Riscul efectelor stocastice de iradiere a corpului uman nu depinde numai de doza echivalentă, dar și pe radiosensibilitatea țesuturilor sau organelor expuse. Amploarea expunerii la radiații ionizante, utilizată ca o măsură a riscului de apariție a unor efecte pe termen lung ale radiațiilor tuturor corpului uman și a organelor sale în conformitate cu radiosensibilitate lor, numită doza efectivă (E). E este suma produselor cu doze echivalente în țesuturi și organe ale corpului la coeficienții de ponderare corespunzători și este exprimată prin relația:
,
unde HT este doza echivalentă în țesutul sau organul T; WT este un factor de ponderare pentru un organ sau un țesut T.
Sistemul eficient al unității de doză este sievert (Sv, Sv); o unitate extra-sistem este un rem. Un Sv este de 100 rem (Tabelul 1-4).
Coeficienții de ponderare pentru țesuturi și organe în calcularea dozei efective (WT)
Fabric sau organ
Fabric sau organ
Măduvă roșie
Celule de suprafețe osoase
* „Altele“ include glandele suprarenale, creier, departamentul respirator extratoracice, intestin subțire, rinichi, mușchi, pancreas, splina, timusul și uter.
Relația dintre unitățile de dozare sistemice și non-sistemice
Valoarea și simbolul acesteia
Doza de expunere, X
1 C / kg = 3,88 ∙ 10 3 P
1 P = 2,58 ∙ 10 -4 C / kg
Doza absorbită, D
Doza echivalentă, H
Doza efectivă, E
Datele colective sunt folosite pentru a evalua efectele iradierii unui grup de oameni:
a) doza echivalentă colectivă (ST) în țesutul T este utilizată pentru a exprima iradierea totală a unui anumit țesut sau organ într-un grup de indivizi; este egal cu produsul numărului de persoane iradiate cu doza medie echivalentă în organ sau țesut;
b) doza efectivă colectivă (S) se referă la populația iradiată ca întreg; este egal cu produsul dozei efective medii pe numărul de persoane din grupul iradiat.
La determinarea echivalentului colectiv și a dozelor colective efective, timpul de administrare a dozei nu este indicat. Prin urmare, atunci când se calculează dozele colective, trebuie să existe întotdeauna o indicație clară a intervalului de timp și a grupului de persoane pentru care sa efectuat calculul.
Doza colectivă este utilizată pentru evaluarea încărcării prin radiație a unei populații și a riscului efectelor stochastice ale radiațiilor ionizante. Unitățile de doze colective sunt om-sievert și om-rem.
Valoarea dozei colective împărțită la numărul de membri ai grupului iradiat se numește "doză per caput" (Sv).
Densitatea liniară de ionizare (ionizarea specifică) este numărul de perechi de ioni formate de o particulă încărcată pe micrometru a căii în materie.
Transferul de energie liniar (LET) este energia medie pierdută de o particulă încărcată pe unitatea de lungime a căii sale în materie. Pentru unitatea de măsură, luați kiloelectron-volți pe micrometru de cale (keV / μm). Pentru tipurile de radiații neutre din punct de vedere electric, nu se aplică LET, ci se folosește valoarea LET a particulelor încărcate secundar formate în material. În funcție de LET, toate emisiile sunt împărțite în rareori ionizatoare (LET <10 кэВ/мкм) и плотноионизирующие (ЛПЭ> 10 keV / μm) (valoarea limită este de 10 keV / μm). Rareori, radiațiile ionizante includ radiația beta, gamma și radiația X, iar radiația alfa și neutronul este dens ionizantă. LET de particule încărcate crește odată cu scăderea vitezei lor, prin urmare, la sfârșitul ciclului, eliberarea energiei de către particula încărcată este maximă.
Astfel, mecanismele fizice prin care particulele provoacă ionizarea atomilor sunt diferite și depind de tipul de particule și de energia lor.
Să luăm în considerare caracteristicile interacțiunii cu materia de diferite tipuri de radiații.
Graficul care reflectă dependența LET de radiația alfa pe calea traversată în material se numește curba Bragg.
Această caracteristică a interacțiunii este utilizată în tratamentul tumorilor, deoarece vă permite să concentrați energia semnificativă la adâncimea țesutului afectat, cu o dispersare minimă în țesuturile sănătoase. Traiectoriile particulelor alfa din materie sunt rectiliniare, datorită masei lor mari. Kilometrajul în aer este de câțiva centimetri, în lichide și țesuturi biologice - de la 10 la 100 de microni. În ciuda adâncimii mici de penetrare a particulelor alfa în țesutul viu, efectul lor distructiv este foarte semnificativ din cauza capacității mari de ionizare. Orice material dens de grosime chiar nesemnificativă, de exemplu o foaie de hârtie, poate servi ca o protecție elementară împotriva radiației externe .
