3. Виды ионизирующего излучения: классификация и их свойства

Термин ионизирующей радиации, многообразие единиц для количест­венной оценки излучений затрудняют восприятие и понимание проблем, связанных с их биологическим действием на человека.

В условиях все более широкого применения в медицине, на произ­водстве и в науке различных источников ионизирующих излучений (ИИИ) возникает необходимость знания всеми, и в первую очередь медицинскими работниками, этого феномена. Учитывая, что вопросы физики ядерных из­лучений и дозиметрии достаточно широко освещены в учебной и научной литературе, остановимся лишь на некоторых из них.

Термин "ионизирующие излучения" используется для описания перено­са через пространство энергии в виде электромагнитных волн либо суба­томных частиц. Ионизирующие излучения - это разновидности излучения, способные вызвать ионизацию атомов в любой среде, через которую они проходят.

По типу

ионизации

По физическому состоянию

Ионизирующее излучение классифицируется по разным признакам: по типу ионизации и по физическому состоянию (рис.). По физическому сос­тоянию различают два вида ИИ: корпускулярное и фотонное.

непосредственно

ионизирующие

Косвенно

ионизирующие

Корпускулярное

Фотонное

 - частицы

 - частицы

протоны

нейтроны

 - кванты

характеристическое излучение

тормозное излучение рентгеновское излучение

 - частицы

 - частицы

протоны

нейтроны

 - кванты

характеристическое излучение

тормозное излучение рентгеновское излучение

Рис. Виды ионизирующего излучения

Фотонное излучение представляет собой поток электромагнитных ко­лебаний, которые распространяются в вакууме со скоростью (с) 300000 км/с и характеризуются определенными длиной волны (), частотой () и энергией (Е).

Фотонное излучение по условиям его образования подразделяется на характеристическое, тормозное, рентгеновское и гамма-излучение. Харак­теристическое излучение возникает при изменении состояния атома, свя­занном с перестройкой его внутренних электронных оболочек, когда избы­ток энергии выделяется в виде кванта электромагнитного излучения опре­деленной энергии. В связи с этим характеристическое излучение имеет дискретный спектр. Тормозное излучение образуется при изменении кине­тической энергии заряженных частиц, связанным с их торможением в поле ядра атома. Энергия тормозного излучения колеблется от 0 до величины, равной первоначальной энергии заряженной частицы, т.е. энергетический спектр этого излучения является непрерывным. Рентгеновское излучение генерируется при торможении электронов в электронно-лучевых трубках и представляет собой совокупность тормозного и характеристического излу­чений в диапазоне энергии 1 кэВ - 1 МэВ. Гамма-излучение возникает при изменении энергетического состояния атомного ядра в результате ради­оактивного распада или ядерных реакций, а также при аннигиляции частиц.

Корпускулярным называется ионизирующее излучение, состоящее из частиц с массой покоя, отличной от нуля. Наиболее гигиенически значи­мыми видами корпускулярных излучений являются нейтронное, протонное, бета- и альфа-излучение. Нейтронное излучение представляет собой поток нейтронов - электрически нейтральных нуклонов. Протонное излучение ­это поток протонов, имеющих положительный заряд, равный единице эле­ментарного заряда. Бета-излучение представляет собой поток электронов или позитронов с единичным соответственно отрицательным или положи­тельным зарядом. Альфа-излучение является потоком ядер гелия, содержа­щих по 2 нейтрона и протона и имеющих заряд 2 единицы и массу 4 а. еS.

Корпускулярное излучение, представленное заряженными частицами,

является непосредственно ионизирующим. Фотонное, нейтронное и другие виды излучений, состоящих из нейтральных элементарных частиц, относят­ся к косвенно ионизирующим, так как ионизация атомов и молекул в этих случаях осуществляется опосредовано через высвобождаемые в процессе взаимодействия данных излучений со средой заряженных частиц.

Поле ионизирующего излучения характеризуется потоком, переносом (флюенсом) и плотностью потока частиц и энергии. Поток частиц (F 4n 0) и энергии (Е) - это число частиц или энергия ионизирующего излучения, проходящие через данную поверхность в единицу времени. Перенос, или флюенс, частиц (Ф 4n 0) и энергии (Ф) определяется числом частиц или энер­гией ионизирующего излучения, проникающих в объем элементарной сферы через единицу площади поперечного сечения (dS) этой сферы. Плотность потока частиц (q 4n 0) и энергии (q) - это число частиц или энергия ионизирующего излучения, проходящие через единицу площади в единицу времени, т.е. плотность потока представляет собой поток частиц или энергии излучения через единицу площади.

Ионизирующие излучения сопровождают радиоактивный распад, ядерные реакции и превращения частиц. Их источником являются также генераторы и ускорители частиц.