 |
Биофизические основы действия ионизирующего излучения
|
|
|
|
Под воздействием ионизирующего излучения в тканях организма возникают следующие процессы:
• при воздействии излучения на молекулы воды, содержащейся в тканях, происходят различные реакции, названые радиолизом воды;
• воздействие излучения на молекулы органических соединений приводит к образованию возбужденных молекул, ионов, радикалов, перекисей. Эти высокоактивные в химическом отношении соединения будут взаимодействовать с остальными молекулами биологической системы, что, в свою очередь, приведет к нарушениям мембран, клеток, а следовательно, и функций всего организма.
Отметим общие закономерности биологического действия ионизирующего излучения:
• большие нарушения при малой поглощенной энергии;
• действие на последующие поколения через наследственный аппарат клетки;
• характерен скрытый, латентный период;
• разные части клеток по-разному чувствительны к излучению;
• прежде всего, поражаются делящиеся клетки, что особенно опасно для детского организма;
• губительное действие на ткани взрослого организма, в которых есть деление.
Дозиметрия
Дозиметрия — раздел ядерной физики и измерительной техники, в котором изучают величины, характеризующие действие ионизирующего излучения на вещества, а также методы и приборы для их измерения.
Количественно действие ионизирующего излучения (независимо от его природы) оценивается по энергии, переданной веществу. Для этого вводится величина — доза излучения (доза — порция).
а) Поглощенная доза
Поглощенная доза (D) — величина, равная отношению энергии А.Е, переданной элементу облучаемого вещества, к массе т этого элемента:
В СИ единицей поглощенной дозы является грей [Гр].
|
|
|
1 Гр соответствует дозе излучения, при которой облученному веществу массой 1кг передается энергия ионизирующего излучения 1 Дж.
Иногда пользуются внесистемной единицей поглощенной дозы — рад.
1рад=10-2Гр.
Практическое определение поглощенной дозы затруднено из-за неоднородности тела, рассеивания энергия излучения по различным направлениям и т. п. Для электромагнитного излучения поглощенную телом дозу можно оценить по ионизирующему действию излучения в воздухе, окружающем объект.
б) Экспозиционная доза
Экспозиционная доза оценивает действие рентгеновского и g-излучения по ионизации, вызываемой ими в воздухе, окружающем облучаемое тело.
Экспозиционной дозой (X) называется отношение суммарного заряда всех ионов одного знака, созданных излучением в некотором объеме воздуха, к массе воздуха в этом объеме.
В СИ единицей экспозиционной дозы является кулон на килограмм.
1 Кл/кг соответствует экспозиционной дозе фотонного излучения, при которой в результате ионизации в 1 кг сухого воздуха (при нормальных условиях) образуются ионы, несущие заряд, равный 1 Кл каждого знака.
На практике пользуются единицей, которая называется рентген [Р].
1Р = 2,58·10-4Кл/кг.
При экспозиционной дозе 1 Р в результате ионизации в 1 см3 сухого воздуха при нормальных условиях образуется 2 • 109 пар ионов. Связь между поглощенной и экспозиционной дозами:
D = f·X, (12.29)
где ƒ — некоторый коэффициент, зависящий от облучаемого вещества и энергии фотонов.
Для костной ткани ƒ = 1 — 4,5. Для воды и мягких тканей ƒ 
1. Следовательно, поглощенная доза излучения в радах численно равна соответствующей экспозиционной дозе в рентгенах ( 1 рад = 1 Р). Это определяет удобство использования внесистемных единиц рад и Р.
в) Эквивалентная доза
При облучении живых организмов возникают биологические эффекты, величина которых при одной и той же поглощенной дозе различна для разных видов излучений. По этой причине принято сравнивать биологические эффекты, вызываемые любыми ионизирующими излучениями, с эффектами от рентгеновского и γ-излучений. Коэффициент, показывающий во сколько раз радиационная опасность данного вида излучения выше, чем радиационная опасность рентгеновского излучения (при одинаковой поглощенной дозе), называется коэффициентом качества излучения (K) Для рентгеновского и γ-излучений К = 1, а для всех других видов ионизирующего излучения К устанавливается на основании радиобиологических данных.
|
|
|
Эквивалентной дозой (Н) называется произведение коэффициента качества излучения на поглощенную дозу:
H = K·D. (12.30)
Единица измерения эквивалентной дозы имеет такую же размерность, что и единица поглощенной дозы, но название у нее другое. В СИ единицей эквивалентной дозы является зиверт [Зв]:
1 Зв = 1 Дж/кг.
Внесистемная единица эквивалентной дозы — бэр:
1 бэр = 10-2 Зв.
Коэффициент качества устанавливается на основании опытных данных. Он зависит не только от вида частицы, но и от ее энергии. В табл. 12.5 представлены приближенные значения К для некоторых излучений.
Таблица 12.5
|
|
|
