Корпускулярне випромінювання
До корпускулярних випромінювань відносяться елементарні частинки|частки,часточки|, що швидко рухаються|сунуться| – електрони, позитрони, протони, нейтрони, дейтрони (ядра важкого|тяжкого| водню), а також атомні ядра або молекули.
У практиці променевої терапії найбільше застосування|вживання| одержали|отримали| електрони, відносно жорстко зв'язані в атомі силами електростатичного тяжіння. У вільному стані електрони знаходяться|перебувають| тільки|лише| в металах, але|та| для того, щоб вони вийшли з нього, необхідно прикласти певну енергію. Для практичних цілей використовується електронна емісія з|із| розжареної поверхні металу (розжарений катод). При пробігу в електричному полі електрони завдяки дуже малій масі швидко досягають високих швидкостей. Так, при напрузі|напруженні| 100 000 в швидкість електронів складає більш ніж 50%, а при 1 000 000 в – близько 95% швидкості світла. Прискорені частинки|частки,часточки| (швидкі електрони) можуть використовуватися безпосередньо для опромінювання|опромінення| чи ж прямують на мішень з|із| тугоплавкого металу. В результаті|унаслідок,внаслідок| взаємодії з|із| нею виникає новий вигляд випромінювання – гальмівне випромінювання високої енергії. Для супервольтовій| терапії застосовуються лінійні прискорювачі і бетатрони, що генерують гальмівне випромінювання і швидкі електрони на 15, 25, 35 і 42 Мев. Завдяки великій енергії випромінювання різко зростає відносна глибинна доза, зменшується поверхнева|поверхова,зверхня| і інтегральна поглинена доза, різко скорочується розсіяне|неуважне| випромінювання.
Радіоактивність - це| спонтанне| перетворення| ядер атомів одних елементів у|в,біля| інші, яку супроводжується виділенням енергії. Виділяють природну| та штучну| радіоактивність.
Природна радіоактивність.
Явище природної радіоактивності було відкрито|відчинено| в 1896 г.французским вченим|ученим| Анрі Беккерелем. У 1899р. Ернест Резерфорд, спостерігаючи проходження променів радію через металеву фольгу, встановив, що одна частина|частка| випромінювання поглиналася шаром алюмінію товщиною| декілька тисячних сантиметра, інша тільки|лише| після|потім| проходження через шар алюмінію товще в 100 разів. Неоднорідність і складність складу випромінювання радію були підтверджені роботами Марії і Пьера Кюрі, які вивчали відхилення цих променів в електричному і магнітному полях. Проте|однак| магнітне поле, вживане подружжям Кюрі, було недостатньо сильним, щоб розкласти пучок випромінювання на всі складові частини. Повторюючи ці дослідження, Резерфорд помістив препарат радію, ув'язнений в свинцеву капсулу з|із| отвором вгорі|нагорі,угорі| (мал. 1), в сильне магнітне поле. В результаті|унаслідок,внаслідок| дії цього поля випромінювання розпадалося на три складові частини, які одержали|отримали| назву альфа-частинок|, бета-частинок| і гамма-квантів.
Альфа-промені відхилялися в один бік і були потоком позитивно заряджених частинок|часток,часточок|.
Бета-промені відхилялися в інший бік і були потоком негативно|заперечний| заряджених частинок|часток,часточок|.
Гамма-кванти під дією магнітного нуля абсолютно|цілком| не відхилялися.
Цей вид випромінювання, подібно до рентгенівських| променів, був електромагнітними коливаннями, тільки|лише| з|із| коротшою довжиною хвилі і більшою проникаючою|проникною| здатністю|здібністю|. Розділення|поділ| радиоактивного-излучения| на складові частини дозволило надалі ще детальніше вивчити їх властивості.
Властивості альфа-часток
Рис.1.
Відхилення
альфа-|,
бета-|
і гамма-променів в магнітному полі
випромінювання:
1
– джерело випромінювання (радій); 2 –
свинцева камера; 3
–
гамма-кванты;
4 –
бета-частки;
5
– альфа-частки;
6
– магнітне
поле.
Альфа-випромінювання є потоком частинок|часток,часточок|, які при взаємодії з|із| сірчистим цинком викликають|спричиняють| ефект свічіння (сцинтиляція), що вказує|показуючий| на їх корпускулярну природу. У електричному полі альфа-частки відхиляються у вигляді вузького пучка і мають однакову енергію. Альфа-частки, повністю поглинаються тонким листком слюди або алюмінію завтовшки 0,05мм, шаром повітря від 3 до 7 см залежності від величини енергії. Експериментально встановлена|установлена| швидкість руху альфа-часток, вона виявилася рівною 20 000 – 25 000 км/сек. Довжина пробігу альфа-частки залежить від її енергії: чим більша енергія, тим більше швидкість частинки|частки,часточки| і тим, отже, довше буде пробіг. На величину пробігу впливає також щільність середовища|середи|, через| яку проходять|минають,спливають| частинки|частки,часточки|. Проникаюча|проникна| здатність|здібність| альфа-частки в м'яких тканинах, складає 50 – 70 мк|. Із|із| зростанням товщини поглинаючого шару енергія частинок|часток,часточок| продовжує зменшуватися, але|та| число їх зберігається|. Так відбуватиметься|походитиме| до тих пір, поки товщина поглинаючого шару не досягне такої, при якій затримаються відразу всі альфа-частки. Ці частинки|частки,часточки| проводять|виробляють,справляють| найбільшу іонізуючу дію (3000 – 4000 пар іонів на 1 мк| шляху|колії,дорозі|). Альфа-частки приблизно в 100 разів|якщо| сильніше ионизируют повітря, чим бета-випромінювання.
