PDF (1123296), страница 19
Текст из файла (страница 19)
Различаютнепосредственно ионизирующее и косвенно ионизирующее излучение. Непосредственно ионизирующее излучение состоитиз заряженных частиц, кинетическая энергия которых достаточна для ионизации при столкновении с атомамивещества (α- и β-излучение радионуклидов, протонное излучение ускорителей). Косвенно ионизирующее излучение состоитиз незаряженных (нейтральных) частиц, взаимодействие которых со средой приводит к возникновению заряженных частиц,способных непосредственно вызывать ионизацию (нейтронное излучение, гамма-излучение). Ионизирующее излучение,состоящее из частиц одного вида одинаковой энергии, называется однородным моноэнергетическим излучением; состоящееиз частиц одного вида различных энергий, — немоноэнергетическим излучением; состоящее из частиц различного вида, —смешанным излучением.Ионизирующее излучение наблюдается как среди корпускулярных излучений (альфа-, бэта-излучения, протонное,нейтронное), так и среди электромагнитных (рентгеновское и гамма-излучение).
Среди электромагнитных есть инеионизирующие излучения (видимое, инфракрасное, микроволновое, радиочастотное). УФ-излучение можно отнести и кионизирующим, и к неионизирующим (см. далее). 12,5 эВ – граница между ионизирующим и неионизирующим ЭМИ(соответствует энергии кванта, необходимой для ионизации молекулы H2O). Значению энергии кванта 12,5 эВ соответствуетдлина волны l ≈ 100 нм:(c – скорость света (3 · 108 м/с), h – постоянная Планка (6,626 · 10-34 Дж · с; 1 Дж = 6,24 · 1018 эВ).УФ-излучение — это электромагнитное излучение в диапазоне от 10 нм до 400 нм. Низковолновую область УФ-излучения(10-100 нм) можно отнести к ионизирующим излучениям.Одним из основных понятий в радиационных исследованиях является понятие дозы излучения. В радиационныхисследованиях различают 4 основных вида доз ионизирующего излучения. Это: 1) экспозиционная доза, 2) поглощенная доза,3) эквивалентная доза, 4) эффективная доза.1) Доза экспозиционная (X) ионизирующего излучения — количественная характеристика поля g и рентгеновскогоизлучений, основанная на их ионизирующем действии в воздухе.
Представляет собой отношение суммарного заряда ионоводного знака dQ, образующихся под действием электромагнитного ионизирующего излучения в элементарном объеме воздуха(наименьший объем среды, который воспринимается как однородный.), к массе воздуха dm в этом объеме:.Внесистемная единица — рентген (Р). За 1 Р принимают такое количество электромагнитного излучения, которое создает в 1см3 атмосферного воздуха (т.е. в 0,001293 г воздуха при 0°С и давлении 760 мм рт.
ст.) 2,08×109 пар ионов. Единицейэкспозиционной дозы системе СИ является кулон на килограмм (Кл/кг). Соотношение между этими единицами следующее:1 Р = 2,58×10 4Кл/кг. На практике широко использовалась и продолжает использоваться внесистемная единица — рентген(единица в системе СИ очень неудобна). Использование экспозиционной дозы планировалось прекратить с 1 января 1990 г.Однако до сих пор экспозиционная доза продолжает широко использоваться, хотя и происходит постепенных переход киспользованию других видов доз — в первую очередь в различных нормативных документах. В научной и научно-популярнойлитературе экспозиционная доза и рентген продолжают довольно часто использоваться.
В настоящее время основной (т.к. изнее путем введения различных коэффициентов выводятся понятия двух других доз ионизирующего излучения)дозиметрической величиной, определяющей степень радиационного воздействия на вещество, является поглощенная дозаионизирующего излучения.2)Доза поглощенная (D) ионизирующего излучения — отношение средней энергии, переданной ионизирующим излучениемвеществу, находящемуся в элементарном объеме, к массе вещества в этом объеме:. Является основнойдозиметрической величиной, определяющей степень радиационного воздействия. Внесистемная единица дозы поглощения —рад: 1 рад = 100 эрг/г.
Единица в системе СИ —Дж/кг, и имеет специальное название — грей (Гр): 1 Гр = 1 Дж/кг.Соотношение между этими единицами: 1 Гр = 100 рад. Существует еще также такое понятие как поглощенная дозаионизирующего излучения в органе или ткани (DT) — средняя поглощенная доза в определенном органе или тканичеловеческого тела: ,где mT — масса органа или ткани, D — поглощенная доза в элементарной массе dm органа или ткани.
Соотношение междупоглощенной дозой и экспозиционной можно рассчитать, исходя из того, что на образование одной пары ионов в воздухезатрачивается энергия равная в среднем 34 эВ (1 эВ = 1,6 × 10 19 Дж). Следовательно, при экспозиционной дозе 1 Р, прикоторой образуется 2,08×109 пар ионов в 1 см3 воздуха, расходуется энергия, равная 2,08×109 ´ 34 эВ = 70,7×109 эВ = 70,7×109 ´1,6 × 10 19 Дж = 1,13 × 10 8 Дж.На 1 грамм воздуха расход энергии составит: 1,13 × 10 8 Дж/0,001293 г = 0,87 × 10 5 Дж/г = 0,87 × 10 2 Дж/кг.