Radiația beta este un flux de particule . Radiația beta are o capacitate de ionizare mai scăzută decât radiația . Particula beta formează câteva duzini de perechi de ioni pe micrometru de domeniu în materie. Mai mult decât atât, pe lângă ionizarea datorată decelerării electronilor din materie (în special într-o substanță constând din atomi cu un număr mare atomic), apar raze X de tip bremsstrahlung. Cu cât este mai mare energia radiațiilor, cu atât mai severă este brassstrahlung. Această proprietate a fluxului de electroni este folosită în tuburile cu raze X. Din cauza masei mici a particulei , atunci când se deplasează în materie, ele se abat de la unghiuri mari, astfel încât traiectoria lor este foarte tulburătoare. Puterea de penetrare a particulelor în aer este măsurată în metri, iar în țesutul biologic este de câțiva centimetri. Protecția elementară împotriva -emițătorilor este un strat subțire de metal ușor (folie de aluminiu).
Gama radiațiilor este un flux de -quanta și este una dintre cele mai penetrante. Puterea sa penetrantă depinde atât de energia quanței , cât și de proprietățile substanței. În procesul de trecere printr-o substanță -cuante (fotoni) interacționează cu electronii atomici, un câmp electric al nucleului, precum neutronii și protonii din structura nucleara. Ca urmare a acestor interacțiuni sunt slăbite densitatea fluxului datorită imprastiere -cuante și atomii lor mediu de transfer de energie. Gama quanta se referă la radiațiile ionizante indirecte. În ceea ce privește emisia unui foton pentru a vorbi despre drumul liber este incorectă, deoarece, oricare ar fi grosimea mediului, această radiație nu este complet absorbit, dar numai slăbit în nici un anumit număr de ori. Atenuarea raze gamma în materia se datorează interacțiunii dintre diferite efecte: efectul fotoelectric, efectul Compton, efectul împerecheați „electron-pozitron“.
În absorbția fotoelectrică (efect fotoelectric) fotonii (-quanta) transferă complet energia lor la electronii orbitalilor interni ai atomului. În acest caz, fotonul este absorbit și energia sa, egală cu energia cochiliei (orbitale), este folosită pentru a detașa electronul și pentru a comunica energia cinetică cu acesta. Ca rezultat, electronul scapă din câmpul atomului și apoi ionizează substanța (Figurile 1-7).
Locul fotoelectronului emise ocupă un alt electron dintr-o orbitală mai mare, care este însoțită de emisia de radiații X cu caracteristici energetice scăzute sau electroni Auger. Cu cât energia de legare a unui electron este mai mare, cu atât este mai aproape de nucleu, cu atât mai mare este probabilitatea transferării către el a întregii energii a quantumului. Din același motiv, pe măsură ce crește numărul unui element sau crește încărcătura acestuia, probabilitatea ca efectul fotoelectric să crească. Este evident, în același timp, că, odată cu creșterea energiei radiațiilor, aceasta scade rapid.
Aspectul efectului foto este cel mai caracteristic pentru radiația soft (până la 0,5 MeV). Având în vedere faptul că pentru țesuturile biologice energia de scoatere a unui electron nu depășește 0,5 MeV, putem spune că acest efect este cel mai probabil atunci când absorbi radiația soft .
Electronul scos din aer produce ionizare în viitor. Apoi fotonul secundar poate suporta din nou efectul Compton, etc. Acest efect este cel mai probabil la o energie de -quanta de 0,5-1 MeV.
Formarea unei perechi de electroni-pozitroni este posibilă doar la o energie semnificativă a cuantumului (> 1 MeV). Un astfel de cuantum interacționează cu nucleul atomic, iar în câmpul său se transformă într-o pereche de particule - un electron și un pozitron (figura 1-9).
Aceste particule ulterior ionizează. Pozitronul, întâlnit pe calea unui electron, se poate conecta cu el și se transformă în 2 fotoni (efectul anihilării). Fotonii care rezultă sunt absorbiți de mediu ca urmare a efectului Compton sau a efectului fotoelectric.
Radiația neutronică este un flux neutronic. Neutronii nu au o sarcină, așa că pătrund în interiorul atomilor fără interferențe, interacționând direct cu nucleele. Sunt posibile următoarele efecte de interacțiune:
absorbție (captarea radiațiilor).
În dispersia elastică, neutronul transferă o parte din energia lui către nucleu și deviază de la direcția inițială (fig.1-10). Nucleul cu care interacționează neutronul (așa-numitul nucleu de recul) începe să se miște și să ionizeze alți atomi și molecule.
În împrăștierea inelastică a energiei cinetice a neutronului este cheltuită pe, nuclee de recul de excitație, care apoi trece într-o stare stabilă, care emit raze gamma (fig. 1-11).
În consecință, ca rezultat al captării radiațiilor, multe substanțe devin radioactive prin formarea așa-numitei activități "induse". Acest efect este cel mai tipic pentru neutronii lenți. Cea mai bună absorbție a neutronilor lenți este cadmiul și borul.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: