z

16. Детекторы ионизирующих излучений - это приборы для обнаружения и измерения интенсивности ионизирующих излучений. В качестве детекторов ионизирующих излучений применяются газоразрядные счетчики, ионизационные камеры, сцинтилляционные счетчики, толстослойные фотопластинки и фотопленки.

Газоразрядный сч.(г. сч.).—устройство, состоящее из замкнутого резервуара из двух электродов, между которыми находится газовая среда, где создается электрическое поле. В счетчике используется режим ударной ионизации. Величина рабочего напряжения зависит от конструкции счетчика и состава заполняющей его газовой смеси. Г. сч. выполняется в виде тонкого металлического цилиндра, служащего его внешним отрицательным электродом. С торцов цилиндр закрыт изоляторами, между которыми натянута тонкая металлическая нить, совмещающаяся с положительным электродом. Оба электрода соединяются с контактами. Рабочий объем счетчика заполняется газами, атомы которых обладают незначительной способностью к захвату электронов, инертными газами с полностью заполненными внешними электронными орбитами атомов – аргон, неон, гелий. В г. сч. используется принцип усиления газового разряда. В цепи счётчика электрического тока нет. При воздействии ионизирующего излучения в рабочем объёме счётчика образуются заряженные частицы, одна частица ионизирующего излучения, попавшая в объём газоразрядного сч., вызывает образование лавины свободных электронов. В результате этого положительный потенциал резко уменьшается и возникает электрический импульс. Регистрируя количество импульсов, возникающих в единицу времени, можно судить об интенсивности излучения.

Сцинтилляционный счетчик(сц. сч.)

Сцинтилляционные методы регистрации радиоактивных излучений основаны на измерении интенсивности излучения люминесцентных веществ с использованием фотоэлектронных умножителей (ФЭУ)

Сцинтилляционный детектор (счетчик) – устройство, включающее в себя люминесцирующий кристалл, в котором энергия ионизирующих излучений превращается в световую энергию сцинтилляций, и фотоэлектронный умножитель. ФЭУ позволяет преобразовывать слабые световые вспышки люминесцентных веществ (люминофоров) в достаточно большие электрические импульсы. По числу зарегистрированных вспышек можно судить о мощности источника излучения.

Процессы, происходящие в сц. сч.:

1) поглощение радиоактивного излучения люминофором; 2) возбуждение атомов и молекул люминофора поглощенной энергией и затем изучение фотонов; 3) бомбардировка фотонами катода фотоумножителя; 4) поглощение фотонов на катоде ФЭУ и выход фотоэлектронов;5) электронное умножение (вторичная эмиссия электронов эмиттерами).

ФЭУ состоит из катода К, анода А, динодов Э (эмиттеров), на которых происходит вторичная эмиссия электронов Сц. сч. (сцинтиллятор и ФЭУ) заключен в светонепроницаемый кожух, чтобы исключить попадание постороннего света на фотокатод и диноды (эмиттеры) ФЭУ. Вся система ФЭУ размещена в стеклянном баллоне с высоким вакуумом, необходимым для сохранения поверхностей фотослоя и динодов, а также свободного движения электронов. В сц. сч. ФЭУ работает в импульсном режиме. Световые импульсы, возникающие в сцинтилляторе под действием ионизирующих излучений, из фотокатода за счет фотоэффекта выбивают электроны, которые собираются электрическим полем и направляются на первый эмиттер Э₁ (динод), ускоряясь до энергии, достаточной для выбивания вторичных электронов из следующего эмиттера. Умножение числа электронов происходит при попадании потока первичных электронов на эмиттер.

Выбитые электроны фокусируются на последующий динод, из которого они вновь выбивают примерно удвоенное количество электронов, и т.д. Таким образом, лавина электронов возрастает от катода к аноду, происходит преобразование очень слабых вспышек, возникающих в сцинтилляторе, в регистрируемые электрические импульсы. Общий коэффициент усиления ФЭУ составляет 10⁵–10⁶ раз.

Ионизационная камера (и. к.)—уст-во, состоящее из двух электродов, между кот. находится газовая среда - воздух.Корпус и. к. изготавливается из воздухо-эквивалентного материала, бакелита. Толщина стенок камеры должна быть не меньше, чем длина пробега вторичных электронов, обладающих наибольшей энергией, благодаря чему в камере создается электронное равновесие, присущее данному материалу. Если на камеру действуют ионизирующие излучения, то в ней образуются свободные электрические заряды и газовая среда в рабочем объеме становится проводящей. С подключением к электродам камеры источника питания в ней создается электрическое поле. При отсутствии ионизирующих излучений ток в цепи возникать не будет, т.к. в ней нет свободных электрических зарядов и сопротивление ее бесконечно велико.

