Studopediya

КАТЕГОРИЯ:


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) Arhitektura- (3434) Astronomiya- (809) Biologiya- (7483) Biotehnologii- (1457) Военни бизнесмен (14632) Висока technologies- (1363) Geografiya- (913) Geologiya- (1438) на държавата (451) Demografiya- ( 1065) Къща- (47672) журналистика и смирен (912) Izobretatelstvo- (14524) външен >(4268) Informatika- (17799) Iskusstvo- (1338) историята е (13644) Компютри- (11,121) Kosmetika- (55) Kulinariya- (373) културата е (8427) Lingvistika- (374) Literatura- (1642) маркетинг-(23702) математиците на (16968) Механична инженерно (1700) медицина-(12668) Management- (24684) Mehanika- (15423) Naukovedenie- (506) образователна (11852) truda- сигурност (3308) Pedagogika- (5571) Poligrafiya- (1312) Politika- (7869) Лево- (5454) Priborostroenie- (1369) Programmirovanie- (2801) производствено (97 182 ) индустрия- (8706) Psihologiya- (18388) Religiya- (3217) Svyaz (10668) Agriculture- (299) Sotsiologiya- (6455) на (42831) спортист строително (4793) Torgovlya- (5050) транспорт ( 2929) Turizm- (1568) физик (3942) Filosofiya- (17015) Finansy- (26596) химия (22929) Ekologiya- (12095) Ekonomika- (9961) Electronics- (8441) Elektrotehnika- (4623) Мощност инженерно ( 12629) Yurisprudentsiya- (1492) ядрена technics- (1748)

Механизми на взаимодействие на йонизиращите лъчения с веществото




Лекция 3 ER. Взаимодействие на йонизиращите лъчения с въпрос облъчени. Проникването на йонизиращо лъчение.

Електромагнитна радиация.

Частиците и фотоните на йонизиращи лъчения, посадъчен във веществото, взаимодействат с атомните ядра и електрони, в резултат на промяна в състоянието както на облъчено материал, и самите кванти частици. Кинетичната енергия на йонизиращи частици и фотони се изразходват за йонизация и възбуждане на атомите.

Йонизацията на атомите и молекулите чрез облъчване материали от йонизиращото лъчение на електромагнитната природа може да се проведе на 3 основни механизми.

1. Фотоелектричния ефект, в който на фотонна енергия е напълно консумира в пропастта на електрона с ядрото и даване на електрона кинетичната енергия (фиг. 1а). Облъчените материал има свободни електрони, които имат определена кинетична енергия, които съчетават с неутрални атоми за образуване на отрицателни йони, образувани по време на енергийните характеристики на електроните фотоелектричния ефект не се различават значително. Вероятността за фотоелектричния ефект, толкова по-висока колкото по-близо стойността на фотонна енергия към стойността на свързващата енергия и по-голям е броят на електроните в един атом. Ако енергията на фотона не е достатъчен, за йонизацията на атома, който идва от вълнение. Фотоелектричния ефект и възбуждане на атомите се случи най-вече, когато се облъчва меки рентгенови лъчи. С увеличаването на енергия кванти на електромагнитно лъчение, вероятността за фотоелектричния ефект намалява. Когато облъчва с високо енергийни фотони, превишаваща енергийните субатомни облигации (> 1 MeV), приносът на фотоелектричния ефект в йонизацията на атома е незначителен. Повечето от йони в този случай е оформена от различен механизъм на обмен на енергия - Komtona ефект.

2. Ефект Komtona нарича йонизация механизъм, по който само част от йонизиращо фотонна енергия на емитираните електроните се предава (фиг. 1б). В този случай разсеяна фотона променя посоката си и да прати други електрони. същото квант може да йонизира значение, стига му енергия е намалена до znacheniyenergii вътрешномолекулна svyazeyi не се случи фотоелектричния ефект. За разлика от фотоелектроните, енергията на електроните, образувани в сила Komtona варира в широк диапазон (от нула до максимална стойност nekotorgo).

Фиг. 1. Схематично представяне на различните начини за обмен на енергия кванти на електромагнитното йонизиращо лъчение взаимодействието с въпрос

а) фотоефекта

б) ефекта Komtona

в) образуване на електрон-позитрон двойки

3. В сблъсък на фотони с ядрата на атомите са оформени електрон-позитрон двойки и реакционната Photonuclear (фиг. 1с). За образуването на електрон-позитрон двойки, е необходимо квантовата енергия е по-висока от общата енергия почивка на електрон и позитрон (1,02 MeV). Получената електрон-позитронна двойка може да унищожи да произвежда двеграм-кванти с всяка квантова енергия на не по-малко от 511 Kev, в този случай, вторичен г-лъчение.



Photonuclear реакции, наречени разделянето на ядрата на атомите във взаимодействието с у-лъчи. За откриване на фото-ядрени реакции се нуждаят от фотони с много висока енергийна стойност, е значително по-голяма от енергията на свързване на нуклон.

Както може да се види, електрон-позитрон двойки и Photonuclear реакция в материала възникват само когато облъчени G-лъчи с висока енергия.

Корпускулярна радиация.

С течение на йонизиращи частици чрез материя йонизация на атомите и молекулите могат да се дължат на еластични и нееластични взаимодействия (разсейване) на частиците с ядрата и електронен слой на атомите.

Когато еластичният взаимодействието на кинетичната енергия на частицата на йонизиращо се променя малко. По този начин е налице промяна в посоката на движение на частицата.

Когато нееластично взаимодействие на кинетичната енергия на частицата на йонизиращо се изразходват за йонизация и възбуждане на атомите в възбудените ядра разцепване ядрата, спирачно лъчение.

Основният механизъм на загуба на енергия на йонизиращи частици като преминава през веществото е в резултат на инхибиране на йонизация нееластичен взаимодействие. Траекториите на различните частици в материала се различават значително в зависимост от масата и заряда. По-голямата маса на йонизиращо частиците, толкова по-малко се различава от първоначалната посока на движение.

Тежки ядра (откат), A-частици и протоните в веществото имат права траектория и да си взаимодействат в двата механизма. Нееластично взаимодействие на заредени частици се извършва по време на преминаването в близост до орбиталните електрони. Така йонизация и възбуждане на атомите. Еластични разсейване на положително заредени частици се извършва на атомните ядра, защото на отблъскването на Кулон. Нееластичен взаимодействие на тези частици с ядрата се случи, когато енергията на частицата на йонизиращо е достатъчно за преодоляване на сили на отблъскване. В този случай, частиците влиза в ядрото и образува междинна сърцевина, която се разделя с емисиите на заредени частици, неутрони или гама лъчи. Взаимодействието на тежки високо енергийни частици с лека ядра има така наречените откат ядра, които са йонизиращи частици.

Betta радиация. Траекториите на електроните в облъчен материал силно прегънати поради тяхната еластична разсейване и нееластично електрон орбитален спиране на ядрата на атомите. Взаимодействие б - частици с електрони обвивка води до промяна в посоката на движение с малка загуба на енергия. С течение на високо енергийни електрони в близост до ядрото, скоростта на електрони е намалена и част от неговата енергия се излъчва под формата на стационарно облъчване фотон. По този начин, когато преминават през материала Б - радиация с висока енергия на електромагнитно излъчване се формира вторичен произход. В позитронно-емисионна наблюдава еластична разсейване на ядрата на атомите, и нееластично - в електронните орбитали.

Поради значително разсейване на бета частици в въпрос вярно дължина на пътя на частиците е 1.5 - 4 пъти по-голяма от дебелината на тяхното преминаване в материала.

Неутронна радиация. За разлика от заредени частици, неутрони не са електрически vzaymodeystvovat електронна обвивка и атомните ядра. Ефектът на йонизиращо на неутронно лъчение се проявява чрез своята еластична и нееластична vzaymodeystviya с атомните ядра. На неутроните се абсорбират от или ядрата или разпръснати (посока промяна), за да ги. Когато се сблъскат с големи ядра, например ядра на въглеродни атоми, кислород, азот, има еластична разсейване на неутрони с електрона губи само 10 - 15% енергия. В сблъсък с ядрата на водородните атоми (протони), първоначалното неутрони енергия се намалява средно два пъти, завъртане на кинетичната енергия на отката протона (фиг. 2). Съответно, ефективни неутронни абсорбиращи материали с относително високо съдържание на водородни атоми (вода, въглеводороди). Ето защо, като се използва вода и въглеводородни материали за ефективна защита срещу неутронна радиация. В процеса на еластична разсейване на неутрони генерирани откат, предимно протони, които имат силно йонизиращо мощност. В допълнение, стабилни атомни ядра в абсорбцията на неутрони са нестабилни, т.е. radiaoaktivnymi. В настъпва вторично разпадането на ядрата, така наречените индуцирана радиоактивност. Сривът на нови радиоактивни атоми е съпроводено с емисии, г-радиация, протон радиация. По този начин, при неутронна радиация окончателно radiobiological ефект се причинява от йонизация и вещества, произвеждани от вторични косвено йонизиращи частици или фотони.

Фиг.2. Бързи неутрони взаимодействат с водородни атоми облъчени материали

Ефективността на йонизация на вещество зависи от енергията на неутрони и състава на облъчени материал. В зависимост от първоначалната енергия на изтъкнати 5 основни вида неутрони: ултра-бърз, с първоначална енергия от 10 -50 MeV; бързо, с енергия на 100 Kev до 10 MeV, с междинни енергии 1-100 Kev, бавно с енергии под 1 Kev, топлина, като енергията на топлинна движение (0.025 ЕГ). С основен принос за йонизацията на материята направи супербързи, бързи и междинни неутрони. На неутроните в повечето материали са с висока проникваща способност, и съответно, ниско йонизиращо действие. Въпреки това, проникваща способност на неутроните в биологичните тъкани (с високо съдържание на водородни атоми) е ниска поради тяхното взаимодействие с протони. Следователно, биологични структури на бързи неутрони се характеризират с висока плътност на йонизация, което определя изключително висока чувствителност на живи обекти неутронно облъчване.

Взаимодействието на йонизиращо лъчение с вещество се определя количествено чрез параметри като линейна плътност на йонизация, линеен трансфер на енергия (линейна спирачна способност), и средната линейния обхват на частицата.

Линеен плътностен йонизация е броят на йони от същия знак (или броя на йонни двойки), образуван от един или квантов път на частиците. йонизация плътност зависи от размера и заряд на частиците на радиация: тежки заредени частици имат висока йонизация коефициенти. Така че, най-голяма плътност на йонизация в tyazhyalyh ядра, алфа-частици, протони, има по-малко електрони и позитрони, и много малко в гама-лъчи. Йонизация плътност α, β и γ - лъчение се различават много, и в порядък са в съотношение от 10 Апр, 10 2: 1.

линейна енергия трансфер (НЕКА) е количеството енергия, загубен от частицата или фотона за единица пътя начини. Единицата на биологичната тъкан в LLE вземе 1 Kev / микрона (62 J / m). Коефициентът на линейно предаване на енергия в определена субстанция, наречена линейна спирачна сила на материята. Например, типични стойности за различните видове Нека радиация във водата са: рентгенови лъчи с E = 250 Kev / микрона (λ = 20 нанометра) - 2 Kev / микрона, А-лъчи от 60 Co - 0.3 Kev / микрона; неутрони с 14 MeV - 12 Kev / хм, тежък откат - от 100 до 2000 Kev / микрона. В зависимост от стойността на LET йонизиращо лъчение е разделена на redkoioniziruyuschie и plotnoioniziruyuschie. Чрез redkoioniziruyuschim реши да се припише всички видове лъчения с LET <10 Kev / м до plotnoioniziruyuschim - с LET> 10 Kev / микрона.

Средната линеен града е средната стойност на разстоянието между началото и края на Бягай или квантови частици в дадено вещество. Този параметър характеризира проникването на йонизиращи лъчения в материята. Фиг. 4 показва линейна плътност на йонизация при преминаването на частици във въздуха. Както се вижда, тъй като движението на частиците в среда, неговата скорост и мощност се намалява, линейна плътност на йонизация увеличава. Най-голям брой йони на А-частици образуват "в упадък", когато неговата скорост и енергия имат ниски стойности. Повишена плътност йонизация при ниски скорости, тъй като по-частицата е по-близо до времето вероятността атом йонизация, и съответно се увеличава. Както се вижда на фигура 4, на линейната плътност на природен йонизация на въздуха с изотоп радиация е 2 -8000000. Йонни двойки на 1 см. Тъй като образуването на единична йонна двойка изисква средно около 34 ЕГ, стойността на спирачна сила на линейния материал (въздух) в диапазон от 70 до 270 MeV / M.

Фиг. 3. линейна зависимост от плътността на пътя йонизация дължина на пътя чрез преминаване на частици във въздуха

Средната линейния обхват на частиците в материала зависи от неговата първоначална плътност на енергия и линеен трансфер на енергия от отработен материал. Така работи на частици с различна енергия във въздуха е няколко сантиметра, в течности и тъкани на живи организми - 10 -100 микрона. В края на цикъла, с частици забавя скоростта на скоростта на термична молекулно движение на атомите. Въпреки това, тя добавя два електрона и се превръща в хелий атом. Пробег б-частици във въздуха може да достигне до 25 м, а в биологичните тъкани - до 1 см.

Така, средната линейна пробег характеризира проникване на йонизиращо лъчение, зависи от вида на излъчване, от първоначалното енергия на частиците, или кванти, състава и плътността на йонизирани вещества. Висок капацитет на проникване в вещества имат електромагнитни видове радиация, неутрони. Заредени частици се характеризират с ниска проникваща способност. Проникване на частици и фотони е обратно пропорционална на коефициента на линейно предаване: на по-високо на нека, толкова по-малко сила на проникване.

С течение на йонизиращо лъчение в материала, отслабване поток се дължи на взаимодействие с атоми и молекули. Затихване (поглъщане) на електромагнитно лъчение в вещество описано от уравнението

I (х) = I 0 д м х

където I 0, I (х) - и интензивността на излъчването на инцидент предава чрез материала с дебелина х; М - е коефициентът на линейна абсорбция, която характеризира способността на абсорбиращ материал.

, В съответствие с този закон, в същността на интензивността на радиация намалява 2,71 пъти при дебелина, равна на 1 / м на материали, виж.

Линеен коефициент на поглъщане М зависи от структурата на облъчени материал и радиационна енергия на първоначалното (таблица. 1). Както може да се види, същите вещества се характеризират с различни стойности на m за един тип лъчение. Колкото по-голяма енергия на излъчване, предмет под коефициент на линейна абсорбция. Както може да се види, по-малка е стойността на М, по-слабата абсорбция и висока проникваща способност на електромагнитно излъчване. Например, за отслабване на електромагнитно лъчение с първоначалното фотонна енергия 250 KeV изисква 100 пъти 7 cm слой от олово, с най-голям затихване. Ето защо, за защита срещу рентгенови лъчи и ж лъчи се използват предимно оловни щитове.

По този начин, всички видове на йонизиращи лъчения предизвикват йонизация и възбуждане на атоми, молекули, облъчени предмети, включително и биологични системи. Въпреки това, когато облъчването на живот Предмети на различни видове радиация в същите дози там radiobiological ефекти, които се различават в количествено и качествено отношение. Това се дължи на неравномерно разпределение на енергийните лъчи или частици пространствени когато те си взаимодействат с атома в облъчени microvolume предимно LET йонизиращо лъчение коефициент

Таблица 1

Стойностите на линейна абсорбция коефициенти м и затихването на 100 гр лъчение в различни материали в зависимост от първоначалната енергия квантите

Първоначалната енергия на излъчване g- MeV въздух Вода, биологична тъкан желязо водя
м (10, -2) * До 100 м м До 100 м м 100 см м 100 см
0.1 1.98 0.172 2.1 2.81 59.9 0.6
0.25 1.46 0126 2.9 0.82 6.3 6.8
0.5 1.11 0096 3.8 0.65 1.67
1.0 0.81 0070 5.3 0.45 0.75
2.0 0.57 0050 7.4 0.33 0.51
3.0 0.46 0039 9.5 0.28 0.46
5.0 0.36 0030 12.3 0.24 0.48
10.0 0.26 0022 16.7 0.23 0.62

K * 100 - дебелина на материала смекчаващи радиация от 100 пъти

Облекчаване на потока на интензитета на β-лъчение в материята също приблизително експоненциална зависимост

N (X) = N 0 д м х

където п 0, N (X) - броя на бета частици инцидент и се предава през материала с дебелина х; М - е коефициентът на линейна абсорбция, която характеризира способността на абсорбиращ материал.

