ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ НЕЙТРОННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ С ВЕЩЕСТВОМ И ЕГО ХАРАКТЕРИСТИКА

ЯГМА

Медицинская физика

Лечебный факультет

Курс

Семестр

Лекция № 13

«Дозиметрия»

Выполнил: Бабенко Н.И.

2011г.
1. ИОНИЗИРУЮЩЕЕ ИЗЛУЧЕНИЕ. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ИХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ С ВЕЩЕСТВОМ.

Ионизирующее излучение – это α,β,γ- излучения, мягкое и жесткое рентгеновское излучение, а также потоки протонов и нейтронов.

Результат взаимодействия определяется первичными и вторичными процессами. К первичным процессам относится возбуждение атомов вещества за счет первоначального ионизирующего излучения.

При облучении вещества ионизирующим излучением часть атомов и молекул не ионизируется, а только переходит в возбужденное состояние. Через короткий промежуток времени атомы возвращаются в нормальное состояние, а избыток энергии излучается в виде квантов УФИ. Эти кванты поглощаются тканями, ей соответствует энергия поглощения Е_погл. Именно за счет этой энергии Е_погл в тканях происходит цепная биохимическая реакция, при которой разрушаются структуры молекул нуклеиновых кислот и белка.

К вторичным процессам относятся последствия первичного излучения: характеристическое и тормозное рентгеновское излучение, когерентное и некогерентное рассеяние, радиолюминесценция, химические процессы и др.

Первичный процесс не вызывает больших разрушений в тканях организма.

Вторичные биохимические реакции- оказывают губительное воздействие на организм.

Сочетание первичной ионизации и цепной биохимической реакции приводит к лучевой болезни.

Количественно взаимодействие ионизирующих излучений с веществом оценивается ИОНИЗАЦИОННОЙ СПОСОБНОСТЬЮ и ДЛИНОЙ ПРОБЕГА частицы в веществе.

Ионизационная способность - это число пар ионов на 1 сантиметр пробега в веществе, образованных при взаимодействии излучения с веществом и называется удельной ионизацией S.

Длина пробега R частиц - это расстояние, на котором обнаруживается ионизирующее действие частицы. Длина пробега определяет проникающую способность излучения.

Ионизация тканей живого организма приводит к состоянию, называемом лучевой болезнью. Особенно чувствительны к действию радиации ядра клеток.

Для живых организмов самыми сильными по своим разрушающим последствиям являются гамма и нейтронное излучения.

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ НЕЙТРОННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ С ВЕЩЕСТВОМ И ЕГО ХАРАКТЕРИСТИКА.

Нейтронное излучение представляет собой поток незаряженных частиц-нейтронов ₀¹n, обладающих чрезвычайно большой проникающей способностью (большей чем у γ-излучения).

Первичная ионизирующая способность низкая из-за отсутствия заряда:

Скорость V=30000км/с;

Длина свободного пробега – сотни метров в воздухе, через живую ткань – насквозь.

Вследствие отсутствия заряда нейтроны практически не взаимодействуют с электронами и ионами вещества.

При соударении нейтронов с ядрами атомов происходят два основных процесса: рассеяние и захват нейтронов ядром.

При упругом или неупругом рассеянии ядро возбуждается и испускает один или несколько γ-фотонов. В свою очередь γ-фотоны ионизируют атомы вещества и для них характерны все процессы для γ-излучения.

При поглощении нейтрона ядром может происходить ядерная реакция или деление тяжелых ядер.

При ядерной реакции происходит превращение ядра в радиоактивный изотоп с последующим β-распадом и излучением γ-фотона. В тканях организма при этом образуются дейтерий ₁²H, радиоактивные изотопы ²³Na, ²⁴Na, радиоактивный изотоп фосфора ³¹P, радиоактивный изотоп углерода ¹⁴C и др.

При делении тяжелых ядер нейтронами ₀¹n образуются два более легких ядра, которые могут быть радиоактивными и претерпевать цепочку радиоактивных распадов с излучением β-частиц, прежде чем превратятся в стабильные изотопы. При этом выделяется энергия.

Выше перечисленные вторичные эффекты играют основную роль при взаимодействии нейтронов с веществом. Вторичные эффекты обладают сильным ионизирующим действием. Учитывая большую проникающую способность нейтронов, действие его на живой организм представляет чрезвычайно большую опасность (нейтронное оружие).

Гамма и нейтронное излучение обладают большой проникающей способностью, что и делает их самыми опасными для живого организма.

Если α- и β-излучение поглощает незначительный слой воздуха, измеряемый сантиметрами и десятками сантиметров α-излучение задерживает листок бумаги, одежда, то для защиты от нейтронного излучения требуются основательной толщины материалы, обладающие большой поглощательной способностью нейтрального излучения.

Даже броня танка не является препятствием для нейтронного излучения т.к. именно нейтронное оружие в первую очередь предназначено для борьбы с танками.

Наиболее эффективной защитой от радиации является свинец. Он ослабляет действие радиации приблизительно в 100 раз сильнее чем воздух, приблизительно в 10 раз сильнее воды, бетона Земли.

Действие ионизирующих излучений вызывает нарушение структуры молекул вещества. Ионизация тканей живого организма ведет к активности биохимических реакций, которые приводят к состоянию организма называемом лучевой болезнью.

Особенно чувствительны к действию радиации ядра клеток.

Ионизирующее излучение действует не только на текущие биологические объекты, но и на последующие поколения через наследственный аппарат клеток.

Поиск по сайту: