Билет 20

1. Относительная биологическая эффективность ионизирующих излучений. Коэф. Качества. Эквивалентная доза. Эффективная эквивалентная доза. Взвешивающий фактор (коэф. Радиоактивного риска).

Эквивалентная доза Н. Опыты показали, что при одинаковой поглощенной дозе биологический эффект облучения существенно зависит от вида ионизирующего излучения. Для учёта этого фактора введена эквивалентная доза Н=kD, где k – коэф. качества излучения. При одинаковой эквивалентной дозе биологический эффект будет одинаковым не зависимо от вида излучения. СИ: 1Зиверт (Зв)=1Дж/кг, 1Зв=100бэр. Внесистемная 1бэр=0,01Зв. Бэр – биологический эквивалент рада. Для определения коэф. качества k излучения (относительной биологической эффективности ОБЭ) необходимо сравнить поглощенные дозы, вызывающие одинаковый биологический эффект, при воздействии исследуемым и эталонным ионизирующими излучениями. За эталон принимают рентгеновское излучение с энергией квантов 180-200кэВ. k_изл=ОБЭ=D_этал/D_иссл. В качестве стандартного биологического эффекта часто используют полулетальную дозу ЛД=50/30 – поглощенная доза, при которой в течение 30 суток погибает 50% подопытных животных. Коэф. качества имеет значения: для рентгеновского, у- и β-излучения k=1; для α-частиц с энергией, меньше 10МэВ, k=20; для протонов k=10; для нейтронов с энергией 0,1-5МэВ k=3-10.

Эффективная эквивалентная доза Н_эф учитывает разную чувствительность органов и тканей к действию ионизирующих излучений. Если известны дозы, полученные отдельными органами, то Н_эф для организма равна Н_эф=∑ω_iH_i (Зв).Чувствительность i органа к воздействию характеризует взвешивающий фактор ω_i (коэф. радиационного риска). Чем он больше, тем опаснее облучение для данного органа. Он представляет собой отношение верочтного риска летального исхода про облучении органа в некоторой эквивалентной дозе к риску смерти от равномерного облучения всего организма в той же эквивалентной дозе. Человек получает в среднем эквивалентную дозу облучения около 400мбэр/год. Предельно допустимая эквивалентная доза при профессиональной деятельности – 5бэр/год.

2. Что такое реография (импедансная плетизмография)? Каковы основные принципы реализации этого диагностического исследования?

Реография (импедансная плетизмография) – метод исследования состояния сосудистой системы путём регистрации периодических изменений импеданса ткани. Омическое сопротивление ткани зависит от степени их кровенаполнения. При увеличении кровенаполнения ткани ее омическая составляющая R импеданса уменьшается, а при уменьшении кровенаполнения – увеличивается. Рассмотрим участок ткани между двумя электродами. Омическое сопротивление R= pL/S= pL²/V. На постоянном токе и на токах низких частот проводить измерения нельзя по соображениям безопасности. На высоких частотах >100кГц емкостное сопротивление стремится к 0 и тогда Z=R=1/V_кр. При постоянной токе из-за большого сопротивления кожи =1МОм практически невозможно зарегистрировать малые изменения общего высокого сопротивления цепи. Важнейшим фактором, определяющим электрическое сопротивление кожи, является толщина рогового слоя эпидермиса и его состояние. Если неороговевающие слои эпидермиса содержат до 70% воды, то роговой слой – лишь 10%, что обуславливает его высокое сопротивление. Но при выделении пота и при наложении влажных электродных прокладок роговой слой может впитывать воду, что снижает его сопротивление. Прокладки налаживают также для устранения прижигающего действия тока под сухими электродами. При увеличении площади электрода переходное сопротивление кожа-электрод уменьшается, но при этом увеличиваются помехи от биопотенциалов работающих мышц. Применяется переменный ток частотой 40-150кГц, что позволяет выделить из общего сопротивления цепи переменный компонент ее омической составляющей.

3. Человек с нормальной остротой зрения различает 2 точки предмета при расстоянии между ними А=0,075мм, если предмет расположен на расстоянии наилучшего зрения. Если же предмет будет находиться на расстоянии 2м от глаза, то каким будет наименьшее различимое глазом расстояние между 2 точками предмета?

Z_гл=dφ_min=250мм*3*10^-4=75мкм. Z_гл=dφ_min=2000мм*3*10^-4=0,6мм.

4. Запишите выражение для силы Лоренца и силы Ампера. На что они действуют и как направлены?

На электрический заряд q, движущийся со скоростью v в магнитном поле индукцией В, действует сила Лоренца, которая определяется выражением Fл=qvBsinα, где α – угол между векторами скорости и магнитной индукции. Направление силы Лоренца на положительный заряд определяется правилом левой руки: если расположить левую руку так, чтобы вектор магнитной индукции входил в ладонь, а 4 пальца левой руки направить вдоль вектора скорости, то оттянутый на 90⁰ большой палец покажет направление силы Лоренца. Если заряд отрицательный, то направление силы Лоренца противоположно. Св-ва силы Лоренца: 1) она всегда перпендикулярна плоскости, в которой лежат векторы скорости и магнитной индукции, значит перпендикулярна каждому из них; 2)магнитное поле не действует на заряд, движущийся параллельно вектору магнитной индукции, так как в этом случае α=0 и Fл=0; 3) сила Лоренца max, если заряд движется перпендикулярно линиям магнитной индукции (sin 90⁰=1). Благодаря этим св-вам электрический заряд q массой m, влетевший в однородное магнитное поле перпендикулярно линии индукции В, будет двигаться по окружности, поскольку сила Лоренца будет создавать центростремительное ускорение: qvB=mv²/R, тогда R=mv/qB, период и частота вращения не зависят от скорости и определяются св-вами заряда (q/m) и индукцией: T=2πR/v=2πm/qB; v=1/T=qB/2πm. Если заряд влетит под углом 0<α<90⁰, то будет двигаться по винтовой проекции R_в=mvsinα/qB и шагом h=Tvcosα=2πmvcosα/qB.

На проводник с током I длиной l в магнитном поле индукцией В действует сила Ампера F_A=IBlsinα, где α – угол между направлением тока и вектором магнитной индукции. Определяется правилом левой руки: если расположить левую руку так, чтобы вектор магнитной индукции входил в ладонь, а 4 пальца направить вдоль вектора тока, то оттянутый на 90⁰ большой палец покажет направление силы Ампера. Св-ва: 1) она всегда перпендикулярна плоскости, в которой лежат векторы силы тока и магнитной индукции, значит перпендикулярна каждому из них; 2)магнитное поле не действует на проводник с током, параллельный вектору магнитной индукции, так как в этом случае α=0 и F_А=0; 3) сила Ампера max, если проводник с током расположен перпендикулярно линиям магнитной индукции (sin 90⁰=1).