Радиационная биофизика (ионизирующие излучения) - Кудряшов Ю.Б.
ISBN 5-9221-0388-1
Скачать (прямая ссылка):
Действие ионизирующих излучений на вещество связывают с величиной линейной передачи энергии — ЛПЭ (linear energy transfer, LET), которая определяет величину средних потерь энергии на единицу пути первичной заряженной частицы в пределах объема ее трека. Обычно принимается, что вещество — это вода с плотностью 1 г/см3, и поэтому ЛПЭ измеряется в единицах кэВ/мкм. Таким образом, вводится различие между ЛПЭ н удельными ионизационными потерями энергии частицы, в которых учитывается не только выделенная локально, но н вся энергия, потерянная при прохождении частицей 1 г/см вещества. Характерной величиной ЛПЭ является 0,2 кэВ/мкм — к этой минимальной величине довольно близки ЛПЭ в очень широком диапазоне — для электронов всех энергий н фотонов выше 0.5 МэВ.
Еще одно различие: по мере прохождения частиц вглубь среды их энергия изменяется как бы непрерывно, то есть часто теряется малыми порциями за счет ионизации атомов среды.
Иначе происходит изменение энергии фотонов и нейтронов — это более редкие события, обычно с большой передачей энергии сразу, без образования треков, и проследить, как меняется энергия частицы, становится трудно. Поэтому к ним вообще не применяется понятие ионизационных потерь энергии, а говорить об ЛПЭ фотонов или нейтронов можно всегда, это практически удобно. В этом и заключается причина, почему радиационная физика перешла на «язык ЛПЭ» (линейных передач энергии).
3. Международная система единиц СИ
37
Когда говорят просто об удельных потерях энергии частицы (—dE/dx; знак минус часто не ставится), то обычно подразумевают, что это «ионизационные потери», хотя лучше всего это уточнять. Тормозная способность вещества, как правило, численно имеет то же самое значение, но в принципе она должна объединять все виды потерь энергии, в том числе на ядерные превращения частиц. Строго говоря, необходимо указывать, что рассматривается, допустим, тормозная способность среды относительно процесса ионизации и возбуждения электронами, и тогда недостаточно строгое применение термина устраняется [56].
При делении линейных потерь энергии на плотность вещества р получаем значение (—dE/dx)/p, которое не зависит от плотности. Эту величину тоже можно называть тормозной способностью вещества, или даже ЛПЭ, и тогда она измеряется в МэВ/см2 ¦ г"1. Как видно из определения, величина ЛПЭ характеризует распределение энергии, переданной веществу, вдоль трека частицы. Зная ЛПЭ, легко определить среднее число ионов, образованных на единицу пути частицы. Для этого достаточно разделить значение ЛПЭ на величину энергии, необходимой для образования одной пары ионов (W). Отношение L/W называют линейной плотностью ионизации (ЛПИ).
Точное значение W тканей определить трудно. Для газов значение W было измерено многими исследователями, оно составляет около 34 эВ. Для приблизительной оценки плотности ионизации в конденсированных системах обычно используют соотношение:
ЛПИ = ЛПЭ/34 (пар ионов на мкм пути), (1.1)
(здесь ЛПЭ в эВ/мкм). Чем выше значение ЛПЭ, тем больше энергии теряет частица на единицу пути, тем плотнее распределены создаваемые ею ионы вдоль трека.
3. Международная система единиц СИ
В I960 г. на Генеральной конференции по мерам и весам в Париже принята Международная система единиц измерения (Systerae International, сокращенно SI, или Система Интернациональная — СИ). В СССР она введена в 1963 г. в качестве государственного стандарта (ГОСТ). В научно-технической литературе системные и внесистемные единицы измерения встречаются и сейчас, поэтому мы приводим и те и другие, а также будем приводить соотношения между ними. Кроме обычных единиц удобно употреблять кратные или дольные их значения (табл. 1.1).
Для оценки эффективности действия ионизирующих излучений на физический или биологический объект принято учитывать:
- активность нуклида в радиоактивном источнике,
- экспозиционную дозу (дозу излучения), когда речь идет о поглощении ионизирующего излучения в воздухе.
38 Гл. I. Ионизирующие излучения, их характеристика, дозиметрия
- поглощенную дозу (дозу облучения), при поглощении энергии излучения в облучаемом объекте.
Таблица 1.1. Множители и приставки для образования десятичных кратных и дольных единиц и их обозначения
Множи При- Обозначение
рус между-
ское нар.
ю18 экса Э Е
ю15 пета П Р
1012 тера Т Т
109 гига Г G
10е мега м М
103 кило к к
102 гекто г h
101 дека да da
10"1 деци д d
1<Га санти с с
иг3 МИЛЛИ м m
1<Гв микро мк М
10“® нано н n
10-12 пико п Р
10-15 фемто ф f
ю-18 аггто а а
4. Единицы активности радионуклидов и доз радиации
4.1. Активность радионуклида
Количество радиоактивного вещества определяется не только его
массой (в миллиграммах, граммах и т.д.), но и активностью, т. е. коли-