Когда под воздействием излучений в газовом объеме камеры возникают свободные положительные ионы и электроны, ее сопротивление уменьшается и даже при небольшом напряжении на электродах ионы приобретают направленное движение. Положительные ионы притягиваются к отрицательному электроду, отрицательные электроны - к положительному электроду камеры В цепи возникает ток, называемый ионизационным

17. Механизм биологического действия на организм

В соответствии с убыванием степени радиочувствительности клетки организма можно разделить в такой последовательности: 1)Высокая чувствительность к радиоактивному излучению: лейкоциты (белые кровяные тельца), кроветворные клетки кост­ ного мозга, зародышевые клетки семенников и яичников, клетки эпителия тонкого кишечника;

2)Средняя чувствительность: клетки зародышевого слоя ко­ жи и слизистых оболочек, клетки сальных и потовых желез, клет­ ки эпителия хрусталика, клетки сосудов;

3)Достаточно высокая устойчивость к излучениям, клетки печени, нервные клетки, мышечные клетки, клетки соединитель­ ной ткани, костные клетки.

Ионизирующие излучения оказывают воздействие на все сис­темы и ткани организма, которые реагируют на них как единое целое.Ткани, клетки которых активно делятся, бо­лее подвержены действию радиации, чем ткани с неделящимися клетками. Поэтому мышцы, мозг, соединительные ткани у взрос­лых организмов достаточно устойчивы к воздействию радиации. Клетки костного мозга, зародышевые клетки, клетки слизистой оболочки кишечника являются наиболее уязвимыми. Так как наи­большее деление клеток происходит в растущем организме, воз­действие радиации на детский организм особенно опасно. Влия­ние облучения на плод может привести к рождению неполноцен­ного потомства, причем самый опасный период - 8-15 неделя бе­ременности, когда происходит формирование органов будущего человека.

У взрослого человека наиболее уязвимым является красный костный мозг, вырабатывающий клетки крови, которые сами не делятся и быстро "изнашиваются".

Наиболее чувствительным органом грудной клетки являются легкие.

В системе органов пищеварения при одноразовом равномер­ном облучении наиболее радиочувствительной является печень, затем идут в порядке убывания радиочувствительности поджелу­дочная железа, кишечник, пищевод, слюнные железы, язык, по­лость рта.

Механизм воздействия ионизирующих излучений на организм человека можно представить в виде следующих стадий:

1- Физическая стадия: образование ионов и возбужденных молекул;

2. Химическая стадия: возникновение цепных реакций окис­ления, ведущих к распаду молекул и возрастанию активных про­ дуктов;

3. Биохимическая стадия: разрушение и распад клеток;

4. Физиологическая стадия: нарушение координации функ­ ций отдельных органов.

Сочетание указанных стадий и приводит к тому, что ничтож­ное по энергетическому эквиваленту первоначальное радиацион­ное воздействие с течением времени через многочисленные по­вреждения организма проявляется в лучевой болезни.

делить на 4 степени : 1 степень (легкая), 2 степень (средняя), 3

18. Действие больших доз радиации. Лучевая болезнь

Еще более существенную роль в формировании биологических последствий играют продукты радиолиза воды, которая составляет 60 -70 % массы биологической ткани. Интенсивность химических реакций, индуцированных свобод­ными радикалами, повышается, и в них вовлекаются многие сотни и тысячи молекул, не затронутых облучением.

При действии на клетку смертельной дозы излучений в ней возни­кает несколько тысяч химических и структурных изменений молекул. Происходящие под воздействием излучения изменения структуры и свойств, входящих в состав клетки молекул белков, ферментов, липидов и других веществ приводят к нарушению упорядоченности и по­следовательности биологических процессов в клетке, а также к нарущению обмена веществ и процесса деления.

Большие дозы излучения вызывают гибель клетки. При мень­ших дозах гибель наступает не сразу. Еще меньшие дозы вызыва­ют гибель только части клеток или временную приостановку, или замедление деления клеток. Временная потеря способности кле­ток к делению говорит о том, что клетки могут устранять нане­сенное им повреждение и восстанавливать нормальный жизнедея­тельный процесс деления. Этот процесс восстановления проявля­йся сильнее и, соответственно, поражение клетки будет слабее и облучении ее такой же дозой в течение большего времени

Лучевая болезнь

Под лучевой болезнью человека понимаются самые разнооб­разные проявления поражающего действия ионизирующих излучений на организм.