Контролни въпроси и задачи:

1. Как си представяте процеса на йонизация на атомите и молекулите?

2. Какви са приликите и разликите в процеси, наречени "фотоелектричния ефект", "Комптън ефект"?

3. Как са проникване и линейна енергия прехвърлянето на йонизиращи лъчения на?

4. Водата в съда се облъчва с рентгенови лъчи с енергия от 200 Kev. По какъв механизъм ще бъде йонизация на молекулите?

5. Може ли да има вторична радиация, когато се облъчва с рентгенови лъчи на животни с 250 Kev?

6. Controller за откриване на скрити дефекти облъчва метални изделия силно насочен сноп от гама лъчи с енергия 2 MeV. Облъчва дали в този случай самият контролер? Обяснете.

7. Обяснете термини "еластична разсейването", "нееластично разсейване" на йонизиращи частици.

8. Какви видове облъчване на йонизиращи лъчения, индуцирана радиоактивност възниква в облъчено материал.

9. Оферта материали за изграждане на приюти за осигуряване на ефективна защита на а) от a- радиация, б) от г-радиация) от β-лъчение г) от неутронна радиация

10. Как се отразява способността на йонизиращите лъчения коефициент LET?

11. Формулирайте закона на радиоактивното разпадане.

12. Възможно ли е да се спре или намали радиационното степен на затихване на радиоактивното разпадане на изотопа? Как разбирате термините "контролирана ядрена реакция", "неконтролирана ядрена реакция"?

13. Как можем да се определи активността на радионуклид?

14. Има ли времето на полуразпад на изотопа зависи от дейността си? Обяснете.

15. може да се случи, индуцирана радиоактивност в стаята за рентгенови, ако X-лъчи за използване греди с дължина на вълната в диапазона от 1 до 0.01 пМ?

задачи

1. На каква дълбочина да проникне биологична тъкан на частица с първоначалната енергия E 0 = 5 MeV, НЕКА коефициент = 100 Kev / м?

2. Каква е първоначалната енергия на г-лъчение с LET = 0.2 Kev / м, ако платът е засегната до дълбочина от 1 см?

3. Каква е дебелината на стените на стоманобетонна подслон трябва да бъде построена за защита на г-лъчение с E0 = 1.0 MeV, ако m = 0,5. Счита, че ефективната защита се постига, като същевременно намали радиационната енергия от 1 Kev.

4. Колко пъти ще се намали енергията на г-лъчение (250 Kev), тъй като преминава през слой от оловно 10 см дебела?

5. Каква енергия ще има частици на дълбочина 1 см вода, когато облъчени с радиация на първична енергия E 0 = 2 MeV и LPE = 100 Kev / м?

Лекция 4 ER дози йонизиращо лъчение. Относителна биологична ефективност. Дялове на дози и дозите.

Облъчването е така, защото обектите, които са в рамките на определен период от време са в концентрацията на пространство на йонизиращи лъчения. Това пространство се нарича областта на радиация. За характеристиките на радиационното поле е необходимо да се знае броя, електрически характеристики, посоката на движение на частици или фотони инцидент на определена точка на радиационната защита. Йонизиращо лъчение се разпространява в среда (въздух, вода), и съответно, има взаимодействие на фотони или частици с атоми на средата, при което част от енергийните частици и фотоните се абсорбира и да се промени посоката на движението им. Ето защо, по-пълна характеристика на радиационното поле е изключително трудна задача, и обикновено, на практика, с помощта на интегрирани показатели, които отразяват пространственото разпределение на енергията и потока на радиация. Като такава неразделна показател, характеризиращ радиационното поле, приета от дозата на експозицията (предишен D). Стойността отразява възможността на дозата експозиция в дадена точка на областта, за да се вземат определен радиационен ефект като резултат от взаимодействието на радиация с материята obluchaenmym. Характеризира качеството на доза на облъчване на областта на излъчване, независимо от обекта се облъчва, т.е. Този показател е мярка за действието на йонизиращи лъчения. Единицата доза експозиция в системата SI е Cl ּ кг -1.

Cl ּ милиардкилограм -1 - експозицията доза рентгеново или г-лъчение, където радиацията в сух въздух, произвежда йони, носещи електрически заряд на всеки знак от 1 кулон.

Широко разпространен извън системата единица доза експозиция - рентгенов (R). R 1 радиация във въздуха е взето количеството на абсорбираната енергия, което е 1 cm 3 (~ 1.3 мг) на въздух при температура от 0 ° С и 760 мм живачен стълб. Чл. 2.08 води до образуване на йонни двойки 9 CH10. Връзката между дозови единици излагане на мярка в различните мерки, както следва:

1, P = 2.58 CH10 -4 Cl ּ кг -1

Скоростта на промяна на дозата на облъчване на радиация поле се нарича доза на експозиция (P инд).

