Mérési együtthatók az egyes sugárzási típusokhoz
A kockázata sztochasztikus hatásainak besugárzás az emberi test nem csak attól függ az egyenértékű dózist, hanem a sugárérzékenységének szövetek vagy szervek kitéve. Nagysága a ionizáló sugárzásnak való kitettség, használjuk mérceként az előfordulásának kockázatát a hosszú távú hatások a sugárzás valamennyi, az emberi test és szervei összhangban a sugárérzékenység, az úgynevezett effektív dózis (E). E a test szövetekben és szervekben egyenértékű dózisokból származó termékek összege a megfelelő súlyozási együtthatókhoz, és a relációban kifejezve:
,
ahol HT a T szövetben vagy szervben egyenértékű dózis; A WT egy szerv vagy szövet T. súlyozási tényezője.
Az effektív dózisegység-rendszer sievert (Sv, Sv); egy extra rendszeregység egy rem. Az egyik Sv 100 rem (1-4. Táblázat).
A szövetek és szervek mérési együtthatói a tényleges dózis kiszámításakor (wt)
Szövet vagy szerv
Szövet vagy szerv
Vörösvérsejt
Csontos felületek sejtjei
* „Egyéb” kifejezés magában foglalja a mellékvesék, agy, extrathoracalis légúti osztály, vékonybél, vese, izom, hasnyálmirigy, lép, csecsemőmirigy és a méh.
A szisztémás és nem szisztémás dózisegységek közötti kapcsolat
Érték és annak szimbóluma
Expozíciós dózis, X
1 C / kg = 3,88 ∙ 10 3 P
1 P = 2,58 · 10 -4 C / kg
Felszívódott dózis, D
Egyenértékű dózis, H
Hatékony dózis, E
A kollektív dózisokat egy embercsoport besugárzásának hatásainak felmérésére használják:
a) a T szövetben lévő kollektív ekvivalens dózis (ST) egy adott szövet vagy szerv teljes besugárzásának kifejezésére szolgál egy egyének csoportjában; ez egyenlő a sugárkezelt személyek termékével a szerv vagy a szövet átlagos ekvivalens dózisával;
b) a kollektív hatásos dózis (S) a besugárzott populáció egészére vonatkozik; ez egyenlő az átlagos effektív dózis termékével a besugárzott csoportonként.
A kollektív ekvivalens és a kollektív hatásos dózisok meghatározásánál a dózis idejére nincs szükség. Ezért a kollektív dózisok kiszámításánál mindig világosan fel kell tüntetni az időtartamot és azon személyek csoportját, akiknek a számítását elvégezték.
A kollektív dózist a lakosság sugárterhelésének és az ionizáló sugárzás sztochasztikus hatásainak felmérésére használják. A kollektív dózisegységek man-sievert és man-rem.
A kollektív dózis értéke osztva a besugárzott csoport tagjainak számával "per caput dózis" (Sv).
A lineáris ionizációs sűrűség (specifikus ionizáció) az a többrészecske által létrehozott ionpárok száma, amelyek az anyagút útjának mikrométere.
A lineáris energiaátvitel (LET) az a töltött részecskék által elvesztett átlagos energia, amelyet az anyag útjának egységnyi hosszában veszítenek el. A mérési egységhez kiloelektronvoltot kell használni percenként mikrométerenként (keV / μm). Az elektromosan semleges sugárzási típusoknál a LET nem alkalmazható, de a szekunder töltött részecskék LET értékét használják az anyagban. A LET-től függően az összes kibocsátás ritkán ionizálódik (LET <10 кэВ/мкм) и плотноионизирующие (ЛПЭ> 10 keV / μm) (a határérték 10 keV / μm). Ritkán ionizáló sugárzás béta-, gamma- és röntgensugárzást jelent, az alfa és neutron sugárzás pedig sűrűn ionizáló. A töltött részecskék LET-értéke a sebességük csökkentésével növekszik, ezért a futás végén a feltöltött részecske által kibocsátott energia maximális.
Így a fizikai mechanizmusok, amelyekkel a részecskék atomizáló hatásúak, különbözőek és a részecskék típusától és energiájuktól függenek.
Vizsgáljuk meg a különféle típusú sugárzással kapcsolatos kölcsönhatásokat.
Az alfa sugárzás LET függésének az anyagban áthaladó úton való függését tükröző grafikon Bragg-görbének nevezik.
Az interakció e tulajdonságát a daganatok kezelésére használják, mivel lehetővé teszi számodra, hogy az érintett szövet mélységében jelentős energiát koncentráljunk, minimális diszperzióval az egészséges szövetekben. Az anyag alfa részecskéinek pályái egyenes vonalúak, ami nagy tömegük miatt következik be. A levegőben futó kilométerek több centiméternyiek, folyadékokban és biológiai szövetekben - 10 és 100 mikron között. Annak ellenére, hogy az alfa-részecskék bejutnak az élő szövedékbe, annak nagy mértékű ionizáló hatása miatt a pusztító hatásuk nagyon jelentős. A sűrű anyag, amely egyenetlen, például egy papírlap nélkül is, elemi védelmet nyújt a külső -sugárzás ellen.
A béta-sugárzás a -részecskék fluxusa. A béta-sugárzás alacsonyabb ionizáló képességgel rendelkezik, mint az -sugárzás. A béta-részecske több tucat pár ionot tartalmaz a mikrométer tartományban az anyagban. Ráadásul az elektronok lassulása miatt az ionizáción kívül (különösen nagy atomszámú atomokból álló anyagban) bremsstrahlung röntgensugarak jönnek létre. Minél nagyobb a sugárzási energia, annál súlyosabb a bremsstrahlung. Az elektronáram ezen tulajdonságát röntgencsövekben használják. A -részecskék kis tömege miatt az anyagban való mozgáskor nagy szögektől eltérnek, így a pályájuk nagyon kanyargós. A levegőben lévő -részecskék áthatoló erejét méterben mérik, és a biológiai szövetben ez néhány centiméter. Az -kibocsátók elleni alapvető védelem egy vékony réteg könnyű fém (alumíniumfólia).
A gamma-sugárzás az -kvantum fluxusa, és az egyik leginkább átható. Behatoló ereje mind az -kvantum energiájáról, mind az anyag tulajdonságairól függ. A folyamat során a áthaladó anyag -QUANTA (fotonok) kölcsönhatásba lépnek az atomi elektronok, elektromos mező a mag, valamint a neutronok és protonok nukleáris szerkezetet. Ezen kölcsönhatások eredményeképpen a sugárzási fluxus sűrűsége gyengül az -kvanták szétszóródása és az energiájuknak a közeg atomjaira való átterjedése miatt. A gamma-kvantumok közvetett ionizáló sugárzást jelentenek. Ezzel kapcsolatban a kibocsátott foton beszélni az átlagos szabad úthossz, téves, mivel bármi legyen is a vastagsága a közeg, ez a sugárzás nem teljesen felszívódik, de csak gyengült az adott számú alkalommal. A gamma-sugárzás mérséklése az anyagban különböző interakciós hatások miatt következik be: a fotoelektromos hatás, a Compton-hatás, az elektron-pozitron-páros kialakulásának hatása.
A fotoelektromos felszívódás (fotoelektromos effektus) során a fotonok (-kvanták) teljesen átruházzák energiájukat az atom belső orbitálisainak elektronaira. Ebben az esetben a foton felszívódik, és az energiája, amely egyenlő a héj energiájával (orbitális), az elektron leválasztása és az ahhoz kapcsolódó kinetikus energia felhasználásával jár. Ennek eredményeképpen az elektron elhagyja az atom mezőjét, majd ionizálja az anyagot (1-7. Ábra).
Az emittált fotoelektron helye egy másik elektronot foglal el egy magasabb orbitálisból, amelyet kis energiaigényű röntgensugárzás vagy Auger elektronok kibocsátása kísér. Minél nagyobb az elektron kötési energiája, annál közelebb van a maghoz, annál nagyobb a valószínűsége annak, hogy az kvantum teljes energiáját átadja. Ugyanezen okból, amikor egy elem száma növekszik vagy a töltés növekszik, a fotoelektromos hatás valószínűsége nő. Ugyanakkor nyilvánvaló, hogy a sugárzási energia növekedésével gyorsan csökken.
A fényhatás megjelenése leginkább jellemző a puha -sugárzás (legfeljebb 0,5 MeV). Figyelembe véve azt a tényt, hogy a biológiai szövetek esetében az elektron kiütésének energiája nem haladja meg a 0,5 MeV-ot, azt mondhatjuk, hogy ez a hatás valószínűleg a puha -sugárzás elnyelésénél.
A kiütött elektron ionizációt termel a jövőben. Ezután a szekunder foton ismét a Compton-hatáson megy keresztül, stb. Ez a hatás a 0,5-1 MeV -kvantum energia esetében legvalószínűbb.
Egy elektron-pozitron pár képzése csak az kvantum (> 1 MeV) jelentős energiájában lehetséges. Egy ilyen kvantum kölcsönhatásba kerül az atommaggal, és a saját területén a részecskék párja - elektron és pozitron - alakul át (1-9. Ábra).
Ezek a részecskék ezután ionizálódnak. A pozitron, amely az elektron útján találkozik, összekapcsolódhat vele és 2 fotonná alakulhat (a megsemmisítés hatása). Az így kapott fotonokat a közeg a Compton-hatás vagy a fotoelektromos hatás következtében abszorbeálja.
A neutron sugárzás neutronfluxus. A neutronok nem töltődnek be, ezért behatolnak az atomok belsejébe, interferencián keresztül, és közvetlenül a magokkal érintkeznek. A következő interakciós hatások lehetségesek:
felszívódás (sugárzás elkülönítése).
Elasztikus szóródás esetén a neutron egy része energiáját átruházza a magra, és eltér az eredeti irányától (1-10 ábra). Az a mag, amellyel a neutron kölcsönhatásba lép (az ún. Recoil-mag) elkezd mozgatni és ionizálni más atomokat és molekulákat.
A neutron kinetikus energiájának inelasztikus szóródási részét a visszacsapó mag magzati gerjesztésére fordítják, amely ezután stabil állapotba kerül, és gamma-kvantumot (1-11.
Ennek következtében a sugárzás befogásának következtében számos anyag radioaktívvá válik az úgynevezett "indukált" aktivitás kialakulásával. Ez a hatás leginkább a lassú neutronokra jellemző. A lassú neutronok legjobb abszorberjei a kadmium és a bór.