Тема 5 ответы

1. Рентгеновские или у - лучи обладают большей энергией?

2. Фотоэлектрический процесс поглощения у - лучей преобладает при низких или высоких энергиях?

3. Что такое комптоновское рассеивание?

4. Что может вызвать скачок при 0,51 МэВ в энергетическом спектре?

5. Какая наиболее вероятная форма поглощения у-лучей при энергии 500кэВ?

6. Какая энергия обычно рассматривается как граница между ионизирующим и неионизирующим излучением?

7. Что является единицей «поглощенной дозы» и как она определяется?

8. Что такое «весовой коэффициент излучения»?

9. Почему считается, что еще не рожденный плод имеет больше рисков от ионизирующей радиации, чем взрослый человек?

10. Что вероятнее убьет вас за год: доза радиации в 20мЗв или 500 выкуренных сигарет?

11. Какой прибор обычно рассматривается как устанавливающий стандарт для измерения мощности радиационной дозы?

1. У - лучи имеют большую энергию, чем рентгеновские лучи.

2. Фотоэлектрические процессы преобладают при низких энергиях.

3. Комптоновское рассеивание – это процесс, при котором у-лучи взаимодействуют с электронами внешней орбитали поглотителя. Некоторая часть энергии у - лучей передается внешнему электрону, который уклоняется от столкновения.

4. Скачок при 0,51 МэВ в энергетическом спектре может быть вызван уничтожающей радиацией, когда электрон соединяется с позитроном.

5. Наиболее вероятная форма поглащения энергии при 500кЭв – это комптоновское рассеивание.

6. Энергия в 10эВ обычно рассматривается как граница между ионизирующим и неионизирующим излучением.

7. Единица поглощенной дозы – Грей. Доза, которая вызывает поглощение энергии в 1 Дж в массе 1 кг.

8. Весовой коэффициент излучения – это коэффициент, учитывающий тот факт, что некоторые виды излучения, к примеру, нейтроны и α – частицы, сильнее повреждают ткани, хотя и несут такое же количество энергии, как и другие.

9. Наличие долгосрочных эффектов от радиации и повреждение тканей в процессе  внутриутробного развития делают будущий плод особенно уязвимы к воздействию ионизирующего излучения.

10. 500 выкуренных сигарет несут в себе больше риска здоровью, чем доза радиации в 20мЗв.

11. Система ионизационной камеры, как правило, рассматривается как стандарт для измерения дозы радиации.

12. Есть ли газ внутри трубки Гейгера-Мюллера?

13. Что на самом деле увеличивает фотоэлектронный умножитель (ФЭУ)?

14. Как работает термолюминесцентная дозиметрия (ТЛД)?

15. Какой тип излучения радона представляет опасность?

16. Может ли медицинское рентгеновское излучение, к примеру, радиография грудной клетки, сформировать значительную часть годовой дозы, установленной для широкой общественности?

17. Будет ли полезен счетчик Гейгера – Мюллера в оценке уровней радонов?

18. Какова средняя эффективность регистрации гамма частиц счетчиком Гейгера – Мюллера?

19. Фотопленки используются в производстве обычного рентгеновского излучения. Как еще можно использовать фотопластинки в применениях ионизирующего излучения?

12. Да, обычно используется аргон или неон при 20% от атмосферного давления внутри трубки Гейгера – Мюллера.

13. ФЭУ увеличивает число электронов.

14. ТЛД работает путём измерения энергий, захваченных в некоторых кристаллических материалах, после поглощения ими ионизирующего излучения. Энергия выделяется при нагревании кристаллического материала и измеряется выделяемый свет.

15. Α-частицы излучаются радоном и представляют опасность.

16. Да, радиография грудной клетки может вызвать дозу в 0,5мЗв. Годовой уровень дозы, установленный для широкой общественности, составляет 1мЗв.

17. Нет, счетчик Гейгера – Мюллера не может быть использован для оценки уровней радона. Он не чувствителен к α-частицам.

18. Эффективность регистрации счетчика Гейгера – Мюллера составляет несколько процентов от общего количества.

19. Фотопленка используется для измерения воздействия ионизирующего излучения. Они также могут быть использованы в контактной радиографии.

Длинные вопросы. 2) Описать, как работает счетчик Гейгера – Мюллера и натриево-йодный сцинтилляционный счетчик. В каждом случае рассказать о преимуществах и недостатках, объяснить, где каждый метод является наиболее полезным. Обсудите меры, с помощью которых личная доза радиации может быть минимизирована в процессе обращения с незапечатанным источником γ – лучей.

