Ответы на вопросы по радиобиологии: 1. Виды ионизирующих излучений, основные характеристики элементарных частиц, образующих эти излучения. Существуют такие разновидности ионизирующих излучений как корпускулярные и электромагнитные
электромагнитные:
гамма-излучение
рентгеновское излучение
тормозное излучение заряженных частиц
корпускулярные
α – излучение, β – излучение, нейтроны, л-мезоны
Ионизирующие электромагнитные излучения обладают большой проникающей способностью.
2. Единицы дозы излучения и радиоактивности.
2).Дозу падающего на объект излучения можно оценить, преобразуя его в теплоту и измеряя повышение температуры. Однако при дозах, используемых в радиобиологии, количество образующейся теплоты столь ничтожно, что его измерение представляется трудной задачей.Поэтому на практике для оценки доз применяют другие физические и химические методы. Для этого используют:Ионизационные камеры (измеряют электрический ток, возникающий вследствие ионизации содержащегося в камерах газа);· Различные химические системы (учитывают выход определенных веществ в процессе радиолиза, например железа, образуемого при облучении раствора ферросульфата); Изменения физико-химических свойств специальных материалов
3. Взаимодействие ионизирующих излучений с веществом (α, β, γ, n0)
Взаимодействие с α, β - излучениями
Упругое рассеяние
Неупругое торможение
Ионизация и возбуждение атомов
Упругое рассеяние.
изменение траектории зараженной частицы в результате отталкивания ядер без потери энергии.
Чем меньше масса частицы, тем больше ее отклонение от прямого направления
Поэтому траектории β-частиц в веществе изломаны, а α-частиц – практически прямые.
Неупругое торможение.
Электрон при прохождении вблизи атомного ядра теряет скорость и энергию. При этом может испускаться фотон тормозного излучения (в том же направлении, что и электрон).
Иониация и возбуждение атомов.
В результате взаимодействия частицы с электронными оболочками атомов, происходит потеря энергии частицы в веществе. Под действием электрического поля частиц происходит возмущение электронных оболочек атомов с переходом последних в возбужденное или ионизированное состояние.
Способность ускоренных заряженных частиц непосредственно взаимодействовать с электронными оболочками атомов позволила определить их как первично ионизирующие излучения.
Взаимодействие электромагнитных излучений с веществом может протекать в формах:
фотоэффекта
Комптон – эффекта
образования электрон-позитронных пар
Фотоэффект
энергия падающего кванта полностью поглощается веществом в результате появляются свободные электроны, обладающие определенной кинетической энергией, величина которой равна энергии кванта излучения за вычетом работы выхода данного электрона из атома. Свободный электрон, ассоциируясь с одним из нейтральных атомов, порождает отрицательный ион.
Фотоэффект характерен только для длинноволнового рентгеновского излучения. Его вероятность зависит от атомного номера и пропорциональна Z. С повышением энергии излучения вероятность фотоэффекта уменьшается, и для излучений с энергией, значительно превышающей внутриатомные энергии связи (>1 МэВ), его вкладом во взаимодействие можно пренебречь.
Комптон-эффект
При Комптон-эффекте происходит упругое рассеяние падающих фотонов излучения на свободных (или слабо связанных) электронах, которым предается лишь часть энергии фотонов.
Оставшуюся часть энергии уносят новые фотоны, образующиеся в результате этого взаимодействия.
В дальнейшем вторичный фотон может вновь претерпевать Комптон-эффект и т.д.
Образование пар
третий вид взаимодействия излучения с веществом характеризуется возможностью превращения гамма-кванта большой энергии (> 1 МэВ) в пару заряженных частиц— электрон и позитрон. Этот процесс вызывается взаимодействием гамма-кванта с каким-либо атомным ядром, в поле которого и образуется электронно-позитронная пара. Вероятность такого процесса пропорциональна Z2 и поэтому для тяжелых элементов она больше, чем для легких.
4. Что такое линейная передача энергии (ЛПЭ)? В каких единицах она измеряется? Назовите коэффициенты качества для разных видов излучения. Относительная биологическая эффективность ионизирующих излучений (ОБЭ). Методы оценки ОБЭ и ЛПЭ.
Первичные изменения атомов и молекул сводятся к ионизации или возбуждению и качественно не зависят от вида действующего ионизирующего излучения
Однако при одном и том же количестве энергии, поглощенной единицей массы вещества, микропространственное распределение энергии в облученном объеме различно.
Это различие определяется линейной передачей энергии.
Это количество энергии, передаваемой частицей веществу в среднем на единицу пройденного пути.
ЛПЭ=∆Е/∆х, где Е-энергия частицы (эВ), х – путь частицы (мкм)
Все излучения делятся на редкоионизирующие (ЛПЭ меньше 10) и плотноионизирующие (ЛПЭ больше 10)
Относительная биологическая эффективность излучений - показатель, с помощью которого определяют, во сколько раз биологическое действие ионизирующих излучений данного типа (например, альфа-, бета-лучи, нейтроны и т.д.) больше (или меньше) действия на тот же биологический объект стандартного излучения (жесткие рентгеновские или гамма-лучи).