Линейные потери энергии и их зависимость от заряда и скорости частицы и плотности вещества
Поможем в ✍️ написании учебной работы
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Линейная потеря энергии (ЛПЭ) — это параметр, определяющий качество ионизирующего излучения; характеризует энергию, теряемую ионизирующей частицей или квантом электромагнитного излучения на единице пути в облучаемой среде.

Измеряется в килоэлектронвольтах на микрон (кэв/мк). За некоторыми исключениями, чем больше ЛПЭ излучения, тем больше его биологическая эффективность. В практике радиационной защиты значения ЛПЭ в воде используют для определения фактора качества (ФК) рассматриваемого излучения по таблице, рекомендованной Международной комиссией по радиологическим единицам и измерениям.

Соотношения ЛПЭ — ФК (кэв/мк в воде)

ЛПЭ ФК
3,5 или ниже 1
3,5—7,0 1—2
7,0—23,0 2—5
23,0—53,0 5—10
53,0—175,0 10—20

линейная плотность ионизации - линейнаяплотность ионизации (ЛПИ) -- число пар ионов, образующихся в месте прохождения заряженной частицы из расчета на единицу ее пробега в среде; используется для характеристики ионизирующего излучения.

 

Т.е. ионизационные потери зависят от:

1) свойств среды (плотности вещества, или числа электронов в единицу объема)

2) скорости и заряда пролетающей частицы. зависимость от среднего ионизационного потенциала логарифмическая, т.е. довольно слабая.

Таким образом, для частиц одинаковой энергии полная ионизация будет одинакова, но плотность ионизации для бета-частиц значительно меньше, чем для альфа-частиц

Величина энергии, которую теряют бета-частица на еденице длины пути, намного меньше, чем для альфа-частицы и поэтому пробег бета-частиц в веществе значительно больше.

9. Радиационные потери энергии (связь с энергией и массой частицы и с атомным номером вещества). Пробег заряженных частиц в разных материалах.

Уменьшение Е кин заряженных частиц в процессе взаимодействия с электрическим полем ядра- рад. потери Е.

Для е- до нес-х МэВ, для α-частиц и протонов с Е- до нес-х десятков МэВ основными явл-ся ионизационные потери Е, т.е. потери Е на ионизацию и возбуждение атомов среды. В процессе ионизации обр-ся пара ионов. Е, требуемая для обр-я 1 пары ионов в воздухе равна 35 МэВ для α-частицы и 34 МэВ для β-частиц. По мере прохождения ч/з в-во Е частиц уменьшается. Ионизация заканчивается, когда Е ионизирующей частицы становится ниже порога работы (34 МэВ). α-частица присоединяет 2 е, превращается в атом гелия, β-частица (е) становится е среды.

Число пар ионов, образованное заряж. частицами на своем пути ч/з в-во- полная ионизация.

Ионизационные потери зависят от: 1) св-в среды (плотности в-ва, или числа электронов в единице объема), 2) скорости и заряда пролетающей частицы, зав-ть от ср ионизационного потенциала логарифмическая, т.е. слабая.

Особенности передачи Е заряженной частицы в-ва: 1) чем медленнее частица, тем более длительное время продолжается ее возмущающее действие на атомы в-ва, 2) влияние заряж. частицы тем сильнее, чем больше ее заряд. При увеличение заряда частицы увеличивается ЛПИ (линейная плотность ионизации) и ЛПЭ (линейная передача энергии). Е движущейся заряж. частицы расходуется на ионизацию и возбуждение атомов, теряется в процессе неупорядоченноготорможения и ее пробег в в-ве ограничен. Чем больше ЛПЭ и ЛПИ, тем меньше длина пробега частиц одной Е. По мере прохождения частицы ч/з в-во ее Е снижается, а с уменьшением Е возрастает ЛПЭ, то в конце пробега создается наибольшая плотность ионизации, поглощается наибольшая доза ее Е, формируется пик Брега. Пик Брега исп-ся при лучевой терапии опухолей. Зная Е заряж. частицы, можно подать так облучение заряж. частицами, чтобы самая большая доза пришлась на ткань опухоли, не повреждая здоровые ткани. 3) масса заряж. частицы не влияет на уровень ее воздействия на электронную оболочку.

 

Число пар ионов, образованное заряженными частицами на своем пути через вещ-во наз-ся полной ионизацией. Величина ионизац-х потерь энергией частицей на единице пути (линейная потеря энергии dE/dx), из определения формулы Бора выводим: - dE/dx~ne, (Ze)2, f(b)

Т.е. ионизационные потери зависят от:

1) свойств среды (плотности вещества, или числа электронов в единицу объема)

2) скорости и заряда пролетающей частицы. зависимость от среднего ионизационного потенциала логарифмическая, т.е. довольно слабая.

Таким образом, для частиц одинаковой энергии полная ионизация будет одинакова, но плотность ионизации для бета-частиц значительно меньше, чем для альфа-частиц

Величина энергии, которую теряют бета-частица на еденице длины пути, намного меньше, чем для альфа-частицы и поэтому пробег бета-частиц в веществе значительно больше.

 

Стадии воздействия ионизирующего излучения

В действии ионизирующих излучений на биологический объект выделяют несколько стадий.

В стадии физических процессов образуются ионизированные и возбужденные атомы и молекулы, случайным образом распределенные в веществе, поскольку вероятность поглощения энергии тем или иным атомом, из которых построены биологические молекулы, практически одинакова.

На стадии физико-химических явлений поглощенная энергия мигрирует по макромолекулярным структурам и распределяется между отдельными биомолекулами, что сопровождается разрывами химических связей там, где эти связи менее прочны. Разрывы химических связей приводят к образованию свободных радикалов, отличающихся очень высокой химической активностью.

Во время химической стадии образовавшиеся свободные радикалы вступают в химические реакции, как между собой, так и с другими молекулами.

Названные эффекты могут быть следствием поглощения энергии излучения самими макромолекулами белков, нуклеопротеидов, структурами внутриклеточных мембран. В этом случае говорят о прямом действии излучения. Энергия излучения может также поглощаться молекулами воды, которые подвергаются радиолизу. Повреждение биомолекул химически высокоактивными продуктами радиолиза воды называютнепрямым действием излучения.

Рассмотренные стадии в действии излучений получили наименованиепервичных. Биологическая стадия, сущность которой составляют вторичные, так называемые радиобиологическиеэффекты, занимает значительно большее время и продолжается иногда в течение всей жизни (табл. 5).

Дата: 2018-12-21, просмотров: 1298.