Між поглинанням альфа-|, бета-| і гамма-випромінювань і їх іонізуючою здатністю|здібністю| існує однозначний зв'язок. Промені, які сильніше іонізують, сильніше і поглинаються. Як відомо, одна альфа-частка створює в повітрі близько 200 000 пар іонів, що дозволило оцінити| її енергію в 6 000 000 эв|. Для придбання|надбання| такої енергії електрон повинен пройти|минути,спливти| електричне поле з|із| різницею потенціалів 6 000 000 в. Альфа-частки мають високу|роблять,виявляють,чинять| биологічну| дію, хоча в тканинах, їх пробіг вимірюється мікронами. Вони нездатні проникнути навіть через роговий шар шкіри, отже, небезпека зовнішнього опромінювання|опромінення| ними невелика.
Властивості бета-часток
Дослідження, проведені з|із| випромінюванням бета-частинок, показали, що вони, як і альфа-частки, мають корпускулярну природу і є потоком електронів. Енергія, варіюючи практично від нульової до 3 Мев, може досягати і більшої величини. Швидкість бета-часток близька, до швидкості світла. Щільність іонізації бета-частинками слабкіша|слабіше|, ніж у|в,біля| альфа-часток, приблизно в 100 разів. Бета-частки утворюють 75 пар іонів на 1 мк| шляху|колії,дорозі|. В повітрі бета-частки здійснюють|скоюють,чинять| пробіг до 20 м, у воді – до 2,5 см, в м'яких тканинах – до 1 см, в свинці – до 0,3 мм. Для поглинання бета-часток великої енергії вимагає шар алюмінію в 1 см. Бета-частки відхиляються в электричному полі| у вигляді широкого розмитого спектру. Це свідоцтво| тому, що бета-частки є потоком електронів різних енергій.
Властивості гама-квантів
Гама-випромінювання, так само як і рентгенівське, відноситься до групи електромагнітних випромінювань. Гама-кванти можуть мати енергію в декілька десятків мегаэлектрон-вольт, володіють дуже малою довжиною хвилі, вимірюваної десятими і сотими долями ангстрема|, невеликою проникаючою|проникною| здатністю|здібністю|. У просторі розповсюджуються|поширюються| із швидкістю світла.
Завдяки великій проникаючій|проникній| здатності|здібності|, довжині пробігу і інтенсивності кванти гамми надзвичайно активні в біологічному відношенні|ставленні|. Оскільки кванти гамми не мають заряду, іонізація, що викликається|спричиняється| ними в тканинах, звичайно буває вторинною|повторною|. Гама-кванти іонізують атоми, вибиваючи з|із| них електрони, які володіють високою енергією і викликають|спричиняють| утворення|утворення| у багато разів більшої кількості пар іонів, чим це роблять|чинять| безпосередньо гама-кванти .
Поглинання гама-квантів відбувається|походить| трьома шляхами|коліями,дорогами|:
перший шлях|колія,дорога| полягає в тому, що фотони гама-квантів, які несуть мало енергії поглинаються, викликаючи|спричиняючи| так званий фотоелектричний ефект. Фотон віддає всю свою енергію електрону, причому лише невелика її частина, звичайно від 30 до 50 эв|, витрачається на вибивання електрона, інша переходить в кінетичну енергію. Фотон при цьому зникає.
другий спосіб поглинання, характерний|вдача| для променів, що володіють великою енергією, пов'язаний з явищем так названим| комптонівської віддачі. В цьому випадку фотон не віддає своєї енергії, а летить далі, але|та| з|із| меншою енергією, маючи довшу хвилю. Електрон, що одержав|отримав| поштовх від фотона, вырываєтся з|із| атома, подібно до фотоелектрона.
третій вид поглинання характерний|вдача| для фотонів, енергія яких вимірюється більш ніж в 1 000 000 эв|. В даному випадку деякі з фотонів, що стикаються з|із| матерією, зникають так само, як фотони при фотоелектричному ефекті, проте|однак| за іншим принципом. Замість того, щоб вибивати електрони з їх орбіт, деякі фотони пролітають дуже близько|поблизу| від ядра і зникають, утворюючи при цьому пару електронів, що несуть протилежні заряди або пари, що складаються з електронів і позитронів.
За своєю природою гама-кванти мають схожість з|із| рентгенівськими| променями. Довгий час вважалося|лічилося|, що різниця між ними полягає в неоднаковій довжині хвиль. В даний час|нині| признається, що різниця лише в механізмі випускання:
рентгенівські| промені генеруються на високовольтних електричних установках
а гама-кванти випускаються мимоволі і безперервно природними і штучними радіоактивними речовинами.