• 4. Количественные характеристики ионизирующих излучений

Эффективность взаимодействия ионизирующего излучения с веществом зависит от типа излучения, энергии частиц и сечения взаимодействия облучаемого вещества. Важными показателями взаимодействия ионизирующего излучения с веществом служат такие величины, как:

- линейная плотность ионизации (i), под которой понимают отношение числа dn ионов одного знака, которые образуются при прохождении «И.И.» элементарного пути dl к этому пути:

i = dn/dl (1)

- линейная тормозная способность вещества (S), под которой понимают отношение энергии dE, которая теряется «И.И.» при прохождении элементарного пути dl к этому пути:

S = dE/dl (2)

Средний линейный пробег R - это среднее значение расстояния между началом и завершением прохождения «И.И.» в данном веществе.

поглощенной дозой D_п и определяется формулой:

D_п = E /m (3)

Согласно этому определению единицей поглощенной дозы в системе СИ является [D_п] = 1 Дж/кг, т.е. такая поглощенная доза излучения, при которой в 1 кг массы облучаемого вещества поглощается 1 Дж энергии будь-какого «И.И». Другим названием этой единицы является Грей (Гр), т.е. І Гр = 1 Дж/кг.

Применяется также и внесистемная единица поглощенной дозы «И.И», которая називается рад

Для оценки величини поглощенной дозы за единицу времени вводится понятие мощности поглиненою дози P_п:

P_п = E / mt (2)

де t – проміжок часу за який була поглинена доза D_п. Згідно з цим визначенням одиницею потужності поглиненої дози в системі СІ є [Р] = 1 Гр /с Експозиційну дозу визначають по величині заряду Q який утворюється в одному кілограмі сухого повітря при проходженні через нього рентгенівського або g- випромінювання:

D_експ = Q / m (3)

За одиницю експозиційної дози прийнято кулон на кілограм (Кл/кг). На практиці використовують одиницю, яку называемую рентгеном (Р), - експозиційна доза рентгенівського або g-випромінювання, при якій унаслідок повної іонізації в 1 см³ сухого повітря (0,001293 г) при 0 °С и 760 мм рт. ст. утворюється 2,08 • 10⁹ пар іонів. 1 Р = 2,58•10^-4 Кл/кг.

Для оцінки величини експозиційної дози за одиницю часу вводиться поняття потужності експозиційної дози P_екс:

P_екс = D_експ /t = Q / mt (2)

де t – проміжок часу за який була створена експозиційна доза D_експ. Згідно з цим визначенням одиницею потужності поглиненої дози в системі СІ є [P_екс] = 1 Кл /кгс = А/кг, а позасистемною одиницею - 1 Р/с.

Потужность експозиційної дози радіоактивного елементу, активність розпаду якого А на відстані від місця його знаходження може бути знайдена за формулою:

P = kA/r² (4)

де k – гамма постійна, яка залежить від виду радіоактивного елементу.

Термодинамика изучает общие законы, определяющие превращения энергии.

Особенность термодинамического метода изучения биологических систем (БС), в том , что формулируя законы термодинамики, мы не исследуем конкретной сущности процессов, а изучаем закономерности объекта как системы. С точки зрения термодинамики, системой называют любую часть окружающего нас мира. В качестве примера термодинамических систем можно назвать клетку, митохондрию, сердце, организм, биосферу.

В зависимости от рассматриваемых объектов, это могут быть изолированные системы - которые не обмениваются с окружающей средой ни энергией, ни веществом 

замкнутые системы - происходит обмен только энергией и открытые - когда происходит обмен и энергией и веществом. Живой организм в целом система открытая.

Согласно первому закону термодинамики, различные виды энергии могут переходить друг в друга, но при этих превращениях энергия не исчезает и не появляется из ничего. это означает, что:

U = Q  W , где Q - тепло поглощенное системой, U - изменение внутренней энергии системы, W – работа, взятая со знаком “минус”, если она совершена системой над ее окружением, и со знаком “плюс”, если работа совершена над системой.

Внутренняя энергия - это сумма кинетической и потенциальной энергии всех атомов и молекул термодинамической системы.