§ 28.4. Защита от ионизирующего излучения

Работа с любыми источниками ионизирующих излучений тре­бует защиты персонала от их вредного действия. Это большая и специальная проблема, в значительной степени выходящая за пределы чисто физических вопросов. Рассмотрим кратко некото­рые аспекты этой проблемы.

Различают три вида защиты: защита временем, расстоя­нием и материалом.

Проиллюстрируем первые два вида защиты на модели точечно­го источника у-излучения. Преобразуем формулу (28.2):

Отсюда видно, что чем больше время и чем меньше расстояние, тем больше экспозиционная доза. Следовательно, необходимо на­ходиться под воздействием ионизирующего излучения минималь­ное время и на максимально возможном расстоянии от источника этого излучения.

Защита материалом основывается на различной способности веществ поглощать разные виды ионизирующего излучения.

Защита от а-излучения проста: достаточно листа бумаги или слоя воздуха толщиной в несколько сантиметров, чтобы полно­стью поглотить а-частицы. Однако, работая с радиоактивными источниками, следует остерегаться попадания ос-частиц внутрь организма при дыхании или приеме пищи.

Для защиты от b-излучения достаточно пластин из алюминия, плексигласа или стекла толщиной в несколько сантиметров. При взаимодействии b-частиц с веществом может появиться тормоз­ное рентгеновское излучение, а от b⁺-частиц — b⁺-излучение, воз­никающее при аннигиляции этих частиц с электронами. Наибо­лее сложна защита от «нейтрального» излучения: рентгеновское и у-излучения, нейтроны. Эти излучения с меньшей вероятностью взаимодействуют с частицами вещества и поэтому глубже прони­кают в вещество. Ослабление пучка рентгеновского и у-излучений приближенно соответствует закону (26.8). Коэффициент ослабле­ния зависит от порядкового номера элемента вещества поглотите­ля [см. (26.12)] и от энергии у-фотонов (см. рис. 27.5). При расчете защиты учитывают эти зависимости, рассеяние фотонов, а также вторичные процессы. Некоторые из них для рентгеновского излу­чения показаны на рис. 26.10. Защита от нейтронов наиболее сложна. Быстрые нейтроны сначала замедляют, уменьшая их скорость в водородсодержащих веществах. Затем другими веще­ствами, например кадмием, поглощают медленные нейтроны.

 

Заключение

В медицине достаточно давно используются физические мето­ды. Еще в древности для лечения применяли охлаждение и нагре­вание различных участков тела, фиксирование конечностей при переломах и др.

Ряд ученых (врачи и физиологи) в своих профессиональных и жизненных увлечениях разрабатывали физические вопросы, ук­репляя своими трудами взаимопроникновение этих важных от­раслей естествознания. Поучительны в этом отношении жизне­описания некоторых великих ученых.

Юнг Томас (1773—1829) учился в ряде университетов, где сна­чала изучал медицину, но потом увлекся физикой. Объяснил явле­ние аккомодации глаза изменением кривизны хрусталика, первый объяснил явление интерференции света и ввел термин «интерфе­ренция», разрабатывал теорию цветового зрения, исследовал де­формацию тел.

Пуазейль Жан Луи Мари (1799—1869) — французский физик и физиолог. Изучал течение жидкости в тонких цилиндрических трубках и внутреннее трение, первый применил ртутный мано­метр для измерения давления крови.

Майер Юлиус Роберт (1814—1878) — немецкий врач. Как ко­рабельный врач во время плавания заметил, что цвет венозной крови матросов в тропиках приближается по яркости к арте­риальной. Это дало ему основание считать, что при высокой внешней температуре для поддержания температуры тела нужна меньшая степень окисления поступающих в организм веществ. Майер установил, что количество окисляемых продуктов в организме человека возрастает с увеличением выполняемой им работы. Майер один из первых открыл закон сохранения и пре­вращения энергии.

Гельмгольц Герман Людвиг Фердинанд (1821—1894) — не­мецкий врач, физиолог и физик. Математически обосновал закон сохранения энергии, отметив его всеобщий характер, разработал термодинамическую теорию химических процессов, существен­ные успехов достиг в области физиологической акустики и в фи­зиологии зрения, впервые измерил скорость распространения нервного возбуждения.

Дарсонваль Жак Арсен (1851—1940) — французский физик и физиолог. Проводил исследования в области электричества и его применения в медицине, основоположник электрофизиотерапии.

Применение достижений физики в медицине происходило и происходит постоянно. Проиллюстрируем это несколькими при­мерами из XX столетия: открытие электромагнитных волн — мик­роволновая терапия, открытие рентгеновских лучей — рентгено­диагностика и рентгенотерапия, открытие радиоактивности — ра­диодиагностика и радиотерапия, появление лазеров — лазерная терапия и лазерная хирургия и др.

Из учебника видно, что практически в любом разделе физики можно обнаружить медицинские приложения физических зна­ний и физической аппаратуры, а медицинская техника, по суще­ству, целиком основана на использовании физических законов, правил, закономерностей, физических явлений, физических свойств материалов и др.

Именно поэтому физико-математические и биофизические зна­ния являются существенным элементом высшего медицинского образования и способствуют всестороннему изучению организма человека. Это важно для формирования медицины как точной науки.

Ионизирующим излучением («И.И.») называют потоки частиц и электромагнитных волн, взаимодействие которых со средой вызывает ионизацию ее молекул и атомов.