Основы общей и сельско-хозяйственной радиобилогии - Гудков И.Н.
ISBN 5-7987-0005-4
Скачать (прямая ссылка):
Альфа-частицы — это ядра атомов гелия с двумя элементарными положительными электрическими зарядами, состоящие из двух протонов и двух нейтронов. Соответственно электрический положительный заряд такой частицы по абсолютной величине превышает в два раза заряд электрона, а атомная масса покоя равна 4,004. Масса покоя альфа-частицы составляет 6,66- ICh24 г.
Дейтроны — ядра атомов изотопа водорода дейтерия (тяжелого водорода). Это самая простейшая в природе ядерная система, состоящая всего из двух частиц — протона и нейтрона, связанных между собой внутриядерными силами.
Механизм взаимодействия заряженных корпускулярных частиц с веществом одинаков — при прохождении через него они теряют свою энергию, вызывая ионизацию и возбуждение атомов. В зависимости от знака заряда частицы испытывают электростатическое взаимодействие с частицами вещества и могут изменять направление движения. Однако это влияние на тяжелые частицы невелико, и их траектория в веществе практически прямолинейна. Путь же легких частиц, как правило, носит изломанный характер. При этом быстро уменьшается их энергия и скорость, но значительно медленнее, чем тяжелых заряженных частиц.
К незаряженным корпускулярным ионизирующим излучениям в первую очередь относятся нейтроны — нейтральные, т. е. не обладающие электрическим зарядом
элементарные частицы с массой, незначительно превышающей массу протона. Нейтроны относятся к классу сильно взаимодействующих частиц (адронов), и в отличие от заряженных частиц они легко проникают вглубь атомов и, достигая ядер, поглощаются либо рассеиваются на них. При поглощении нейтронов атомные ядра становятся неустойчивыми и, распадаясь, испускают протоны, альфа-частицы и гамма-излучение — приобретают так называемую «наведенную радиоактивность».
В зависимости от энергии нейтронов принята следующая их условная классификация: ультрахолодные нейтроны (до 10~7 эВ), очень холодные (10~7—10~4 эВ), холодные (10-4—5-10^3 эВ), тепловые (5-10-3—0,5 эВ), резонансные (0,5—104 эВ), промежуточные (104—105 эВ), быстрые (105—108 эВ), высокоэнергетичные (108— 1010эВ) и релятивистские нейтроны (более 1010 эВ). Все нейтроны с энергией до 105 эВ объединяют под общим названием — медленные нейтроны. Наибольшее практическое значение в радиобиологических работах имеют быстрые нейтроны.
Как видим, ионизация атомов и молекул может вызываться различными типами излучений. И совершенно очевидно, что в зависимости от их энергии, массы, заряда и скорости различным будет и взаимодействие с веществом.
2.3. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ
С ВЕЩЕСТВОМ
Проникающая способность ионизирующих излучений, т. е. глубина их проникновения в вещество, зависит не только от перечисленных выше их характеристик, но и от состава и плотности облучаемого вещества. Она минимальна в материалах, обладающих высокой плотностью, подобных бетону, стали, свинцу, которые обычно используют в качестве защиты от излучений, и максимальна в воздухе (имеются в виду естественные компоненты среды).
Проникая в вещество, ядерные излучения вступают во взаимодействие с его атомами и молекулами по вышеописанным путям фотоэлектрического поглощения, комптоновского рассеяния электрическими полями, поглощения ядрами, отталкивания от них и другими. При этом основная часть энергии расходуется на возбуждение электронов, ионизацию атомов и молекул вещества, пре-
3. Линейные коэффициенты ослабления гамма-излучения (по
В. Ф. Козлову, 1987)
Энергия, МэВ
Вещество или Плотность, 1 1 , 3
материал г/см8 1
Воздух 0,0013 0,00008 0,00006 0,00004
Древесина 0,77 0,0521 0,0293 0,0203
(дуб)
Парафин 0,89 0,0646 0,0360 0,0246
Каучук 0,915 0,0662 0,0370 0,0254
Ткаии человека 1,0 0,0699 0,0393 0,0274
Вода 1,0 0,07 0,05 0,04
Кирпич 1,78 0,113 0,0646 0,0473
Углерод 2,25 0,143 0,0801 0,0590
Бетон 2,4 0,154 0,0878 0,0646
Алюминий 2,7 0,16 0,12 0,09
Сталь 7,83 0,460 0,276 0,234
Свинец 11,34 0,77 0,51 0,47
образуясь в кинетическую энергию вторичных электронов и энергию вторичного электромагнитного излучения.
Следует подчеркнуть, если корпускулярное излучение непосредственно само вызывает ионизацию, то электромагнитное — косвенно, так как ионизирующие частицы при облучении рентгеновским или гамма-излучением возникают лишь при взаимодействии их фотонов с веществом.
Электромагнитные излучения проникают в вещество, в том числе и в живую ткань, очень глубоко. Более того, каким бы плотным ни было вещество, какой бы ни была его толщина, поглотить полностью фотоны теоретически нельзя. Их можно лишь ослабить. В радиобиологии существует понятие линейного коэффициента ослабления электромагнитного излучения, который представляет собой величину относительного его уменьшения после прохождения слоя вещества толщиной в 1 см. В таблице 3 приведены значения этого коэффициента при прохождении гамма-излучения трех разных энергий через некоторые вещества и материалы. Как видим, его величина прямо пропорциональна плотности вещества или материала и обратно пропорциональна энергии излучения. Поэтому, зная эти показатели, нетрудно его рассчитать.
