ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Общая характеристика процесса поглощения энергии из "Основы радиационной биофизики" Прохождение через вещество фотонов рентгеновского или 7 излучения, потока нейтронов, электронов или ускоренных ядер элементов может привести поглощению части энергии этим веществом. При облучении живой материи мы наблюдаем определенные биологические последствия радиационного воздействия. Тестируемый биологический эффект — результат поглощения энергии излучения атомами и молекулами, составляющими клетки и ткани. Иначе говоря, в радиобиологии выполняется общий принцип Гроттгуса, согласно которому только та часть энергии излучения может вызвать изменения в веществе, которая поглощается этим веществом отраженная или проходящая энергия не оказывает никакого действия. [c.16] При прохождении ионизирующих частиц в веществе выделение энергии происходит в отдельных редкорасположенных микрообъемах, так как обмен энергией между фотонами излучения и атомами поглотителя носит дискретный вероятностный характер. Во многих облучаемых областях излучение вообще не передает энергию веществу. Эти области, следовательно, не знают о том, что облучение имело место, и испытывают лишь вторичное воздействие измененных структур, поглотивших энергию. Дискретный характер поглощения энергии приводит к необходимости представления ряда радиационных величин в терминах статистики. Статистические флуктуация радиационных величин существенны, следовательно, действие излучения должно определяться фактическими, а не средними значениями (математическим ожиданием) соответствующих величин. Поэтому стохастические величины рассматриваются в радиобиологии наряду с нестохастическими. [c.16] Специальной единицей поглощенной дозы является грэй (Гр). 1 Гр = 1 Дж-кг . [c.17] Специальной единицей мощности поглощенной дозы служит ча. т-ное от деле,ния грэя на единицу времени (Гр-с , Гр ч- ). [c.17] Объективные методы количественной оценки поглощенной энергии ионизирующих излучений разрабатываются специальной областью измер ительпой техники — дозиметрией ионизирующих излучений Существуют различные методы дозиметрии. [c.17] Калориметрический метод. Основан на измерейии количества тепла, создаваемого поглощенной дозой излучения. [c.18] Сцинтилляционный метод. Световой выход ряда веществ (сцинтилляторов) линейно зависит от поглощенной дозы в достаточно широком диапазоне доз. Такие вещества в сочетании с фотоэлектронным умножителем используют в качестве дозиметров. В каж-Д01 1 случае стараются максимально приблизить химический состав вещества-поглотителя и сцинтиллятора, т. е. сделать его ткане- эквивалентным . [c.18] Химические методы. Любую радиационно-химическую реакцию, лыход которой зависит от дозы ионизирующего излучения, можно использовать для определения поглощенной дозы. Необходимо, чтобы такая реакция не зависела от мощности дозы, от плотности ионизации и могла происходить в системах, по составу близких к биологическим тканям. Тип выбираемой реакции определяется диапазоном измеряемых доз. Так, дозы более 10 Гр определяют по окрашиванию кристаллов и стекол, дозы от 10 до 10 Гр — по реакциям в жидкой фазе, дозы менее 10 Гр — по обесцвечиванию ряда красителей. Один из наиболее распространенных химических дозиметров — дозиметр Фрике , действие которого основано на измерении количества ионов Ре +, образовавшихся в результате облучения водных растворов двухвалентного железа. [c.18] Следовательно, регистрация величины поглощенной дозы ничего не говорит о причинах необыкновенно высокой биологической эффективности ионизирующих излучений. Необходимо отчетливо представлять элементарные физические процессы, в результате которых осуществляется передача энергир ионизирующих частиц атомам и молекулам вещества. [c.19] Рентгеновское излучение — высокоэнергетическое электромаг-нитиое излучение, которое генерируется при торможении ускоренных электронов в кулоновском поле ядер атомов вещества-поглоти-теля. [c.19] Из соотношения (1-7) следует, что энергия квантов рентгеновского излучения пропорциональна кинетической энергии электрона и находится в квадратичной зависимости от атомного омера материала поглотителя. Это учитывается при конструировании рентгеновских трубок (рис. 1-1), в которых электроны приобретают большой запас кинетической энергии при ускорения в электрическом поле, создаваемом за счет приложения высокого напряжения (сотни тысяч вольт) между катодом и анодом. Анод изготовляют из материалов с большим атомным номером, так как именно в ку-лоновском поле атомов анода и происходит торможение ускоренных электронов. При бомбардировке анода электронами только 0,2% их кинетической энергии испускается в виде квантов рентгеновского излучения, остальная энергия рассеивается в виде тепла. Поэтому необходимо надежное охлаждение рентгеновских трубок. [c.19] Для некоторых экспериментальных исследований в качестве источника рентгеновского излучения используют бетатроны, в которых электроны могут ускоряться до околосветовых скоростей. [c.19] И сотни тысяч раз выше, чем у квантов ультрафиолетового излучения. [c.20] Энергия квантов рентгеновского и у-излучения поглощается веществом в результате одного из следующих процессов. [c.21] Эффект Комптона можно рассматривать как результат упругого соударения кванта излучения со свободным электроном (рис. 1-2, Б). При этом квант отдает электрону не всю энергию, а лишь некоторую ее часть, причем сам он продолжает движение в качестве рассеянного кванта в новом направлении и с меньшей энергией. В отличие от фотоэлектрона комптон-электрон (его еще называют электроном отдачи) приобретает не всю энергию первичного кванта. [c.21] Определив величину е Га для кванта определенной энергии и умножив этот коэффициент на число электронов, находящихся в 1 г ткани, получим величину комптоновского поглощения на 1 г ткани (так называемый массовый (коэффициент комптоновского поглощения). Как (ВИДНО из табл. 1-1, электронный коэффициент комптоновского поглощения возрастает с увеличением энергии кванта излучения. Следовательно, с увеличением энергии падающих квантов увеличивается число комптоновских электронов и уменьшается число фотоэлектронов (уравнение 1-9 для сечения фотоэффекта). [c.22] В табл. 1-2 представлены данные об относительном числе фото- и комптоновских электронов, образующихся при облучении воды рентгеновскими и -у-лучами. [c.22] В результате нескольких последовательных комптоновских вза-имО Действий энергия кванта снижается настолько, что он уже может полностью поглотиться в результате фотоэффекта. [c.23] Если энергия падающего иванта превышает 1,022 МэВ, становится возможным третий тип взаимодействия — эффект образования пар. [c.23] Вернуться к основной статье