P инд = DD копия / DT

Единицата доза експозиция в системата SI е Cl ּ кг -1 ч -1.

Ефект на облъчване определя основно от количеството енергия, абсорбирана от облъчени обект намира в областта на излъчване. Ето защо, като енергийните характеристики на облъчено обекта с помощта на погълната доза D корема. Абсорбираните дози свързани с облъчени обекта и отразява енергията на йонизиращо лъчение на единица маса на обекта.

Abs D = E / м,

където E - средната енергия прехвърлени към значение от йонизиращо лъчение, което се намира в елементарен обем; м - маса на материята в този обем елемент.

Единицата за погълната доза SI е сив (Gy), кръстен на английски radiobiologist Харолд Грей. Това учен първо да се установи количествено отношение между физичните и биологичните ефекти на радиация. За 1 Gy доза облъчване, получено е равна на 1 джаул на 1 кг на облъчено обекта.

1 Gy = -1 1DzhChkg

Темпът на изменение на погълнатата доза се нарича погълнатата доза и се измерва в Gy / и

P ABS ABS = DD / DT

Общи Единици за измерване на погълната доза е RAD, която е равна на една доза, при която имаше 100 ерговете на енергия, поета на 1 кг маса на обекта.

1 рад = 10 -2 Gy

Въпреки въвеждането на възли и сиво щастлив често в практиката и rentegnovskogo погълната доза на гама-лъчение, рентгенови лъчи, за да продължи да се изразя. По-специално, дозиметрия оборудване за окачествяване скала, използвана за измерване на мощност в дози, взети в рентгенови лъчи и неговите производни - millirentegenah, mikrorentgenah.

За изчисляването на погълнатата доза от стойността на експозицията на дозата като се използва следната зависимост:

D = ABSKZ / M ка) B HD копия,

където M KZ - радиация ефективност енергиен пренос на дадено вещество с атомна маса;

M ка - радиация ефективност трансфер на енергия от въздуха;

Н - еквивалент на доза облъчване, в зависимост от състава на радиация енергия.

За да се превърне velechiny погълната доза (в рада) с определена доза експозиция, изразена като рентгенови лъчи, е възможно да се използва проста формула:

Abs D = D инд швейцарски франка

където F - коефициент преход в зависимост от структурата на абсорбцията на обекта.

Това Време за подробности определят експериментално. Така, че е равна на 0,88, т.е. за въздух 1 доза експозицията P съответства на 0.88 рад на погълната доза. Вода и безалкохолни биологични тъкани F = 0,93, съответно, в тези случаи, R 1 = 1 ≈ 0,93 рад рад.

Следователно, когато облъчване на живите организми електромагнитно излъчване се приема, че рентгенови лъчи 1 ekpozitsionnoy доза съответства на една Рада погълната доза.

Равен абсорбира дози от различни видове йонизиращи лъчения причина неравномерен ефект в действие на живите системи. Това се дължи на факта, че различните видове радиация се характеризира с различни действия "качество" по отношение на живите организми. Различна биологичните ефекти на различни видове радиация погълната доза по едно и също доведе до необходимостта да се вземе предвид тяхната относителна биологична ефективност (RBE), или с други думи "качествен фактор" на радиация. Следователно, за да се отчете биологичната ефективност на концепцията на производство еквивалентна доза на облъчване. Еквивалентната доза характеризира биологичните ефекти на йонизиращо лъчение. Ефектът е причинена от абсорбираната доза от определен вид на радиация, в сравнение с биологичните ефекти на абсорбираната доза радиация т.нар стандарт. Стандартът за сравнение се взима от стандартната доза радиация, която се характеризира с коефициент, равен на LET 3 Kev / M в слой вода. Тези параметри са електромагнитно излъчване, особено Х-лъчи, с начална фотонна енергия от 200 KeV. За да се изчисли дозата за практически цели, стандарти за радиационна безопасност и санитарни наредби предвиждат относителната биологична ефективност на различните видове радиация. Различни видове лъчения имат различни коефициенти за качество (Коефициенти за претегляне) в сравнение със стандартната радиация (Таблица. 1). За изчисляване на еквивалентната доза в тялото, тъкан или орган погълнатата доза трябва да се умножи по съответния тегловен коефициент W R за този вид радиация

D екв = D абе H W R

Ако полето за излъчване се състои от няколко различни коефициенти на качеството на емисиите, след еквивалентната доза се определя като:

D екв = д D абе CHW R

Единицата на еквивалентната доза в системата SI е сиверт (Св), кръстен на Рудолф сиверт - добре известен шведски физик радиобиология. Този учен - водещ специалист по дозиметрия, който направи голям принос за методологията на количествено измерване на радиация, един от основателите на концепцията за безопасност радиация. По инициатива на R. Сиверт на нашата планета, мрежа от радиационен мониторинг станции за мониторинг на радиационния фон на Земята. Общи Единици за измерване на еквивалентна доза е REM (биологичен еквивалент доволен).

1Zv 1Gy = = 1 J / кг стандарт радиация. 1 Sv = 10 -2 вещно.

