Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Теории попадания и мишени




1. ПАРАДОКСЫ ДЕЙСТВИЯ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ

 

Первый парадокс действия радиации на живые системы заключается в несоответствии между ничтожной величиной поглощенной энергии и крайней степенью выраженности биологических реакций вплоть до инактивации клеток и летальных эффектов организмов.

1 Гр = 1 Дж/кг с = 4,19·103 Дж/кг·ºС 1 Дж = 6,24·1018 эВ

Задачи.

На сколько нагреется тело человека m = 70 кг, если поглощенная дозы D = 10 Гр (летальная доза)

ΔT = Q/mc = [10 Гр (Дж/кг) 70 кг] / [70 кг 4,19·103 Дж/кг·ºС] = 2·10-3 ºC

На сколько нагреется клетка 5 мкм х 5мкм х 5 мкм V = [5·10-6]3 = 125·10-18 м3

M = V·ρ =1,25·10-16 кг, при прохождении одного трека частиц с (А) dE/dx = 0,2 кэВ/мкм или (Б) dE/dx = 120 кэВ/мкм

(А). ΔT = Q/mc Q = 0,2 кэВ/мкм·5 мкм = 1 кэВ = 103 эВ / 6,24·1018 эВ = Дж

Тогда ΔT = Q/mc = [103 эВ / 6,24·1018 эВ] / [1,25·10-16 кг·4,19·103 Дж/кг·ºС] = 3·10-4 ºС

Если для инактивации клетки нужно 10 треков, то нагрев будет 3·10-3 ºС, что соответствует первому расчету.

(Б). ΔT = Q/mc Q = 120 кэВ/мкм·5 мкм = 600 кэВ = 6·105 эВ / 6,24·1018 эВ = Дж

Тогда ΔT = Q/mc = [6·105 эВ / 6,24·1018 эВ] / [1,25·10-16 кг·4,19·103 Дж/кг·ºС = 0.12ºС

Аналогичные расчеты для чувствительного объема 0.01 мкм х 0.01 мкм х 0.01 мкм

Дают для dE/dx = 0,2 кэВ/мкм ΔT = 0,1 ºС а для dE/dx = 120 кэВ/мкм ΔT = 60 ºС

На основании таких расчетов и была сформулирована гипотеза точечного тепла Дессауэра, позволившая объяснить парадоксальную особенности действия ионизирующего излучения. Как известно из квантовой механики, поглощение энергии ионизирующего излучения происходит не непрерывно, а дискрéтно. Поэтому, несмотря на то, что макрообъём облучаемого вещества получает относительно небольшую усреднённую энергию, в отдельных микрообъёмах, абсорбирующих энергию ионизирующих частиц, выделяется большая энергия, и температура таких участков может значительно повышаться, производя различные локальные изменения в веществе. Если этот участок или структура, находящаяся в нём, важна для жизнедеятельности клетки, то изменение её может привести к наблюдаемому эффекту. Конечно, на таких малых объёмах, в которых возможно биологически эффективное повышение температуры, вряд ли приемлемо само понятие температуры, относящееся к макрообъемам.

Второй радиационный парадокс: при летальной дозе ионизацию в 1 мкм3 претерпевают 200 атомов из 1011, т.е. 2·10-7 %, т.е. ничтожно малая доля молекул в данном объеме. И тем не менее биологический эффект поразителен. Эти данные были первым указанием на существование уникальных биологических молекул, повреждение которых было значимо для наблюдаемых эффектов.

Третий парадокс. Широкий диапазон изменения действующей дозы нельзя объяснить биологической стохастикой, т.е. биологической вариабельностью индивидуальной чувствительности. Поскольку очень маленькие дозы могут с небольшой вероятностью быть эффективными, очень большие дозы могут с небольшой вероятностью быть неэффективными, эти данные наводят на мысль о статистическом, вероятностном процессе индукции эффекта ионизирующим излучением.

Все главные парадоксы радиационной биофизики могут быть качественно объяснены с учетом гетерогенности клеточной структуры, возможностью существования в ней уникальных структур и применением статистических концепций и идей квантовой механики, в соответствии с которыми поглощение энергии ионизирующего излучения происходит не непрерывно, а дискрéтно.

 




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-01-11; Просмотров: 513; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.011 сек.