- •351 Рентгенівські промені розділ 10. Іонізуюче випромінювання та його дія на медико-біологічні об’єкти
- •Рентгенівські промені
- •10.1.1. Історія відкриття рентгенівських променів, праці і. Пулюя
- •10.1.2. Природа рентгенівських променів і методи їх отримання
- •10.1.3. Гальмівне рентгенівське випромінювання
- •10.1.4. Характеристичне рентгенівське випромінювання, його природа. Закон Мозлі.
- •Радіоактивне випромінювання
- •10.2.1. Радіоактивність, її властивості
- •10.2.2. Основний закон радіоактивного розпаду, період напіврозпаду, активність
- •10.2.3. Правила зміщення, особливості спектрів при радіоактивному розпаді
- •Основи дозиметрії іонізуючого випромінювання
- •10.3.1. Експозиційна доза, її потужність, одиниці
- •10.3.2. Поглинена доза, її потужність, одиниці
- •10.3.3. Еквівалентна доза, її потужність, одиниці
- •10.3.4. Дозиметри іонізуючого випромінювання
- •Взаємодія іонізуючого Випромінювання з речовиною
- •10.4.1. Первинні фізичні механізми взаємодії рентгенівського випромінювання з речовиною
- •10.4.2. Первинні механізми дії радіоактивного випромінювання і потоків частинок на речовину
- •10.4.3. Фізико-хімічні механізми радіаційних пошкоджень
- •10.4.4. Ефект дії малих доз іонізуючого випромінювання
- •Застосування рентгенівського випромівання в медицині
- •10.5.1. Методи рентгенодіагностики
- •10.5.2. Рентгенотерапія
- •10.5.3. Рентгенівський структурний аналіз в медико-біологічних дослідженнях
- •10.5.4. Променеві навантаження на медичний персонал при рентгенодіагностичних дослідженнях
- •10.5.5. Деякі факти реакції крові на опромінення
- •10.5.6. Опромінення малими дозами великих груп людей
- •10.5.7. Латентний період – час виявлення в організмі порушень, викликаних радіацією
- •10.5.8. Проблеми ризику, пов’язаного із радіаційною дією
- •Комп’ютерна томографія
- •10.6.1. Рентгенівська томографія
- •10.6.3. Позитронна емісійна томографія
- •Практичне заняття “Рентгенівське випромінювання, його застосування”
- •Контрольні питання для підготовки до заняття
- •Приклади задач та їх розв’язки
- •Контрольні запитання та завдання для самостійної роботи
- •Практичне заняття “Радіоактивне випромінювання та його дія на біооб’єкти”
- •Контрольні питання для підготовки до заняття
- •Приклади задач та їх розв’язки
- •Контрольні запитання та завдання для самостійної роботи
- •Лабораторна робота “Визначення коефіцієнта лінійного послаблення гамма-випромінювання”
- •Питання для підготовки до лабораторної роботи
- •Додаткова література
- •Додаткові теоретичні відомості
- •Лабораторна установка для визначення коефіцієнта лінійного послаблення гамма-випромінювання
- •Порядок виконання роботи
- •Завдання для самостійної роботи та самоконтролю
- •2. Склад приладу
- •3. Характеристики дозиметра дргз-04.
- •4. Управління роботою дозиметра дргз-04
- •Порядок виконання роботи
- •Завдання для самостійної роботи та самоконтролю
10.3.2. Поглинена доза, її потужність, одиниці
Дія на речовину обумовлена не всім падаючим на нього іонізуючим випромінюванням, а тільки тією його частиною, що взаємодіє з атомами і молекулами речовини і при цьому поглинається. Тому основною величиною, що характеризує дію на речовину іонізуючого випромінювання (причому всіх його типів), є енергія випромінювання, що поглинається одиницею маси за час опромінення. Ця величина називається поглиненою дозою Dп і визначається формулою
Dп = . (10.25)
Згідно з цим визначенням одиницею поглиненої дози в системі СІ є [Dn] = 1 Дж/кг, тобто така поглинена доза випромінювання, при якій в 1 кг маси опроміненої речовини поглинається 1 Дж енергії будь-якого іонізуючого випромінювання. Іншою назвою цієї одиниці є Грей (Гр), тобто 1 Гр = 1 Дж/кг.
Використовується ще й позасистемна одиниця поглиненої дози іонізаційного випромінювання, яка називається рад (це є абревіатура англомовного терміну “radiation absorbed dose” – доза поглиненої радіації). Рад є поглинена доза будь-якого виду іонізуючого випромінювання, при якій в 1 кг речовини поглинається 0.01 Дж енергії. Це означає, що 1 Рад = 0.01 Гр.
Між поглиненою дозою Dп і експозиційною дозою D0 існує пропорційний зв’язок
Dп = f D0, (10.26)
де f – перехідний коефіцієнт, що залежить від атомного номеру і густини опроміненої речовини, а також від енергії іонізуючого випромінювання. Чисельне значення коефіцієнту f знаходиться звичайно дослідним шляхом.
Наведемо деякі значення коефіцієнту f. Оскільки, як зазначалося вище, 1 рентгену експозиційної дози відповідає поглинання 8.69 мДж енергії рентгенівського і -випромінювання в 1 кг сухого повітря, то експозиційна доза D0 = 1 P викликає в повітрі поглинену дозу, яка рівна
Dп =
Звідси маємо Dп (рад) = 0.869 D0 (P), тобто для повітря f = 0.869. Для води і біологічних рідин (кров, лімфа), а також для м’яких тканин організму людини експозиційна доза D0 = 1 P викликає, як вказувалося в 10.3.1, поглинання 9.610–3 Дж/кг -випромінювання. Тому для цих середовищ
Dп = рад,
а перехідний коефіцієнт дорівнює f = 0.96 1.
Таким чином, для досить широкого класу середовищ можна вважати, що експозиційній дозі, виміряній в рентгенах, відповідає поглинена доза в радах. Але є і виключення з цього правила: так, наприклад, для кісткових тканин коефіцієнт f змінюється в межах від 2 до 5 (менші значення відповідають більшим енергіям -фотонів).
Дія іонізуючого випромінювання на речовину, в особливості на тканини організмів людей і тварин, суттєво залежить не тільки від загальної дози поглиненого випромінювання, але й від швидкості, з якою ця доза змінювалася, тобто похідної dDп/dt від поглиненої дози по часу. Зрозуміло, що ця похідна визначає потужність Рп поглиненої дози. При досить рівномірній дії іонізуючого випромінювання на речовину потужність поглиненої дози Рп визначається відношенням величини поглиненої дози Dп до проміжку часу t, протягом якого діяло іонізаційне випромінювання, тобто
Pп = . (10.27)
У відповідності з формулами (10.25) і (10.27) одиницями потужності поглиненої дози є
[Pп] = (в системі СІ),
[Pп] = (позасистемні одиниці),
тобто грей за секунду (ватт на кілограм) або рад за секунду (хвилину, годину).