Взаимодействие ионизирующих излучений с веществом, биологическое действие ионизирующих излучений.

1. Стадийность формирования ионизирующего излучения.

2. Детерминированные и стохастические эффекты ИИ.

3. Молекулярный уровень действия ИИ.

4. Действие ИИ на белки, жиры, углеводы.

5. Клеточный, органный, организменный и популяционный уровень действия ИИ.

Принципиальная особенность действия ИИ в отличии от других повреждающих факторов окружающей среды это дистанционность воздействия источника на организм. Т.е. способность проникать в биологические ткани, клетки, субклеточные структуры и повреждать их, вызывая одномоментную ионизацию атомов и молекул за счет физических взаимодействий и радиационных и химических реакций. Биологическое действие ИИ происходит по следующим стадиям:

• Физическая стадия (10^-16сек) в течение которой происходит поглощение энергии излучения облучаемой средой с возбуждением и ионизацией её молекул. Процесс практически не зависит от условий окружающей среды.

• Физико-химическая (10^-7сек) заключается в возникновении активных в химическом отношении свободных радикалов, которые взаимодействуют между собой и с органическими молекулами клетки. Процесс слабо зависит от условий окружающей среды.

• Химическая стадия (несколько секунд) на этой стадии появляются биохимические повреждения биологически важных макромолекул (белков, нуклеиновых кислот, липидов, углеводов). Процесс существенно зависит от условий окружающей среды (температуры, фазовый состояний ит.д.).

• Биологическая стадия заключается в формировании повреждений на клеточном, тканевом, органном и организменном уровне, формировании отдаленных последствий облучения (длительность стадии может сильно варьироваться).

Основная часть энергии заряженных частиц и гамма-квантов, взаимодействующих с веществом, идет на его ионизацию и возбуждение. Если энергии излучения недостаточно для полного отрыва электрона, то происходи возбуждение (переход электрона на отдаленную от ядра орбиталь). Заряженные частицы альфа и бета производят ионизацию непосредственно и относятся к прямо ионизирующим излучениям. Электрически нейтральное излучение (гамма, рентгеновское, нейтронное) ионизирует атомы среды в результате вторичных процессов и называются косвенно ионизирующими излучениями. Степень ионизации зависит как от свойств самого излучения (энергия, заряд частиц), так и от структуры облучаемого объекта.

Основными свойствами ИИ являются линейная плотность ионизации (ЛПИ) и линейная передача энергии (ЛПЭ). ЛПИ – это число пар ионов, образованных заряженной частицей на мкм пробега в веществе. ЛПЭ – это средняя энергия, теряемая заряженной частицей на единицу пробега её в веществе. За единицу измерения ЛПЭ принимают кэВ/мкм (кило электрон вольт на микрометр).

Все излучения делятся на редко ионизирующие ЛПЭ меньше 10 кэВ/мкм, и на плотно ионизирующие более 10кэВ/мкм. К редко ионизирующим относят бета гамма и рентгеновское излучение. К плотно ионизирующим относят альфа излучение. ЛПЭ частиц больше по мере уменьшения их скорости.