Ответ: счётчик Гейгера—Мюллера состоит из металлической трубки или металлизированной изнутри стеклянной трубки, и тонкой металлической нити, натянутой по оси цилиндра. Нить служит анодом, трубка — катодом. Трубка заполняется разреженным газом, в большинстве случаев используют благородные газы — аргон и неон. Между катодом и анодом создается напряжение порядка 400В. Для большинства счетчиков существует так называемое плато, которое лежит приблизительно от 360 до 460 В,в этом диапазоне небольшие колебания напряжения не влияют на скорость счета.

Работа счетчика основана на ударной ионизации. γ-кванты, испускаемые радиоактивным изотопом, попадая на стенки счетчика, выбивают из него электроны. Электроны, двигаясь в газе и сталкиваясь с атомами газа, выбивают из атомов электроны и создают положительные ионы и свободные электроны. Электрическое поле между катодом и анодом ускоряет электроны до энергий, при которых начинается ударная ионизация. Возникает лавина ионов, и ток через счетчик резко возрастает. При этом на сопротивлении R образуется импульс напряжения, который подается в регистрирующее устройство. Чтобы счётчик смог регистрировать следующую попавшую в него частицу, лавинный разряд нужно погасить. Это происходит автоматически. В момент появления импульса тока на сопротивлении R возникает большое падение напряжения, поэтому напряжение между анодом и катодом резко уменьшается — настолько, что разряд прекращается, и счетчик снова готов к работе.

Преимущества счетчика Гейгера-Мюллера: возможность засекать единичные события и простота.

Недостатки: Откат, ограничивающий подсчет, малая эффективность при обнаружении у - лучей и неспособность различать энергии различных событий.

Метод применяется в простых измерениях у и β излучений.

Сцинтилляционный счетчик основывается на том, что ионизирующая радиация используется для создания вспышки света для каждого события, вспышки преобразуются в электрический разряд в ФЭУ. После попадания на кристалл натрия-йода, излучение отдает свою энергию электрону, переходящему на более высокий энергетический уровень. После того, как электрон возвращается на более низкий уровень, он выделяет энергию в качестве фотона света. Размер вспышки говорит не только о поглощенном γ-кванте, но и об энергетическом спектре. Вспышка воздействует на фотокатод, испускающий электроны при поглощении света. Электроны летят от одного электрода (Динода) к другому, достигая анода и регистрируя сигнал.

Преимущества метода: высокая чувствительность к у – квантам и способность выявлять энергетический спектр излучения.

Недостатки: высокая стоимость и неспособность выявлять β – частицы.

Метод широко используется в измерении у – излучения и для измерения энергетического спектра.

Для минимизации дозы излучения при работе с неприкрытым источником следует применять индивидуальные средства защиты, защитные экраны для помещения и, что наиболее важно, следует увеличить расстояние между источником и испытателем.

3) Опишите механизм, посредством которого гамма излучение теряет энергию при взаимодействии с тканью. Как относительная важность механизма зависит от энергии гамма излучения?

Ответ: Гамма излучение теряет энергию при взаимодействии с тканью посредством различных механизмов. При поглощении гамма - кванта ядро получает избыток энергии без изменения своего нуклонного состава, а ядро с избытком энергии является составным ядром. Как и другие ядерные реакции, поглощение ядром гамма - кванта возможно только при выполнении необходимых энергетических и спиновых соотношений. Если переданная ядру энергия превосходит энергию связи нуклона в ядре, то распад образовавшегося составного ядра происходит чаще всего с испусканием нуклонов, в основном нейтронов. Такой распад ведёт к ядерным реакциям, которые и называются фотоядерными, а явление испускания нуклонов в этих реакциях — ядерным фотоэффектом. При низких энергиях происходит фотоэлектронное поглощение, при котором электрон поглощает гамма – квант и вырывается со своей орбитали. Таким образом, гамма – квант полностью поглощается электроном, снижая энергию излучения.

При средних значениях энергии имеет место эффект Комптона, при котором гамма излучение поглощается электроном, образуя рассеянный гамма – фотон и электрон. Процесс образования этой пары схож с законом сохранения импульса – часть энергии уходит в электрон, а часть уходит с рассеянным фотоном.

При более высоких энергиях гамма – излучения происходит образование пар электрон – позитрон, при которых нуклон поглощает гамма – квант и, за счет избытка энергии, испускает пару. Эффект не так важен в медицине, так как высокая энергия встречается редко.