Виды ионизирующих излучений. К ионизирующим излучениям относятся

К ионизирующим излучениям относятся:

- Гамма-излучение — электромагнитное фотонное излучение, ис­пускаемое при ядерных превращениях или при ассимиляции частиц;

- Характеристическое излучение — фотонное излучение с дис­кретным спектром, испускаемое при изменении энергетическо­го состояния атома;

- Тормозное излучение — фотонное излучение с непрерывным спектром, испускаемое при изменении кинетической энергии заряженных частиц. Тормозное излучение возникает в среде, окружающей источник бета-излучения, в рентгеновских труб­ках, ускорителях электронов и т. п.;

- Рентгеновское излучение — совокупность тормозного и харак­теристического излучений, диапазон энергии фотонов которо­го составляет 1 КэВ — 1 МэВ;

- Корпускулярное излучение — ионизирующее излучение, состо­ящее из частиц с массой покоя, отличной от нуля (альфа- и бета-частиц, протонов, нейтронов и др.).

По взаимодействию ионизирующего излучения с веществом оно подразделяется на несколько видов.

Альфа-излучение представляет собой поток ядер гелия, испускаемых веществом при радиоактивном распаде ядер или ядерных реакциях. Этот вид излучения наблюдается преимуще­ственно у естественных радиоактивных элементов (радий, торий, уран и др.). Их энергия не превышает несколько мегаэлектроновольт (МэВ). Длина пробега в воздухе 2,5—9 см, в биологических тка­нях несколько десятков микрометров. Обладая сравнительно большой массой, альфа-частицы быстро теряют свою энергию при взаимодействии с веществом, что обусловливает их низкую про­никающую способность и высокую удельную ионизацию.

Бета-излучение — поток электронов или позитронов, возникающих при радиоактивном распаде. Энергия бета-частиц не превышает нескольких мегаэлектроновольт (МэВ). Максимальный пробег в воздухе составляет около 1700 см, в тканях — 2,5 мм. Ионизирующая способность бета-частиц ниже, а проникающая способность выше, чем альфа-частиц, так как они обладают зна­чительно меньшей массой и при равной с альфа-частицами энер­гией имеют меньший заряд. В результате ионизации в некото­рых средах происходят вторичные процессы: люминесценция, фо­тохимические реакции, образование химически активных ради­калов.

Гамма-излучение. Его энергия находится в пределах 0,01—10 МэВ. Проникающая способность гамма-излучения очень высокая и находится в прямой зависимости от энергии.

Рентгеновское излучение — характеризуется очень короткой длиной волны (0,006—2 нм). Важнейшим по свойствам при взаимодействии с веществом является большая проникающая способность при незначительной ионизации среды.

Способностью преобразовывать свою энергию в упругих и не­упругих взаимодействиях с ядрами атомов обладают нейтроны, которые сами не несут на себе электрического заряда. При упру­гих взаимодействиях возникает обычная ионизация вещества. При неупругих — возникает вторичное излучение. В зависимости от кинетической энергии нейтроны разделяются на сверхбыст­рые, быстрые, промежуточные, медленные и тепловые.

Проникающая способность нейтронов существенно зависит от их энергии и состава атомов вещества, с которыми они взаимо­действуют.

Ионизация - образование положительных и отрицательных ионов и свободных электронов из электрически нейтральных атомов и молекул под воздействием излучений.

Для ионизации среды необходима энергия. Энергию излу­чения, которая расходуется на ионизацию, измеряют во внесис­темных единицах, производных от единицы энергии джоуль (Дж), которая называется электрон-вольт (эВ). Энергию в 1 эВ приобретает электрон с зарядом -1 при прохождении уско­ряющей разности потенциалов в 1 В. 1 эВ = 1,6·10^–19 Дж.

Мерой самой ионизации, по определению, является иони­зирующая способность излучения, которая, естественно, долж­на иметь размерность количества электричества, отнесенного к единице массы ионизируемой среды, т.е. кулон, деленный на килограмм (Кл/кг). Таким образом, мерой ионизации, или об­лучения (воздействия ионизирующего излучения на вещество), является показатель, характеризующий величину появившихся под действием излучения зарядов электричества в единице мас­сы вещества. Этот показатель называют экспозиционной дозой, измеряемый в рентгенах (Р).

1 Р – мера экспозиционной дозы ионизирующего излучения, под действием которого в облучаемой среде (1 см³ сухого воз­духа при температуре 0°С и давлении 760 мм рт. ст.) возникает одна электростатическая единица электричества (э.с.е.). 1 э.с.е. определили, когда в нашей стране была принята система еди­ниц СГС, в которой мерой количества электричества была принята 1 э.с.е., эквивалентная 2,08·10⁹ зарядам пар ионов, так как заряд одного иона в системе СГС равен 4,8·10^–10 э.с.е.

После пересчета 1 см³ воздуха в килограммы массы и 1 э.с.е. – в кулоны получим соотношение 1 Р = 2,58·10^–4 Кл/кг.

На генерацию такого количества электричества необходи­мо затратить 0,0088 Дж/кг энергии. Эту величину называют энергетическим эквивалентом 1 рентгена (э.э.р.).

Энергетический эквивалент рентгена можно выразить в ра­дах (рад); 1 э.э.р. = 0,88 рад, или 0,0144 Дж/кг= 1,14 э.э.р. = 1 рад.

Важной характеристикой источника ионизирующего излу­чения является активность источника, равная числу самопро­извольных ядерных превращений в этом источнике за опреде­ленный интервал времени. Единица активности беккерель (Бк), равна 1 ядерному превращению (распаду) за 1 с. Единицу, рав­ную 3,7-10¹⁰ Бк, называют кюри (Ки), что соответствует ак­тивности 1 г радия. На практике используют удельную актив­ность (Бк/кг; Ки/кг), объемную (Бк/л; Ки/л), а также актив­ность, отнесенную к площади (Бк/м²; Ки/км²).

Облучение - процесс поглощения энергии материальным телом от источника излучения.

Основной мерой облучения (вредного воздействия ионизи­рующего излучения) является величина, характеризующая объ­ем поглощенной от источника ионизирующего излучения энер­гии, отнесенной к единице массы облучаемого вещества.

О масштабе поглощения энергии водой от источника в 1 г радия говорит тот факт, что при адиабатическом процессе она в объеме 200 мл за 6 суток нагревается от 0 °С до кипения.

Величину, равную отношению средней энергии, передан­ной ионизирующим излучением веществу в элементарном объ­еме, к массе вещества в этом объеме, называют поглощенной дозой. Единица поглощенной дозы - грей (Гр) - является основ­ной дозиметрической величиной. 1 Гр = 100 рад = 1 Дж/кг.

По локальному признаку и характеру воздействия на чело­века облучения могут быть следующих видов:

общее, или тотальное (всего тела человека);

неравномерное (отдельных частей тела);

острое (части тела человека узконаправленным пучком ио­низирующих облучений);

однократное;

дозированное (строго определенной дозой);

внешнее (от источника, находящегося вне тела человека);

внутреннее (от источника, находящегося внутри тела чело­века).

Биологическое (патологическое) воздействие на человека облучения от различных источников излучений неодинаково.

Поэтому для оценки возможного ущерба здоровью человека от хронического воздействия ионизирующего излучения произ­вольного состава вводится понятие эквивалентной дозы, опре­деляемой как произведение поглощенной дозы на средний ко­эффициент качества (см. ниже).

Единица эквивалентной дозы - зиверт (Зв). 1 Зв = 100 бэр = = 1 Дж/кг. Бэр - внесистемная единица. Расшифровывается как биологический эквивалент рада.

Не следует допускать широко распространенной оши­бки, состоящей в том, что иногда пишут: 1 Р = 0,88 рад. Рентген и рад имеют разные размерности: 3876 Р = 1 Кл/кг; 100 рад = 1 Гр= 1 Дж.

Правильна запись: 1 э.э.р. = 0,88 рад; 114 э.э.р. = 100 рад = = 1 Гр = 1 Дж/кг.

При определении эквивалентной дозы принимается следу­ющий состав мягкой биологической ткани: 10 % водорода; 11 % углерода; 3 % азота; 76 % кислорода по массе.

Коэффициент качества К - коэффициент для учета биоло­гической эффективности разных видов ионизирующих излуче­ний при определении эквивалентной дозы. Значения К, необхо­димые для определения эквивалентной дозы с неизвестным энергетическим составом, представлены в табл. 13.1.

Таблица 13.1

Значения коэффициента качества К для различных видов излучений

Таким образом, последствия облучения человека от двух источников различной природы, но одинаковой ионизирую­щей способности относительно воздуха, т.е. с одинаковыми экспозиционными дозами, например в 1 P, могут различаться в 20 раз. Например, для источников альфа- и гамма-излучений интенсивностью в 1 P эквивалентная доза облучения составит 0,88 рад • 20 = 17,6 бэр = 0,176 Зв для альфа-излучения и 0,88 рад • 1 = 0,88 бэр = 8,8 Зв для гамма-излучения.

Дата добавления: 2015-07-26; просмотров: 358; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!