Както може да се види, относителната биологична ефективност зависи от вида на радиация. Висококачествени съотношения са радиация, характеризираща се с висока плътност на йонизация, т.е. По-големи стойности на LET фактор. Въпреки това, връзката между RBE и нека радиация е сложна. Увеличаването RBE заредена йонизиращи частици с увеличаване LET наблюдава само за стойности на LET = 100 Kev / м, а наблюдаваното максимални стойности на RBE. За стойности на повече от 100 Kev Нека RBE йонизиращи частици намалява (Фигура 1). За стойности на Нека на около 1 MeV, частиците на йонизиращи се характеризират с ниска RBE. Причината за това явление е, че клетъчна смърт настъпва след поглъщане на достатъчно голямо количество енергия в определен критичен обем. С нарастване на стойностите на Нека тази вероятност нараства. Но след определен праг на насищане се случи, и всяка следваща частиците губи енергия в процеса на йонизация вече убити клетки. При достигане на оптимална стойност на Нека, когато има максимален брой мъртви клетки в определен обем на погълнатата доза, ефектът идва излишно нараняване.

Таблица 1

качествен фактор (тегловни коефициенти) за някои видове радиация в изчисляването на еквивалентната доза

Видове йонизиращи лъчения качествен фактор W R The The погълнатата доза Еквивалентно Ная доза
Фотони всички енергии (X-лъчи, г - и радиационни) 1 Gy 1 Sv
Електрони и мюони, всички енергии (б-радиация) 1 Gy 1 Sv
неутронната енергия
от 10 Kev до 10 Kev до 100 Kev, 100 Kev до 2 MeV, 2 MeV до 20 MeV, 20 MeV 1Gy 1 Gy 1 Gy 1 Gy 1 Gy 5 Sv 10 Sv 20 Sv 10 Sv до 5 Sv
Протоните 1 Gy 5 Sv
а-частици, тежки ядра делене фрагменти 1 Gy 5 Sv

По този начин, RBE йонизиращо лъчение зависи от типа на радиация и стойността на наем. Тази цифра се влияе от други фактори: силата и стойността на погълнатата доза радиация среда режим на експозиция, наличие или отсъствие на кислород, условия postradiation. Най-точната оценка на RBE на йонизиращи лъчения могат да бъдат получени, когато клетъчните култури са облъчени изолирана тъкан или мазол, който абсорбира енергията се разпределя равномерно по целия обем. В нуклеарна медицина, за да се определи еквивалент на дозата, се предлага да се използват коефициентите за претегляне на различните видове йонизиращи лъчения (Таблица. 1)

Еквивалентната доза или ефективно за очакваното изтече времето Т след приема на радиоактивни вещества в организма, се определя като:

D ekv.ozh. = P екв0) H DT,

където T 0 = време на радионуклиди в организма, P екв0) - мощността на еквивалентната доза в момента тон 0. Ако тон не е уточнено, тя се приема за 50 години за възрастни и 70 години за деца.

Дозата на ефективните - стойността използва като мярка на риска от възникване на дългосрочни последствия от облъчване на цялото човешко тяло и неговите отделни органи въз основа на тяхната radiosensitivity. Той представлява сумата от продукти на еквивалентна доза в орган на съответния тегловен коефициент за орган или тъкан (таблица. 2).

D EFF = ED екв CHW T,

където D екв - еквивалентната доза в тъкан или орган за известно време, W T - тегловен коефициент за тъканта.

Единицата за ефективна доза в системата SI е също сиверт.

Таблица 2

Стойностите на претегляне коефициенти за тъкан и орган в изчисляването на ефективната доза

тъканта на тялото Фактор W T
Гонадите голям черво, белите дробове, стомаха, пикочния мехур, черния дроб, хранопровода, кожни щитовидната жлеза, костна тъкан останалите 0,20 0,12 0,05 0,01 0,05

Дозата на тялото - средната доза в определена тъкан или орган на човешкото тяло

D орг = (1 / m T) × D абе дм,

където m T - маса от тъкан или орган, D ABS - абсорбира от дозата на тъкан или орган в елемента обем.

Дозата на ефективно колективно - стойността, определена от общото радиационното въздействие върху група от хора, определени като:

D брой = ее аз CHN аз, къде

Е аз - средната ефективна доза за I-то под-група от хора, N и е броят на хората в подгрупата.

Ефективното колективно доза може да се определи като неразделна:

D брой = E [DN / DE] ChdE,

където DN - броят на откритите частни лица, получаващи ефективна доза между Е и де.

В научната, образователната литература, на практика за измерване на радиоактивност, йонизиращи лъчения единици дози за измерване, използвани в системата SI и Общите единици. Таблица 3 показва връзката между единици и единици на системата SI извън системата SI за да покаже, физически величини, използвани в радиобиология.

