10. Вплив на людину випромінювання оптичного діапазону

Радіоелектронні прилади, як і будь-які інші, мають ККД менше 100%, і частина енергії джерел живлення витрачається на покриття втрат та в кінцевому рахунку переходить у тепло, тобто, в ІЧ випромінювання. Але такого роду випромінювання порівняно малої інтенсивності не викликає помітного екологічного впливу. Це ж стосується і некогерентного УФ випромінювання, яке використовується у технологічному процесі фотолітографії при виробництві мікросхем.

Вплив лазерного випромінювання на біологічні тканини може призвести до теплової, ударної дії світлового тиску, перебудови внутріклітинних структур.

При великій інтенсивності і дуже малій тривалості імпульсів спостерігається ударна дія лазерного випромінювання, яка розповсюджується з великою швидкістю та призводить до пошкодження внутрішніх тканин за відсутності зовнішніх проявів.

Найважливішим фактором дії потужного лазерного випромінювання на біологічне середовище є тепловий ефект, який проявляється у вигляді опіку, іноді з глибинним руйнуванням – деформацією і навіть випаровуванням клітинних структур. При менш інтенсивному випромінюванні на шкірі можуть спостерігатися видимі зміни (порушення пігментації, почервоніння) з досить чіткими межами ураженої ділянки.

У зв’язку з різною поглинальною здатністю живих тканин при відносно слабких ушкодженнях шкіри можуть виникати серйозні ураження внутрішніх тканин – набряки, крововиливи, змертвіння, згортання крові. Результатом навіть дуже малих доз лазерного випромінювання можуть бути такі явища, як майже при НВЧ опроміненні – нестійкість артеріального тиску, порушення серцевого ритму, втома, роздратування. Звичайно, такі порушення зворотні і зникають після відпочинку.

Найсильніше впливає лазерне випромінювання на очі. Тут найсерйознішу небезпеку становить випромінювання УФ діапазону, яке може призвести до коагуляції білка, рогівки та опіку слизової оболонки, що викликає повну сліпоту. Випромінювання видимого діапазону впливає на клітини сітківки, внаслідок чого настає тимчасова сліпота або втрата зору від опіку з наступною появою рубцевих ран. Випромінювання ІЧ діапазону, яке поглинається райдужною оболонкою, кришталиком та скловидним тілом, більш-менш безпечне, але також може спричинити сліпоту.

Таким чином, лазерне випромінювання ушкоджує (часом безповоротно) усі структури ока.

Внаслідок лазерного опромінення у біологічних тканинах можуть виникати вільні радикали, які активно взаємодіть з молекулами та порушують нормальний хід процесів обміну на клітинному рівні. Наслідком цього є загальне погіршення стану здоров’я (як і при впливі іонізаційних випромінювань).

11. Класифікація іонізуючих випромінювань. Дози іонізуючого випромінювання. Вплив на організм людини

11.1. Класифікація іонізуючого випромінювання

До іонізуючих відносяться корпускулярні випромінювання, що складаються з частинок з масою спокою, котра відрізняється від нуля (альфа-, бета-частинки, нейтрони) та електромагнітні випромінювання (рентгенівське та гамма-випромінювання), котрі при взаємодії з речовинами можуть утворювати в них іони.

Альфа-випромінювання – це потік ядер гелія, що випромінюється речовиною при радіоактивному розпаді ядер з енергією, що не перевищує кількох мегаелектровольт (МеВ). Ці частинки мають високу іонізуючу та низьку проникну здатність.

Бета-частинки – це потік електронів та протонів. Проникна здатність (2,5 см в живих тканинах і в повітрі – до 18 м) бета-частинок вища, а іонізуюча – нижча, ніж у альфа-частинок.

Нейтрони викликають, іонізацію речовини та вторинне випромінювання, яке складається із заряджених частинок і гамма-квантів. Проникна здатність залежить від енергії та від складу речовин, що взаємодіють.

Гамма-випромінювання – це електромагнітне (фотонне) випромінювання з великою проникною і малою іонізуючою здатністю з енергією 0,001 – 3 МеВ.

Рентгенівське випромінювання – випромінювання, яке виникає в середовищі, котре оточує джерело бета-випромінювання, в прискорювачах електронів і є сукупністю гальмівного та характеристичного випромінювань, енергія фотонів котрих не перевищує 1 МеВ. Характеристичним називають фотонне випромінювання з дискретним спектром, що виникає при зміні енергетичного стану атома.

Гальмівне випромінювання – це фотонне випромінювання з неперервним спектром, котре виникає при зміні кінетичної енергії заряджених частинок.

Активність А радіоактивної речовини – це кількість спонтанних ядерних перетворень dN в цій речовині за малий проміжок часу dt, поділене на цей проміжок:

Одиницею вимірювання активності є беккерель (Бк). 1 Бк – одне ядерне перетворення за секунду. Кюрі (Кі) – спеціальна одиниця активності: 1 Кі = 3,7 ∙ 10¹⁰ Бк.

Ступінь іонізації оцінюється за експозиційною дозою рентгенівського або гамма-випромінювання.

Експозиційною дозою називається повний заряд dQ іонів одного знака, що виникають в повітрі при повному гальмуванні всіх вторинних електронів, котрі були утворені фотонами в малому об’ємі повітря, поділений на масу повітря dm в цьому об’ємі:

Одиницею вимірювання експозиційної дози є кулон на кілограм (Кл/кг). Позасистемна одиниця – рентген (Р): 1 Р = 2,58 ∙ 10" Кл/кг.

Потужність експозиційної дози Р_експ – це приріст експозиційної дози dX за малий проміжок часу dt, поділений на цей проміжок

Одиниця вимірювання – Кл/кг ∙ с.

Поглинута доза D – це середня енергія dЕ, що передається випромінюванням речовині в деякому елементарному об’ємі, поділена на масу речовини в цьому об’ємі:

Одиниця поглинутої дози грей (Гр), рівна 1 Дж/кг. Позасистемна одиниця – рад; 1 рад = 0,01 Гр.

В зв’язку з тим, що однакова поглинута доза різних видів випромінювання викликає в організмі різний біологічний ефект, введене поняття еквівалентної дози Н, котра дозволяє визначати радіаційну небезпеку впливу випромінювання довільного складу і визначається за формулою:

де – безрозмірний коефіцієнт якості. Одиницею вимірювання еквівалентної дози є зіверт (Зв); 1 Зв = 100 бер (біологічний еквівалент рада) – спеціальна одиниця еквівалентної дози.

Згідно з нормами радіаційної безпеки НРБ 76/87 введено показник, що характеризує іонізуюче випромінювання – керма.

Керма К – це відношення суми початкових кінетичних енергій dE_K всіх заряджених іонізуючих частинок в елементарному об’ємі речовини, до маси dm речовини в цьому об’ємі:

Керму вимірюють тими ж одиницями, що й поглинуту дозу (Грей, рад).

Експозиційна доза є мірою енергії, котра передається фотонами одиниці маси повітря в процесі взаємодії, тобто одночасно пов’язане з кермою фотонного випромінювання в повітрі К:

де – середня витрата енергії на утворення однієї пари іонів; – заряд електрона.