Вопрос 26. Взаимодействие ионизирующего излучения с ве­ществом. Ионизационные потери. Проникающая способность.

Известно, что при взаимодействии ионизирующего излучения с веществом, необходимо рассмотреть три типа излучения (- - -излучение) и их воздействие на ткань:

- при взаимодействии -частиц с ядрами возможны ядерные реакции и рассеивание - частиц, а также ионизация атомов;

- -излучение, так же как и -излучение вызывает ионизацию вещества. Кроме того, при торможении

электронов может возникнуть тормозное рентгеновское излучение;

- при попадании -излучения на вещество могут произойти ха­рактерные процессы: когерентное рассеивание, эффект Комптона, фо­тоэффект, но могут быть и специфические процессы: образование па­ры электрон-позитрон и фотоядерные реакции.

Взаимодействие частиц с веществом оценивается количествен­но тремя величинами:

-0 ионизационными потерями,

- удельной иони­зацией

- проникающей способностью.

Ионизационные потери - количество энергии, расходуемое ио­низирующей частицей на единицу пути dЕ/dx.

Удельная ионизация-число пар ионов, образующихся на едини­це пути: N_и = (dЕ/dx) / _и, где  _и - затрата энергии на образование 1 па­ры ионов.

Проникающая способность - длина пути, пройденного ионизи­рующей частицей в веществе до полной остановки. Пробег определя­ется энергией частицы. Когда частица израсходует свою энергию, она остановится.

При взаимодействии фотонного излучения с веществом может возникнуть:

- когерентное рассеяние,

- фотоэффект,

- эффект Комптона.

Эти виды взаимодействия были рассмотрены при взаимодействии рентгеновского излучения с веществом. Литература: Ремизов А.Н., Медбиофизика,-1987, с.562-565. Лекции.

Вопрос 27. Дозиметрия ионизирующего излучения. Погло­щённая и эквивалентная дозы. Коэффициент качества. Леталь­ная и полулетальная дозы.

Для оценки воздействия и остаточных явлений необходимо оценивать уровень ионизирующего излучения. С этой целью исполь­зуются специальные детекторы ионизирующего излучения. Они под­разделяются на следующие группы:

а) следовые: камеры Вильсона, пузырьковые и т.д.;

б) счетчики: импульсные ионизационные камеры, счетчики Гей­гера, люминесцентные, полупроводниковые и другие;

в) интегральные детекторы: фотопленки, ионизационные камеры непрерывного действия и др.

Воздействие ионизирующего излучения на организм определяется поглощенной дозой D_погл. Она измеряется в Греях (Гр). Это доза излучения, при которой облученному веществу массой 1 кг пере­лается энергия ионизирующего излучения, равная 1Дж.

Внесистемной единицей поглощенной дозы является рад: 1рад=10^-2Гр.

Казалось бы, что, для нахождения поглощённой дозы, необходи­мо знать интенсивность падающего на вещество излучения Iо и интен­сивность прошедшего через вещество излучения I. Далее по формуле определить поглощенную дозу: D_погл = (Iо - I ) / m. Однако это невозможно d связи с тем, что наряду с поглощением существует и рассеяние из­лучения.

Для оценки поглощенной дозы можно измерить действие излу­чения на воздух, окружающий тело. С этой целью вводится понятие экспозиционной дозы фотонного излучения (рентгеновского и -излучения): Х = Q / m, которая является мерой ионизации воздуха рентгеновскими и -лучами. В этой формуле Q - электрический заряд ионов одного знака, образующихся при ионизации m килограммов су­хого атмосферного воздуха при нормальных условиях.

В системе СИ за единицу экспозиционной дозы принят 1 Кулон на килограмм (1 Кл/кг).

На практике чаще применяют внесистемную единицу экспозици­онной дозы - рентген (р): 1 р = 2,5810^-4 Кл/кг.

Между поглощенной и экспозиционной дозами существует связь: D_погл = f  X, где f - коэффициент, зависящий от облучаемого вещества, энергии фотонов, выбора системы единиц. Для воды и мяг­ких биологических тканей человека f =1 в системе СГС, следовательно, поглощённая доза в радах численно равна соответствующей экспозиционной дозе в рентгенах. Это и обуславливает удобство ис­пользования внесистемных единиц - рада и рентгена.

Действие на человека различных излучений зависит не только от поглощённой дозы, но и от самого вида излучения.

В дозиметрии принято сравнивать биологические эффекты раз­личных излучений с соответствующими эффектами, вызванными фотонным излучением.

Коэффициент k, показывающий, во сколько раз эффективность биологического действия данного вида излучения больше чем фотонного, при одинаковых поглощенных дозах, называется коэффициен­том качества.

Так, для -излучения k=20, для протонов -10.

Произведение D_погл  k = D_экв называется эквивалентной дозой. Эквивалентная доза измеряется в Зивертах (Зв), хотя имеет ту же раз­мерность, что и поглощенная доза.

Внесистемной единицей эквивалентной дозы является 1бэр: 1бэр=0,01 Зв.

Мощность дозы излучения - это поглощенная доза в единицу време­ни: N = D_погл / t.

Для оценки воздействия И.И. используется понятие летальной LD₁₀₀ и полулетальной LD₅₀ доз.

LD₁₀₀ - это такая доза, при кото­рой погибает 100% облученных организмов.

При LD₅₀ погибает 50% облученных организмов.

Для человека летальная доза составляет 500-600 бэр, полулеталь­ная доза - 250-350 бэр.

Литература: Ремизов А.Н., Медбиофизика, -1987, с.577-582. Лек­ции.