Таблица 3

Основна дължина физически количества определяне дози в радиобиология

Физическо количество Името и наименованието на единиците Съотношението между блоковете
extrasystemic система SI
източник на активност на йонизиращо лъчение Кюри (С, С) Бекерел (BK, Bq) 1 Ci = 3,7 CH10 -10 Bq 1 Bq = 2.7 CH10 -11 Key
доза Изложение Рентгенов (R, R) Висулка грам на килограм (KlChkg -1, -1 CChkg) 1, P = 2.58 CH10 -4 C / кг 1 KlChkg -1 = 3876 P
доза Изложение Рьонтген за секунда (PSD -1, -1 РЦЗ) Кулон на килограм в секунда (KlChkgChs -1) 1RChs = 2,58CH10 KlChkgCh -4 -1 1 KlChkgCh 1 = -1 RFS 3876
погълната доза Rad (RAD, RAD) Грей (Gy, Gr) 1 рад = 10 -2 Gy 1 Gy = 100 рад
Мощност на погълнатата доза Радвам се за секунда (radChs -1, -1 radChs) Грей втори (ERT -1, -1 GrChs) 1 рад / сек = 10 -2 Gy / Gy 1 / S = 100 рад / сек
еквивалентната доза Baer (вещно, вещно) Сиверт (Sv, SV) 1 вещни = 10 -2 Sv 1 Sv = 100 вещно
Мощност на еквивалентната доза Baer в секунда (berChs -1, -1 remChs) Сиверт в секунда (ZvChs -1, -1 SvChs) 1 вещно / S = 10 -2 -1 ZvChs 1 Sv / S = 100 -1 berChs

Контролни въпроси и задачи:

1. Как разбирате понятието "относителна биологична ефективност"?

2. Какво означава терминът "стандарт на йонизиращо лъчение" и какви са неговите параметри?

3. Как разбираш термините "радиация поле", "облъчено обект"?

4. Какви са единиците, използвани за измерване на дозата на облъчване на радиация?

5. Има ли връзка между дозата на облъчване и еквивалентната доза? Обяснете.

6. Каква е връзката между първоначалните енергия йонизиращи частици и нека по въпроса?

7. Как RBE на LET йонизиращо лъчение?

8. Какви са параметрите (характеристики) на радиация трябва да знаят, за да се изчисли еквивалентната доза, ефективна доза?

9. Обяснете значението на термините "източник на светлина", "Поле на емисиите", "облъчено обект."

10. Опишете процеса на "излишък" от поражение в биологични обекти?

задачи

1. Погълната доза на облъчване е 5 Gy. Какво е еквивалентната доза?

2. усвояване на мощността на дозата б-лъчението на 0.1 рад / сек. Какво е еквивалентната доза, получена от жив обект за 1 час?

3. Какво е енергията на г-лъчение с LET = 10 Kev / м, ако платът е засегната до дълбочина от 1 см?

4. погълнатата доза от рентгенови лъчи беше 1 Gy. Какво е еквивалентната доза?

5. Погълната доза на радиация е-0.01 рад / сек. Какво е еквивалентната доза за 1 час?

6. източник активност на 10 MCI. Дайте на източника на дейността в SI единици.

7. Силата на погълнатата доза е 10 Mrad / сек. Какво е еквивалентната доза за 1 час в системата SI?

8. доза експозиция е 100 г-н / ите. Експресна тази доза в SI единици.

9. Рассчитайте эффективную дозу для пациента, если мощность поглощенной дозы при рентгенотерапии желудка составила 10 -3 мГр/мин. Было проведено 5 сеансов терапии продолжительностью каждой по 10 мин.

10. Человек облучался γ-излучением в течение 30 мин при мощности экспозиционной дозы 2 мкР/ч. Рассчитайте величину эквивалентной дозы ( в зивертах) для этого человека.

Лекция 5 РЭ.

Прямое и непрямое действие ионизирующих излучений на молекулы.

Действие ионизирующих излучений на клетки и организмы

Ионизация молекул при действии на них ионизирующих излучений приводит к инактивации или говоря иначе, полной или частичной утрате функциональной активности биологических молекул. Инактивация органических молекул, в т.ч. макромолекул, может происходить в результвате прямого или косвенного (опосредованного) воздействия на них ионизирующих излучений. Если инактивация молекулы произошла в результате непосредственного поглощения ею энергии кванта или частицы, то говорят о прямом действии ионизирующего излучения. Если инактивация макромолекулы происходит в результате химического взаимодействия ее с высокореакционными продуктами, возникшими в ее окружении при действии радиации, говорят о непрямом действии ионизирующего излучения.

Прямое действие ионизирующих излучений на макромолекулы заключается в сложной последовательности событий, происходящих от момента поглощения энергии молекулой и до появления стойких изменений в ее структуре и функционировании. Условно этот процесс можно разделить на 3 стадии. На первой, физической стадии происходит поглощение энергии кванта или частицы молекулой, появление возбужденных и ионизированных молекул, неравномерно распределенных в пространстве. Эти процессы протекают очень быстро и завершаются за 10 -16 - 10 -13 с. Вторая, физико-химическая стадия, включает различные реакции трансформации и перераспределения избыточной энергии молекул. На этой стадии появляются высокореакционные продукты радиолиза различных соединений: ионы, радикалы. Время протекания второй стадии составляет за 10 -13 - 10 -10 с. В течение третьей, химической стадии, ионы и радикалы взаимодействуют друг с другом и с окружающими молекулами, образуя различные типы структурных повреждений. Эти реакции протекают в течение 10 -6 - 10 -3 с.

Увреждане на структурата на молекулите да доведе до промени в функционалните свойства на съответните макромолекули: протеини, нуклеинови киселини, липиди. Например, нуклеотидна структура щети в молекулата на ДНК, може да спре процеса на репликация, аминокиселината в молекулата belka- загуба на ензимна активност. Разбира се, на този етап на развитие на биологията, ние не сме в състояние да опише пълната гама от функционални характеристики, които определят ролята на макромолекули в клетките и жизнените функции на организма. Въпреки това, във всеки клас от макромолекули (протеини, Северна Каролина, липиди, полизахариди), е ясно характеризират представители са ясно дефинирани функции. Примери на протеини включват ензими могат да доведат трипсин, химотрипсин, рибонуклеаза А, които са известни за най-малките детайли на конструкцията и функциите, изпълнявани ясно определени.