Эта величина— так называемый энергетический эквивалент рентгена в воздухе. 1 Гр = 1 Дж/кг. Отсюда следует, что экспозиционнойдозе в 1 Р соответствует поглощенная доза в воздухе 0,87 сГр (или рад). Поэтому переход от экспозиционной дозы,выраженной в рентгенах, к поглощенной дозе в воздухе, выраженной в радах (или сГр), относительно прост: D = fX, где f=0,87 сГр/Р (или рад/Р) для воздуха. Переход от экспозиционной дозы (имеется ввиду — в воздухе) к поглощенной дозе в водеили биологической ткани осуществляется по той же формуле, только переводной коэффициент f =0,93.3) Понятие эквивалентной дозы введено в связи с тем, что различные виды ионизирующих излучений даже при одинаковыхпоглощенных дозах вызывают различный биологический эффект.
Эффективность биологического действия излучения зависитот величины потери энергии частиц на единицу длины пути dE/dx, которая получила название «линейная передача энергии»(ЛПЭ). В математических выражениях ЛПЭ обозначается L:энергия,пераданнаячастицейвещ ву,кэВрасстояние,пройденноечастицей,мкм.Величина ЛПЭ зависит от плотности вещества. При делении ЛПЭ на плотность вещества получаем значение L/r, которое независит от плотности - тормозная способность вещества, и измеряется она в МэВ/см2×г-1. Величина ЛПЭ характеризуетраспределение энергии, переданной веществу, вдоль трека частицы. Зная ЛПЭ, можно определить среднее число ионов,образованных на единицу пути частицы. Для этого необходимо разделить значение ЛПЭ на величину энергии, необходимойдля образования одной пары ионов (W). Отношение L/W - линейная плотность ионизации (ЛПИ).
Точное значение W тканейнеизвестно. Для газов значение W составляет около 34 эВ. Поэтому для газов: ЛПИ = ЛПЭ/34 (пар ионов на мкм пути). Чемвыше значение ЛПЭ, тем больше энергии оставляет частица на единицу пути, тем плотнее распределены создаваемые еюионы вдоль трека. Для рентгеновского и гамма-излучения ЛПИ составляет примерно десятки и сотни пар ионов на 1 мкм путив воде. Для a излучения — около тысячи пар ионов.При облучении клеток ионизирующими излучениями величина поглощенной дозы показывает лишь среднее количествоэнергии, переданной облучаемой системе.
О плотности же ионизации в микрообъемах вещества можно судить по величинеЛПЭ. Если движущаяся частица производит ионизации, значительно удаленные друг от друга, то вероятность возникновениянескольких ионов в пределах макромолекулы, субклеточной органеллы или клетки в целом сравнительно невелика. Когдаакты ионизации следуют непрерывно вдоль трека частицы, можно ожидать возникновения многих ионов в пределах однойсубклеточной структуры, например двух ионизации в комплементарных участках двухнитевой молекулы ДНК.
Биологическиепоследствия повреждения (в результате ионизации) обеих нитей ДНК значительно ощутимее для клетки, чем разрушениекакого-либо участка одной спирали ДНК при сохранении целостности комплементарной цепи. Т.о. ясно, чтоплотноионизирующие частицы (с высокой ЛПЭ) должны значительно эффективнее поражать ДНК и связанные с нейклеточные функции, чем редкоионизирующее излучение. На различных биологических объектах и на различныхрадиобиологических эффектах (летальное действие излучений, различные отдаленные эффекты, такие, как появление лучевыхкатаракт и злокачественных опухолей, снижение продолжительности жизни) было проведено сопоставление эффективностиразличных типов ионизирующих частиц. Биологическую эффективность различных видов излучений обычно сравнивают поотношению к стандартному излучению - рентгеновское излучение с граничной энергией квантов 200 кэВ.Коэффициент относительной биологической эффективности (ОБЭ) определяется из соотношенияОБЭ=поглощенная доза, необходимаядля получения данного биологическогоэффекта при воздействии рентгеновскимизлучением 200 кэВ (в грэях)поглощенная доза исследуемогоизлучения, необходимая для получениятого же биологического эффекта (в грэях)Значения ОБЭ конкретного вида излучения могут различаться для разных радиобиологических эффектов (например покритерию выживаемости клеток — одни значения ОБЭ, по критерию злокачественного перерождения клеток — другиезначения ОБЭ, по критерию образования катаракты — третьи значения ОБЭ и т.д.).Доза эквивалентная (HT,R) для определенного вида ионизирующего излучения R определяется как произведение среднейпоглощенной дозы DT,R данного вида излучения в органе или ткани T на соответствующий этому виду излучениявзвешивающий коэффициент WR: .
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
