Взаимодействие ионизирующего излучения с веществом

Поток a - частиц возникает при α - распаде ряда тяжелых нуклидов, например:

Свободный пробег a - частиц чрезвычайно мал: так частицы с энергией 0,05 МэВ имеют пробег в воздухе 0,6 мм, а с энергией 5 МэВ - 35 мм. В биологической ткани их пробег в 1000 раз меньше. С веществом a - частицы взаимодействуют следующим образом:

1. Упругое рассеяние, происходящее за счет взаимодействия с электрическим полем ядра. Ядра легких элементов получают ускорение, которое может приводить к потере электрона с внешней оболочки. Это взаимодействие для a - частиц вносит исчезающей малый вклад в ионизацию.

2. Неупругое рассеяние, происходящее за счет взаимодействия с электронами атома. За счет обмена энергиями, электроны атома могут быть сорваны с орбиты.

3. Неупругое взаимодействие, происходящее за счет торможения a - частицы в электрическом поле тяжелого ядра, что приводит к тормозному излучению электромагнитных квантов (рентгеновское и g - излучения). Неупругие рассеивания лежат в основе ионизация вещества.

b - излучение сопровождает распад большинства радионуклидов. Для потока свободных электронов (позитронов) характерны те же взаимодействия с атомами, что и для a - частиц, с той разницей, что вклад упругого рассеяния β частиц в ионизации молекул вещества значительно более заметен. Основную роль в ионизации молекул вещества играет тормозное излучение электронов высоких энергий в электрическом поле ядер. Пробег b - частиц в воздухе значительно больше: так электроны с энергией 6 МэВ пробегают в воздухе до 200 м, а в биологической ткани лишь 20мм.

Взаимодействие g - квантов с анергией от 0,02 до 10 МэВ сводится к фотоэффекту, Комптон - эффекту и образованию электрон-позитронных пар.

При взаимодействии g - кванта с низким уровнем энергии (менее 0,1 МэВ) с орбитальным электроном происходит передача всей энергии кванта электрону, в результате чего электрон покидает орбиту. При более высокой энергии g - кванта, такое взаимодействие приводит к тому, что электрону передается только часть, энергии, достаточной для того, чтобы выбить электрон с орбиты. Образование электрон-позитронных пар возможно только для высокоэнергетических квантов (свыше 1,02 МэВ) в электрическом поле ядра. Свободный пробег g - лучей в воздухе составляет тысячи метров.

Для простых химических веществ и неорганических соединений прекращение ионизирующего облучения сопровождается также процессом рекомбинации - и атомы, и молекулы приходят в равновесие.

Сложнее взаимодействие ионизирующего излучения с белковыми молекулами организма. Их ионизация сопровождается разрушением белковых молекул, строение которых насчитывает до 2 тыс. атомов водорода, кислорода, углерода и др. Разрушенная белковая молекула не восстанавливается. Но еще более сильным влияющим фактором является радиолиз воды с образованием ионов Н и ОН. Эти ионы рекомбинируют с образованием сильнейших окислителей Н₂О₂ и НО₂ (перекиси водорода и гидратного оксида). Радиолиз вода нарушает обмен веществ, работу лимфатических узлов, желез внутренней секреции, кроветворных органов. Уже при умеренном облучении организма уровень лейкоцитов в крови снижается, а РОЭ растет.

Разрушение белковых молекул может привести к искажению их генетического, кода и появлению раковых клеток. Облучение вызывает мутацию, т.е. генетические изменения у потомства.

После однократного облучения организма человека, на четвертый день, начинается снижение уровня радиационных поражений таким образом, что этот уровень опускается до 10% от исходного и дальше не снижается. Это - остаточная доза радиации. Очевидно, что радиационные поражения организма будут определяться энергией ионизирующего излучения, поглощенной организмом, а также количеством ионов, которые образуются в организме.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: