Свойства основных видов ионизирующих излучений

Классификация ионизирующих излучений.

Ионизирующими излучениями называют поток частиц или квантов, способных прямо или косвенно вызывать ионизацию атомов и молекул в облученном объекте. Ионизацией называется отрыв электронов от атома, при котором образуется пара ионов («+» и «-«).

Различают следующие группы ионизирующих излучений.

I. По наличию массы покоя:

1. Электромагнитные (волновые) излучения (не имеют массы покоя):

- рентгеновское излучение,

- гамма-излучение.

2. Корпускулярные излучения (имеют массу покоя):

- бета-частицы (позитроны, электроны);

- протоны (ядра водорода);

- альфа-частицы (ядра атома гелия);

- нейтроны;

II. По наличию заряда:

1. Электрически нейтральные излучения:

- рентгеновское излучение;

- гамма-излучение;

- нейтроны.

2. Потоки заряженных частиц

- альфа-частицы,

- бета-частицы.

III. По плотности ионизации (то есть, по количеству ионов, образующихся в облученном объекте под действием излучения):

- Редкоионизирующие (бета-излучение, рентгеновское, гамма-излучение).

- Плотноионизирующие (альфа-частицы, нейтроны).

Плотноионизирующие излучения обладают большей биологической эффективностью вследствие более выраженного лучевого поражения клеток и тканей организма и снижения их способности к пострадиационному восстановлению.

Альфа-частицы (a) – представляют собой поток ядер атома гелия, состоящих из двух протонов и двух нейтронов (₂⁴Не), имеют массу покоя 4 аем (атомные единицы массы) и положительный заряд +2. Скорость их движения составляет около 20 000 км /с, Альфа-частицы обладают сильной ионизирующей способностью, дают высокую плотность ионизации (на 1 см пути в воздухе образуют 40 000 – 60 000 пар ионов). Пробег их в воздухе равен 5-11 см, в биологические ткани проникают на глубину лишь до 0,1 мм; они задерживаются даже листком бумаги.

Бета-частицы (b^-,b⁺) – это поток электронов, имеющих отрицательный заряд –1 или положительный +1 и очень небольшую массу покоя, в 1840 раз меньше массы протона. Их скорость составляет 200 000 – 300 000 км/с, приближаясь к скорости света. Имеют низкую плотность ионизации: на 1 см пути в воздухе образуют 4 000 – 6 000 пар ионов Пробег в воздухе достигает 10-20 м, в биологические ткани они проникают на глубину 1-2 см.

Гамма-излучение (g) – это коротковолновое электромагнитное излучение, аналогичное рентгеновским лучам, состоящее из потока гамма-квантов энергии – фотонов, то есть элементарных частиц электрически нейтральных, не имеющих массы покоя, поэтому обладающих большой проникающей способностью в различные материалы и биологические ткани. Через тело человека они проходят беспрепятственно. По свойствам оно близко к рентгеновскому излучению, но обладает значительно большей скоростью (распространяется со скоростью света -330 000 км/с) и энергией.

Поток нейтронов (п) – это поток нейтральных частиц с массой равной массе протона (масса покоя 1,009 аем). Быстрые нейтроны так же обладают большой проникающей способностью. Нейтроны обладают различной скоростью, в среднем меньше скорости света. Нейтроны, являясь электрически нейтральными частицами, обладают, как и гамма лучи, большой проникающей способностью. Ослабление потока нейтронов в основном происходит за счет столкновения с ядрами других атомов и за счет захвата нейтронов ядрами атомов. Так при столкновении с легкими ядрами нейтроны в большей степени теряют свою энергию, но легкие водородосодержащие вещества такие как: вода, парафин, ткани тела человека, сырой бетон, почва, являются лучшими замедлителями и поглотителями нейтронов.

3. Измерение ионизирующих излучений

В радиологии проводят два вида измерений ионизирующих излучений: измеряют экспозиционную дозу излучений в воздухе и дозу излучений, поглощенных веществом.

Экспозиционная доза – полный электрический заряд ионов одного знака, образующихся в единице массы воздуха под действием излучения. Единицы измерения: в Международной системе единиц – кулон на кг (Кл/кг), внесистемная единица – рентген (Р)

Поглощенная доза – количество энергии излучения, поглощенной единицей массы вещества. Единицы измерения: в Международной системе единиц - Грей (Гр) – поглощенная доза излучения, переданная массе облучаемого вещества в 1 кг и измеряемая энергией в 1 Дж (джоуль); внесистемная единица – рад (радиационная адсорбированная доза). 1 Дж/кг = 1 Гр = 100 рад.

Поглощенная доза и экспозиционная дозы излучений, отнесенные к единице времени, называются мощностью поглощенной и мощностьюэкспозиционной доз и измеряются в единицах рентген/час, миллирентген/час, микрорентген/час, рад/час и т.п. Мощность экспозиционной дозы соответствует понятиям «интенсивность излучения», «уровень радиации».

В связи с тем, что выраженность повреждений биологических тканей зависит от вида излучения, знания поглощенной дозы недостаточно для оценки радиационной опасности. При воздействии на биологические ткани различных видов ионизирующих излучений при одной и той же поглощенной дозе развиваются различные по степени тяжести биологические эффекты. Поэтому возникла потребность в единице измерения излучений, учитывающей не только поглощение энергии, но и биологические последствия облучения. Из соображений простоты и удобства, биологические эффекты, вызванные любыми ионизирующими агентами, принято сравнивать с воздействием на живой организм рентгеновского или гамма- излучения (так как их можно легко и достоверно измерить).

С целью сравнения воздействия других излучений с биологическими эффектами рентгеновского и гамма - излучений, вводится так называемая эквивалентная доза, которая определяется как произведение поглощённой дозы на коэффициент (Q), зависящий от вида излучения.

Для рентгеновского и гамма- излучений Q = 1, для бета-излучения Q = 3, для быстрых нейтронов Q = 10, при облучении альфа- частицами Q =20.

В международной системе единица измерения эквивалентной дозы - Зиверт (Зв), внесистемная единица измерения - бэр (биологический эквивалент рада), 1 Зв = 100 бэр.

Дата добавления: 2015-05-26