По протяженности заболевания лучевую болезнь принято де­лить на 4 степени : 1 степень (легкая), 2 степень (средняя), 3 степень (тяжелая), 4 степень (крайне тяжелая). Степень тяжести лу­чевой болезни определяется величиной дозы радиации, получен­ной человеком, характером облучения (общее или только некото­рых участков тела) и его продолжительностью. Кроме того, тя-хесть поражения зависит от состояния организма до облучения, его индивидуальных особенностей. Если облучение было локаль­ным и красный костный мозг не пострадал - восстановление функций отдельных органов и организма в целом еще возможно. Лучевая болезнь первой степени развивается при дозах 1-2 Зв (100-200 бэр) и характеризуется слабо выраженными признаками. Признаки болезни проявляются через 2—3 недели после облучения, пораженные жалуются на повышенную утомляемость, головокружения, легкую тошноту, сухость во рту. Лучевая болезнь второй степени развивается при дозах 2-4 Зв (200-400 бэр). Признаки поражения проявляются через 2 ч по­сле облучения и продолжаются 1-3 сут. Затем первичные призна­ки исчезают и наступает скрытый период заболевания, который длиться до 2-3 недель. Лучевая болезнь третей степени развивается при дозах радиации 4-6 Зв (400-600 бэр). Признаки поражения проявляются через 1 ч после облучения. Через 2-3 дня наступает скрытый период, который, в зависимости от дозы радиации, продолжается от нескольких часов до 1-3 недель, затем наступает разгар болезни/Лучевая болезнь четвертой степени развивается при дозах радиации 6—10 Зв и более, в большинстве случаев заканчивается смертельным исходом (через 5-12 дней после облучения).Острая форма возникает в результате облучения большими дозами в короткий промежуток времени. Острая лучевая болезнь может возникнуть и при попадании внутрь организма больших количеств радионуклидов.Характерной чертой острой лучевой болезни является волнообразность клинического течения, в чем можно усмотреть своеоб­разную ступенчатость проявления поражения отдельных систем организма.

Период формирования острой лучевой болезни в свою оче­редь можно четко разделить на четыре фазы:

1.Фаза первичной острой реакции;

2.Фаза кажущегося клинического благополучия (скрытая или латентная фаза);

3.Фаза выраженных клинических проявлений (фаза разгара

болезни);

4.Фаза непосредственного восстановления.

19.Особенности действия малых доз радиации. Детерминированные и стахоастические эффекты.

Длительное воздействие малых доз радиации может привести к возникновению хронической формы лучевой болезни, проявляющихся через 1,5-3 года после облучения. Это объясняется тем, что при хроническом облучении малыми дозами поражается красный костный мозг. Высокая его уязвимость красного костного мозга, вырабатывающего лейкоциты, приводит к ослаблению иммунной системы, а значит к повышению восприимчивости к любым инфекциям и быстрой утомляемости, малокровию. Следовательно никакие даже самые малые дозы не являются безвредными. При лучевой болезни острые эффекты проявляются в быстро делящихся клетках, а отдаленные радиационные эффекты проявляются в медленно делящихся клетках . Из отдаленных последов-й на 1 месте стоят раковые заболев-я. Наступает на 5-25 годы после облучения (взрослые), у детей (до 15 лет). У группы населения РБ проявляющем в зоне более 15 Ки/км квадр.=555кБк/м квадр., отлич-ся рост заболев-й:бронхов, кровообращ-я, пищеварения, эндокринной системы. В рез-те крупномасштабного заражения среды рад. Йодом за период 1986-1997 число детей , больных раком щитов-й железы возросло в 71 раз.

Ионизирующие излучения при воздействии на организм человека могут вызвать два вида эффектов, которые клинической медициной относятся к болезням: детерминированные порогоые эффекты (лучевая болезнь, лучевой ожог, катаракт, бесплодие, аномалии в развитии плода) наблюдается при дозах более 1Гр и стахоатические беспороговые эффекты (злокачественные опухоли, лейкозы и наследственные болезни). Эффекты, в зависимости от величины поглощенной дозы, развиваются в течение разных промежутков времени: от нескольких секунд до многих часов, дней, лет.