ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ С ВЕЩЕСТВОМ Структура атома

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ С ВЕЩЕСТВОМ.

Структура атома

Основные виды ионизирующих излучений Фотонное: Корпускулярное: • рентгеновское • γ-излучение • α – частицы • β- – электроны • β+ – позитроны • p – протоны • n – нейтроны • заряженные ионы

Характеристики взаимодействий заряженных частиц с веществом 1. Линейная плотность ионизации i – отношение числа dn ионов одного знака, образованных заряженной ионизирующей частицей на элементарном пути dl, к длине этого пути: Зависимость от расстояния линейной плотности ионизации воздуха α-частицей

Характеристики взаимодействий заряженных частиц с веществом 2. Средний линейный пробег заряженной частицы R - среднее значение расстояния между началом и концом пробега заряженной частицы в данном веществе. Средний линейный пробег частицы зависит от вида частицы, её энергии и вещества. Например, для α–частицы • в воздухе – несколько см • в жидкостях и живом организме – 10 -100 мкм

Характеристики взаимодействий заряженных частиц с веществом 3. Линейная тормозная способность вещества S - отношение энергии теряемой заряженной ионизирующей частицей при прохождении элементарного пути dl в веществе к длине этого пути. Энергия ионизации 1 молекулы ≈34 э. В , подставляя в формулу для S, получим S = 70 -270 Мэ. В/м

Фотонное излучение Действие: • Когерентное рассеяние • Некогерентное рассеяние • Фотоэффект • Образование пар электрон-позитрон • Фотоядерные реакции

Когерентное рассеяние Рентгеновское излучение Фотоэффект Некогерентное рассеяние γ-излучение Образование пар электрон-позитрон Фотоядерные реакции

Когерентное рассеяние Рассеяние без изменения энергии кванта электромагнитного излучения. Наблюдается при Используется в рентгеноструктурном анализе; меняется направление распространения излучения; биологического действия не оказывает. до взаимодействия после взаимодействия

Когерентное рассеяние Рассеяние без изменения энергии кванта электромагнитного излучения Наблюдается при Используется в рентгеноструктурном анализе; меняется направление распространения излучения; биологического действия не оказывает.

Фотоэффект Наблюдается при до взаимодействия после взаимодействия

Фотоэффект Ион

Некогерентное рассеяние (эффект Комптона) Рассеяние при котором уменьшается энергия кванта электромагнитного излучения. Наблюдается при до взаимодействия после взаимодействия

Некогерентное рассеяние (эффект Комптона) Рассеяние при котором уменьшается энергия кванта электромагнитного излучения. Наблюдается при Ион

Образование пар электрон-позитрон При энергии γ кванта больше суммарной энергии покоя позитрона и электрона, взаимодействие γ-излучения с атомами вещества приводит к появлению пары электронпозитрон.

Фотоядерные реакции – поглощение атомными ядрами γ-квантов с испусканием протонов, нейтронов или более сложных частиц. Наблюдается при E – энергия связи нуклонов в ядре.

Взаимодействие потока нейтронов с веществом Нейтрон – незаряженная частица, входящая в состав ядра, с массой примерно равной массе протона. При прохождении через среду потока нейтронов ионизация обусловлена вторичными заряженными частицами, возникающими при взаимодействии нейтронов со средой. Ионизация сильно зависит от энергии нейтронов и состава поглощающего вещества. Свободный нейтрон – нестабильная частица, вследствие сильного поглощения ядрами. Время существования в веществе порядка микросекунд. γ-излучение ДО РЕАКЦИИ ПОСЛЕ

Закон ослабления ионизирующего излучения μ – линейный коэффициент ослабления. Рентгеновское излучение: x – толщина слоя вещества из-за когерентного рассеяния γ-излучение: из-за некогерентного рассеяния из-за фотоэффекта образование пар электрон -позитрон

Биофизическое действие ионизирующих излучений Взаимодействие с молекулами воды: - радиолиз воды Взаимодействие с молекулами органических соединений:

Биологическое воздействие ИИ на человека Прямое действие заключается в изменении ядер и хромосом клеток человека (может появиться потомство предсказать вид и состояние которого очень трудно). При облучении клетка или погибает или меняет свою структуру. Если погибает малое количество клеток, то организм их компенсирует. Если изменяется структура, то это изменение передается по наследству. Непрямое действие заключается в ионизации молекул воды, входящей в состав биологической ткани (на 70% - 80% организм человека состоит из воды). При ионизации молекулы воды возбуждаются и распадаются Н 2 О>Н + ОН Гидроксильные группы соединяются и дают перекись водорода. он + он->н 2 О 2 Перекись водорода активна и окисляет различные элементы ткани.

Биологическое воздействие ИИ зависит от: • дозы облучения: • мощности дозы; • вида ИИ т. к. разные ИИ имеют различную проникающую способность; • возраста (дети более восприимчивы); • чувствительности организма к ИИ. Например, смертельная доза для мышей - 500 Бэр, для кроликов 1200 Бэр, для лягушек - 5000 Бэр, для клопов - 10000 Бэр.