Анализирайки инактивиране влиянието на йонизиращите лъчения върху ензими определят преди всичко от техните свойства, като дейност, спецификата на субстрата, чувствителност към дейността модификатори. Промяната на тези и други показатели, в резултат на облъчване е инактивирането на ензима. В експерименти с критерий молекули нуклеинова киселина е промяната на инфекциозност инактивиране на тези молекули, тяхното трансформиране активност и способност да служи като матрица за синтез на полинуклеотиди.

Помислете за някои класически експерименти, изследващи директния ефект на радиацията върху ензими.

На директния ефект на йонизиращо лъчение на тествани за кристална или ензими лиофилизирани препарати на протеини. В този случай, най-на молекулите се инактивира от поглъщане на енергията на облъчване. Сухи лекарствени молекули са облъчени с различни дози и след сравняване на активността на облъчени и не-облъчени молекули. Фиг. 1 е графика на рибонуклеаза дейността на погълнатата рентгенова доза. Отцепването на РНК молекули с рибонуклеаза извършва 2 етапа. Първо хидролизира fosfornodiefirnaya връзка в молекулата и цикличен диестер, и след това 2ў пиримидин, 3ў-цикличен фосфат връзка се хидролизира до получаване на 3-фосфат нуклеотид.

Фиг.1. RNase активност в зависимост от абсорбираната доза на облъчване на кристален ензимния препарат на рентгенови лъчи

1 - субстрат: РНК разтвор

2 - Основа: Solution цитидин 2ў, 3ў-cyclophosphate

Както се вижда от фигурата с двете повърхности има същата степен на инактивация на ензима, показва, че засяга и функционално молекула единица. Зависимостта на инактивация на молекулите на радиационната доза е експоненциално. При ниски дози от инактивиран открит малък брой молекули с нарастващи дози на инактивиран брой молекули увеличава рязко на първо почти линейно. обхват на дозиране на от 2 до 5 Gy 7CH10 голямо увеличение на дозата е довело до леко увеличение на дела на инактивирани молекули.

критерий се използва radiosensitivity обектите дози, необходими, за да инактивира определен брой молекули. Традиционно, тези критерии са в доза причинява radiobiological ефект в 50% или 37% от облъчените обекти (D 50 и D 37). Облъчването на живи организми, използвайки LD 100 летална доза. По този начин, при облъчване с рентгенови лъчи D ензими за инвертаза е 37 Gy 80000 за RNase - 280000 Gy. Различни ензими проучен radiosensitivity се определя от различията в първични и третични структури на протеинови молекули (неравномерно състав аминокиселина, разликите в видове връзки, наличието на сулфидни мостове и т.н.)

Действието на йонизиращо лъчение на изследването NC на различни моделни системи, съдържащи препарати на ДНК или РНК. Инактивиране молекули се определя чрез промяна редица свойства и параметри.

NK инфекциозност се отнася до способността на вирусна ДНК или РНК, за да се индуцира образуването на нови клетки на вируса на бактериофаги бактериални. Заразяване на бактерии, третирани с лизозим ензим, което хидролизира клетъчна стена. Получените протопластите заразени NK бактериофаг. При образуването на нови клетки на заразените вируси, бактерии плазмената мембрана разкъсвания съобщение за определен брой фаги. Брой на новосинтезирани бактериофаги пропорционално на количеството на ДНК или РНК запазва инфекциозни свойства. Броят на вируси може да се определя от броя на така наречените "плаки" показва в резултат на лизиране на бактериалните клетки на повърхността на твърда среда. Броят на "плаки" служи като количествена мярка инфекциозност на вируса на нуклеинова киселина. вируси Облъчването намалява заразата на NA молекули.





; Дата: 08.11.2014; ; Прегледи: 375; Нарушаването на авторските права? ;


Ние ценим Вашето мнение! Беше ли полезна публикуван материал? Да | не



ТЪРСЕНЕ:


Вижте също:

  1. I. взаимодействия и / или психическо състояние на риск
  2. IV.2. Предметът и обектът на познанието, промените тяхното взаимодействие в развитието на знания. Исторически видове рационалност. Знанието за това как процесът на информация: концепцията за размисъл.
  3. Аборигените. Физиологични механизми на адаптация към околната среда. Адаптивни видове и сряда
  4. The алелен и неалелни гени и техните видове взаимодействия
  5. Анатомичен и физиологичните механизми, които да гарантират сигурност и защита на хората от отрицателните въздействия
  6. Основният модел на организация на взаимовръзка на системите Отворено (OSI модела).
  7. Базовите модели на IT взаимодействие услуга с организацията
  8. Протеините и тяхната роля в жив организъм. Механизмите на биосинтеза на протеин
  9. Биологичните механизми на секса
  10. Взаимодействие на - частици с въпрос
  11. Взаимодействието на ултразвук с различна честота и интензивност на веществото. Използването на ултразвук в медицината.
  12. EMR взаимодействие с въпрос




zdes-stroika.ru - Studopediya (2013 - 2017) на година. Тя не е автор на материали, и дава на студентите с безплатно образование и използва! Най-новото допълнение , Al IP: 66.249.93.154
Page генерирана за 0.06 секунди.