5.Проанализировать сравнительные характеристики, описывающие взаимо¬действие альфа-,

бета- и гамма-излучения с веществом, с точки зрения радиологического воздействия на организм человека.

3 процесса взаимодействия:

А) Ионизационные (потери на ионизацию и взаимодействие);

Б) Потери на тормозное излучение;

В) Потери на излучение Черенкова-Вавилова.

Альфа-частицы, бета-частицы, выброшенные из ядра, обладают значительной кинетической энергией и, воздействуя на вещество производят его ионизацию и проникают на определенную глубину. Взаимодействуя с веществом, они теряют эту энергию, в основном, в результате упругих взаимодействий с ядрами атомов или электронами, отдавая им всю или часть своей энергии, вызывая ионизацию или возбуждение атомов. Ионизация и проникновение на определенную глубину имеют принципиальное значение для оценки воздействия ионизирующего излучения на биологическую ткань различных видов излучений.

Результаты взаимодействия ионизирующего излучения с веществом зависят: от массы, заряда потока частиц и их энергий; от вида фотонов и их энергий; от типа и плотности вещества; от значения энергий внутримолекулярных сил облучаемого вещества.

Эффект Вавилова-Черенко́ва — свечение, вызываемое в прозрачной среде заряженной частицей, которая движется со скоростью, превышающей фазовую скорость распространения света в этой среде.

Гамма-излучение. Взаимодействие гамма-квантов с веществом может сопровождаться фотоэффектом, комптоновским рассеянием и образованием электрон-позитронных пар. Вид эффекта зависит от энергии гамма-кванта: Е_к = h_н - Е_и,

где: h - постоянная Планка; н - частота излучения; Е_и - энергия ионизации соответствующей атомной оболочки (энергия связи выбитого электрона из атома).

Фотоэффект – гамма-квант, который попадает в поле атома, поглощается, при этом из атома вылетает 1 электрон.

µ = τ×σ×χ

τ – часть коэффициента ослабления, связанная с фотоэффектом

Комптон-эффект – гамма-квант взаимодействует с оболочкой и энергия гамма-излучения переходит в бета-излучение

σ – часть коэффициента ослабления, обусловленная комптон-эффектом.

Эффект генерации электрон-позитронных пар – гамма-квант распадается на электрон и позитрон.

Выбитый электрон называется фотоэлектроном. В результате его отрыва в атоме появляется свободный уровень, который заполняется одним из наружных электронов. При этом, либо испускается вторичное мягкое характеристическое излучение (процесс флюоресценции), либо энергия передается одному из электронов, который покидает атом (электрон Оже). Флюоресцентное излучение наблюдают в материалах с большим атомным номером. В материалах с низким атомным номером преобладает образование электронов Оже. Вероятность фотоэффекта увеличивается с ростом атомного номера материала и уменьшается с ростом энергии фотона.

С ростом энергии гамма-квантов явление фотоэффекта становится все меньше, а при энергии 100-200 кэВ начинает преобладать Комптон эффект:

σ= k×N×Z²(E-1,02)

N – число атомов в см³

E – энергия кванта в МЭв;

Z – атомный номер поглотителя.

б.Дать определения и примеры использования следующих величин:

физического периода пролураспада, биологического периода полувыведения и эффективного периода полураспада изотопов и коэффициентов активность/доза (Зв/Бк)

Период полураспада (с) - промежуток времени, в течение которого количество радиоактивных ядер в среднем уменьшается (распадается) вдвое.

Рассмотрим закон радиоактивного распада.

который означает, что число распадов , произошедшее за короткий интервал времени , пропорционален числу атомов в образце , где  — постоянная распада, которая характеризует вероятность радиоактивного распада за единицу времени и имеющая размерность с⁻¹

Решение этого дифференциального уравнения имеет вид:

,

где  — начальное число атомов, то есть число атомов для .

Период полураспада – временная характеристика распада.

Связь этой величины с постоянной распада можно вывести из соотношения, откуда:

, откуда

Где т – среднее время жизни (другая характеристика распада).

Биологический период полувыведения в радиологии - промежуток времени, за который половина радиоактивного вещества, содержащегося в организме или в отдельном органе, выводится за счет обменных процессов.

m(t) = m₀e^-bt

Тб = ln2/b

Эффективный периода полураспада – время, в течение которого исходное количество радионуклида уменьшится вдвое. Эффективный период полувыведения долгоживущих изотопов определяется в основном биологическим периодом полувыведения, короткоживущих – периодом полураспада.

Дозовые коэффициенты для пищевого поступления радионуклидов цезия и стронция в организм детей и взрослых, мЗв/Бк

Возраст (на момент выпадений)	Радионуклид
	^90 Sr	^134С s	^137С s
< 18 лет (дети)	6,4·10^-5	1,5·10^-5	1,1·10^-5
> 18 лет (взрослые)	2,8·10^-5	1,9·10^-5	1,3·10^-5