Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

"ВОРОНЕЖСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ

им. Н.Н. БУРДЕНКО"

КАФЕДРА МЕДИЦИНСКОЙ ФИЗИКИ

Методические указания

студентам по теме лабораторного занятия

РАДИОАКТИВНЫЕ ИЗЛУЧЕНИЯ

ЗАЩИТНЫЕ СВОЙСТВА МАТЕРИАЛОВ

Воронеж 2009

РАЗДЕЛ: ИОНИЗИРУЮЩИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ

ТЕМА: Радиоактивные излучения. Исследование защитных свойств материалов.

ЦЕЛЬ: Изучить свойства радиоактивных излучений, их ионизирующую и проникающую способности. Знать особенности взаимодействия излучений с живым организмом. Оценить важность экологических проблем, связанных с защитой природы и человека от действия ионизирующих излучений.

ПРАКТИЧЕСКИЕ НАВЫКИ: Научиться работать с дозиметрами, уметь определять радиоактивный фон и интенсивность излучения от радиоактивного источника. Уметь подобрать толщину материала, предложенного для защиты от радиоактивного излучения, и правильно оценить радиационную опасность.

МОТИВАЦИЯ ТЕМЫ: Широкое использование в диагностике и терапии ряда заболеваний ионизирующих излучений придает особую актуальность разделу радиационной медицины. Студент медицинского вуза должен быть компетентен не только в вопросах профессионального использования данного физического фактора, но иметь четкое представление о хранении радиоактивных изотопов, их утилизации, способах защиты себя и пациента от действия ионизирующих излучений.

I. Самостоятельная работа студентов во внеурочное время.

Задание 0.

Повторить теоретический материал школьного курса физики, раздел "Радиоактивность" по следующей схеме:

1. Явление радиоактивности.

2. Понятие о радиоактивном распаде.

3. Принципы действия приборов для регистрации элементарных частиц.

Задание 2.

Изучить теоретический материал занятия, используя рекомендованную литературу и настоящую методическую разработку, по следующей логической структуре учебного материала:

1. Взаимодействие ионизирующего излучения с веществом:

– взаимодействие фотонного излучения;

– взаимодействие потока заряженных частиц;

– взаимодействие потока нейтронов.

2. Ослабление потока ионизирующего излучения:

– линейная плотность ионизации;

– линейная тормозная способность вещества;

– средний линейный пробег частицы.

3. Биофизические основы действия ионизирующих излучений на организм.

4. Защита от ионизирующих излучений:

– защита от закрытых источников;

– защита от открытых источников;

– характеристики защитных свойств материалов.

Средства для самоподготовки студентов во внеурочное время

1. Учебная и методическая литература

а) основная

– Ремизов А.Н. Медицинская и биологическая физика / А.Н. Ремизов, А.Г. Максина, А.Я. Потапенко. – М.: Дрофа, 2007. – С. 516-542.

– Физика и биофизика / Под ред. В.Ф. Антонова. – М.: ГЭОТАР-Медиа, 2008. – С. 139-179, 408-428.

– Лекционный материал по разделу "Ионизирующие излучения".

б) дополнительная

– Федорова В.Н., Степанова Л.А. Краткий курс медицинской и биологической физики с элементами реабилитологии. Лекции и семинары. – М.:ФИЗМАТЛИТ, 2005. – С. 402-435.

– Артюхов В.Г. Биофизика / В.Г. Артюхов, Т.А. Ковалева, В.П. Шмелев. – Воронеж: Изд-во ВГУ, 1994. – С. 303-329.

2. Консультации преподавателей (еженедельно по индивидуальному графику).

Теоретический материал по теме занятия Понятие о радиоактивности

Радиоактивностью называют свойства ядер неустойчивых изотопов определенных элементов самопроизвольно превращаться в ядра других элементов с испусканием ядер атома гелия (-частицы), -частиц (электроны – ^– или позитроны – ⁺) и -излучения. Это явление называется радиоактивным распадом.

Радиоактивное излучение обнаруживается с помощью ряда явлений, происходящих при его действии на вещество (свечение люминофоров, ионизация, потемнение фотоэмульсии и др.).

При радиоактивном распаде начальная скорость -частицы составляет (1,5-2)10⁷ м/с, что соответствует начальной кинетической энергии 4-9 МэВ. -частицы, испускаемые определенным элементом составляют несколько групп с близкой энергией, поэтому спектр -излучения состоит из близко расположенных линий.

-излучение характеризуется начальной скоростью частиц порядка (1-3)10⁸ м/с. Поскольку запас энергии электронов и позитронов распределяется от минимальных до максимальных величин, спектр -излучения непрерывный или сплошной.

-излучение имеет электромагнитную природу и представляет собой поток фотонов высокой энергии (0,2-3 МэВ) с длиной волны (4–0,1)×10^–12 м. -излучение имеет линейчатый спектр.

Основными характеристиками взаимодействия ионизирующих излучений с веществом являются их проникающая и ионизирующая способности. За счет высокой кинетической энергии -, -частицы и -фотоны при столкновении с атомами вещества способны выбить их электроны. При этом наряду с ионизацией происходит возбуждение атомов вещества с последующим излучением в определенном электромагнитном диапазоне. Активация молекул приводит к протеканию ряда фотохимических реакций. Так же может наблюдаться нагрев вещества, возникновение характеристического рентгеновского излучения, радиолюминесценция и др.

В результате столкновений энергия частиц постепенно снижается, достигает уровня теплового движения и действие излучения на вещество прекращается. Ионизирующая и проникающая способности находятся в обратной зависимости: в ряду -, - и -излучение уменьшается ионизирующая и возрастает проникающая способность.