаэнергиипадающегоквантаизлученияhνзавычетомэнергиисвязиэлектронаEсвязи:Фотоэлектрон, ассоциируясьскаким-либоизнейтральныхатомов, образуетотрицательныйион.Комптон-эффектПрикомптоновскомэффектеквантЭМИ, сталкиваясьсэлектрономпередаетемуневсюсвоюэнергию, атолькочастьеёипослесоударенияизменяетсвоёнаправлениедвижения. Комптоновскийэффектпроисходиттольконаэлектронахвнешнихэлектронныхоболочекатома(длякоторыхEсвязи<< hν).Образовавшийсясвободныйэлектрон(т.н. электронотдачи, илиэлектронрассеяния, иликомптоновскийэлектрон) имеетзначительнуюкинетическуюэнергиюирастрачиваютеёнадальнейшуюионизациюдругихатомов(вторичнаяионизация).Эффектобразованияпары«электрон-позитрон»ЧастьквантовЭМИсэнергиейнениже1,022 МэВ, проходячерезвеществовблизиатомногоядра, превращаетсяподдействиемсильногоэлектрическогополяядравпару«электрон-позитрон».
Такимобразом,происходитперехододнойформыматерии(ЭМИ) вдругую(вещество).Избыточная(> 1,022 МэВ) энергияквантаЭМИраспределяетсямеждуобразовавшимисяэлектрономипозитрономирастрачиваетсяиминаионизациюивозбуждениевстречныхатомов.Позитрон, растративвсюэнергиюивстретившисьсосвободнымэлектроном, аннигилирует(т.е.исчезает). Приэтомобразуются2кванта, разлетающиесявпротивоположныестороны, каждыйсэнергией0,511 МэВ.Соотношениефотоэффекта, комптон-эффектаипроцессаобразованияпар1 –фотоэффект, 2 –комптон-эффект,3 –процессобразованияпарЛинейнаяпередачаэнергии(ЛПЭ)ЛПЭопределяетсякакотношениеполнойэнергииdE,переданнойвеществучастицейвследствиестолкновенийнапутиdl, кдлинеэтогопути: ЛПЭ= dE / dl.ОбычноизмеряютвкэВнамкмпути.Линейнаяплотностьионизации(ЛПИ) –определяетсякакчислопарионов, образовавшихсяввеществеприпрохождениичерезнегоионизирующейчастицынамкмпути.ЛПИ=ЛПЭ/34,где34 эВ–средняяэнергиянеобходимаядляобразованияпарыионов.ГраницамеждуредкоионизирующимииплотноионизирующимиизлучениямиВсеионизирующиеизлученияподразделяютна:редкоионизирующиеизлучения(ЛПЭ< 10 кэВ/мкмвводе)плотноионизирующиеизлучения(ЛПЭ> 10 кэВ/мкмвводе)Наглядноесравнениеплотностирасположенияактовпервичнойионизации, вторичнойионизацииивозбуждениянакороткомучасткетраекториидляредко- иплотноионизирующихзаряженныхчастицВидионизирующегоизлученияЛПЭ, кэВ/мкм(вводе)ЛПИ, парионов/мкм(вводе)0.26260β-Излучение1 МэВ0.25Протоны10 МэВ4.7140Протоны150 МэВ0.515α-Излучение1 МэВ2647800α-Излучение2.5 МэВ1664900α-Излучение3 МэВ1354000α-Излучение6 МэВ822400α-Излучение9 МэВ601770α-Излучение10 МэВ561650γ-Излучение60CoРентгеновскоеизлучение250 кэВОбращаювнимание, чтосувеличениемэнергииионизирующейчастицы(кванта):1) проникающаяспособностьизлучениявозрастает,2) ЛПЭуменьшается(чточетковидноизвышеприведеннойтаблицыдляα–излучения).КриваяБрэггаОсобеннорезкоЛПЭ(иЛПИ) возрастаетприпрохождениичерезвеществотяжелыхзаряженныхчастиц.Этот.н.
криваяБрэгга(ипикБрэгга) дляα-излученияввоздухе.ЗаключениеПроникающаяспособностьилинейнаяпередачаэнергии(ЛПЭ)являютсяоченьважнымихарактеристикамиионизирующихизлученийи, фактически, определяютстепеньбиологическойэффективности(вчастности, опасности) разныхвидовионизирующихизлученийвопределенныхусловияхихвоздействиянаживойорганизм.Впоследующихлекцияхмыбудемпостоянносравниватьбиологическиеэффектыизлучений, обладающих:1)различнойпроникающейспособностьюили2)различнойлинейнойпередачейэнергии(ЛПЭ).ПонятиедозыионизирующегоизлученияПонятиеДОЗЫВширокомпонятиисловатермин«ДОЗА»означаетопределенноеточноотмеренноеколичествочего-либо–вещества, лекарства,излученияит.п.
(происходитотгреч. dósis —порция, приём).ДозыионизирующегоизлученияПонятие«ДОЗЫ ИОНИЗИРУЮЩЕГОИЗЛУЧЕНИЯ»являетсяоднимизосновныхпонятийврадиационныхисследованиях, включаярадиационнуюбиологию,радиационнуюэкологию, радиационнуюгигиену,радиационнуюмедицину, радиационныйконтрольит.д.Безиспользованияпонятия«дозыионизирующегоизлучения» невозможноколичественноеописаниекаких-либобиологическихэффектовионизирующегоизлучения.ОсновныевидыдозыионизирующегоизлученияРазличают4 основныевидадозыионизирующегоизлучения:ЭкспозиционнаядозаПоглощеннаядозаЭквивалентнаядозаЭффективнаядозаЭкспозиционнаядоза(рус.) –Exposure (англ.)ЭкспозиционнаядозаЭКСПОЗИЦИОННАЯДОЗА(X) ионизирующегоизлучения—количественнаяхарактеристикаполя ирентгеновскогоизлучений,основаннаянаихионизирующемдействииввоздухе.ПредставляетсобойотношениесуммарногозарядаионоводногознакаdQ, образующихсяподдействиемэлектромагнитногоионизирующегоизлучениявэлементарномобъемевоздуха*,кмассевоздухаdm вэтомобъеме:*Элементарныйобъемсреды— этонаименьшийобъемсреды, которыйвоспринимаетсякакоднородный.Начтонужнообратитьвниманиевэтомопределении:1.
Экспозиционнаядоза–этохарактеристикаПОЛЯизлучения.2. ЭкспозиционнаядозаможетприменятьсятолькодляΥ- иРЕНТГЕНОВСКОГОизлучения(т.е. толькодляэлектромагнитныхионизирующихизлучений).3. ЭкспозиционнаядозахарактеризуетионизирующеедействиеуказанныхионизирующихизлученийвВОЗДУХЕ.ЕдиницыэкспозиционнойдозыЕдиницавсистемеСИкулон/кг(Кл/кг)coulomb/kg (C/kg)Внесистемнаяединицарентген(Р)roentgen (R)За1 Рпринимаюттакоеколичествоγ- илирентгеновскогоизлучения, котороесоздает2,08·109 парионовв1 см3 атмосферноговоздуха(т.е. в0,001293 гвоздухапри0̊Сидавлении760 ммрт.ст.).Единицавведенав1928 г.1 Р= 2,58·10-4 Кл/кгОфициальноеиспользованиепонятия«экспозиционнойдозы» прекращенос1 января1990 г.Темнеменее, понятие«экспозиционнаядоза» иеевнесистемнаяединица«рентген» досихпорпродолжаютдовольночастоиспользоватьсяивСМИ,ивнаучно-популярной, ивнаучнойлитературе, аиногдаивнормативныхдокументах(например, вметодическихуказаниях).Внастоящеевремяосновнойдозиметрическойвеличиной, определяющейстепеньрадиационноговоздействия, являетсяпоглощеннаядоза.Поглощеннаядоза(рус.) –Absorbed dose (англ.)ПоглощеннаядозаПОГЛОЩЕННАЯДОЗА(D) ионизирующегоизлучения—отношениесреднейэнергииde, переданнойионизирующимизлучением(любоговида) веществу, находящемусявэлементарномобъеме*, кмассеdm веществавэтомобъеме:*Элементарныйобъемсреды— этонаименьшийобъемсреды, которыйвоспринимаетсякакоднородный.ВотличиеотэкспозиционнойдозыпонятиеПОГЛОЩЕННОЙДОЗЫ распространяется:1) нетольконаγ- ирентгеновскоеизлучение,ноиналюбойдругойвидионизирующегоизлучения;2) нетольконавоздух, иналюбыедругиематериалы.ЕдиницыпоглощеннойдозыЕдиницавсистемеСИВнесистемнаяединицаДж/кгjoule/kg (J/kg)–единица,получившаяспециальноенаименованиегрей(Гр)gray (Gy)Единицавведенав1975 г.радrad(отангл.radiation absorbed dose)1 рад= 100 эрг/г.Единицавведенав1953 г.1 Гр= 100 радЛьюисХарольдГрей(1905-1965)ЛьюисХарольдГрей(Грэй) (Louis HaroldGray, 1905-1965) –известныйанглийскийфизик, работавшийвобластирадиационнойфизики, радиобиологииирадиационноймедицины.Внесбольшойвкладвстановлениедозиметрииионизирующихизлучений.Подробноисследовалкислородныйэффектврадиобиологии(1952).Вегочестьв1975 г.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
