Виды радиоактивного излучения: Населению о радиации

ВИДЫ РАДИОАКТИВНЫХ ИЗЛУЧЕНИЙ И ИХ ХАРАКТЕРИСТИКА — Мегаобучалка

 

Радиоактивность была открыта в 1896 г. французским ученым Антуаном Анри Беккерелем при изучении люминесценции солей урана. Оказалось, что урановые соли без внешнего воздействия (самопроизвольно) испускали излучение неизвестной природы, которое засвечивало изолированные от света фотопластинки, ионизовало воздух, проникало сквозь тонкие металлические пластинки, вызывало люминесценцию ряда веществ. Таким же свойством обладали и вещества содержащие полоний 21084Ро и радий 226 88Ra.

Еще раньше, в 1985 г. были случайно открыты рентгеновские лучи немецким физиком Вильгельмом Рентгеном. Мария Кюри ввела в употребление слово «радиоактивность».

Радиоактивность – это самопроизвольное превращение (распад) ядра атома химического элемента, приводящее к изменению его атомного номера или изменению массового числа. При таком превращении ядра происходит испускание радиоактивных излучений.

Различаются естественная и искусственная радиоактивности. Естественной радиоактивностью называется радиоактивность, наблюдающаяся у существующих в природе неустойчивых изотопов. Искусственной радиоактивностью называется радиоактивность изотопов, полученных в результате ядерных реакций.

Существует несколько видов радиоактивного излучения, отличающихся по энергии и проникающей способности, которые оказывают неодинаковое воздействие на ткани живого организма.

Альфа-излучение — это поток положительно заряженных частиц, каждая из которых состоит из двух протонов и двух нейтронов. Проникающая способность этого вида излучения невелика. Оно задерживается несколькими сантиметрами воздуха, несколькими листами бумаги, обычной одеждой. Альфа-излучение может быть опасно для глаз. Оно практически не способно проникнуть через наружный слой кожи и не представляет опасности до тех пор, пока радионуклиды, испускающие альфа-частицы, не попадут внутрь организма через открытую рану, с пищей или вдыхаемым воздухом — тогда они могут стать чрезвычайно опасными. В результате облучения относительно тяжелыми положительно заряженными альфа-частицами через определенное время могут возникнуть серьезные повреждения клеток и тканей живых организмов.

Бета-излучение — это поток движущихся с огромной скоростью отрицательно заряженных электронов, размеры и масса которых значительно меньше, чем альфа-частиц. Это излучение обладает большей проникающей способностью по сравнению с альфа-излучением. От него можно защититься тонким листом металла типа алюминия или слоем дерева толщиной 1.25 см. Если на человеке нет плотной одежды, бета-частицы могут проникнуть через кожу на глубину несколько миллиметров. Если тело не прикрыто одеждой, бета-излучение может повредить кожу, оно проходит в ткани организма на глубину 1‑2 сантиметра.

Гамма-излучение, подобно рентгеновским лучам, представляет собой электромагнитное излучение сверхвысоких энергий. Это излучение очень малых длин волн и очень высоких частот. С рентгеновскими лучами знаком каждый, кто проходил медицинское обследование. Гамма-излучение обладает высокой проникающей способностью, защититься от него можно лишь толстым слоем свинца или бетона. Рентгеновские и гамма-лучи не несут электрического заряда. Они могут повредить любые органы.

Все виды радиоактивного излучения нельзя увидеть, почувствовать или услышать. Радиация не имеет ни цвета, ни вкуса, ни запаха. Скорость распада радионуклидов практически нельзя изменить известными химическими, физическими, биологическими и другими способами. Чем больше энергии передаст излучение тканям, тем больше повреждений вызовет оно в организме. Количество переданной организму энергии называется дозой. Дозу облучения организм может получить от любого вида излучения, в том числе и радиоактивного. При этом радионуклиды могут находиться вне организма или внутри его. Количество энергии излучения, которое поглощается единицей массы облучаемого тела, называется поглощенной дозой и измеряется в системе СИ в грэях (Гр).

При одинаковой поглощенной дозе альфа-излучение гораздо опаснее бета- и гамма-излучений. Степень воздействия различных видов излучения на человека оценивают с помощью такой характеристики как эквивалентная доза. разному повреждать ткани организма. В системе СИ ее измеряют в единицах, называемых зивертами (Зв).

Радиоактивным распадом называется естественное радиоактивное превращение ядер, происходящее самопроизвольно. Ядро, испытывающее радиоактивный распад, называется материнским; возникающее дочернее ядро, как правило, оказывается возбужденным, и его переход в основное состояние сопровождается испусканием γ-фотона. Т.о. гамма-излучение — основная форма уменьшения энергии возбужденных продуктов радиоактивных превращений.

Альфа-распад. β-лучи представляют собой поток ядер гелия Не. Альфа-распад сопровождается вылетом из ядра α-частицы (Не), при этом первоначально превращается в ядро атома нового химического элемента, заряд которого меньше на 2, а массовое число – на 4 единицы.

Скорости, с которыми α-частицы (т.е. ядра Не) вылетают из распавшегося ядра, очень велики (~106 м/с).

Пролетая через вещество, α-частица постепенно теряет свою энергию, затрачивая ее на ионизацию молекул вещества, и, в конце концов, останавливается. α-частица образует на своем пути примерно 106 пар ионов на 1 см пути.

Чем больше плотность вещества, тем меньше пробег α-частиц до остановки. В воздухе при нормальном давлении пробег составляет несколько см, в воде, в тканях человека (мышцы, кровь, лимфа) 0,1-0,15 мм. α-частицы полностью задерживаются обычным листком бумаги.

α- частицы не очень опасны в случае внешнего облучения, т.к. могут задерживаться одеждой, резиной. Но α-частицы очень опасны при попадании внутрь человеческого организма, из-за большой плотности производимой имим ионизации. Повреждения, возникающие в тканях не обратимы.

Бета-распад бывает трех разновидностей. Первый – ядро, претерпевшее превращение, испускает электрон, второе – позитрон, третье – называется электронный захват (е-захват), ядро поглощает один из электронов.

Третий вид распада (электронный захват) заключается в том, что ядро поглощает один из электронов своего атома, в результате чего один из протонов превращается в нейтрон, испуская при этом нейтрино:

Скорость движения β-частиц в вакууме равна 0,3 – 0,99 скорости света. Они быстрее чем α-частицы, пролетают через встречные атомы и взаимодействуют с ними. β–частицы обладают меньшим эффектом ионизации (50-100 пар ионов на 1 см пути в воздухе) и при попадании β-частицы внутрь организма они менее опасны чем α-частицы. Однако проникающая способность β-частиц велика (от 10 см до 25 м и до 17,5 мм в биологических тканях).

Гамма-излучение – электромагнитное излучение, испускаемое ядрами атомов при радиоактивных превращениях, которое распространяется в вакууме с постоянной скоростью 300 000 км/с. Это излучение сопровождает, как правило, β-распад и реже – α-распад.

γ-излучение подобно рентгеновскому, но обладает значительно большей энергией (при меньшей длине волны). γ–лучи, являясь электрически нейтральными, не отклоняются в магнитном и электрическом полях. В веществе и вакууме они распространяются прямолинейно и равномерно во все стороны от источника, не вызывая прямой ионизации, при движении в среде они выбивают электроны, передавая им часть или всю свою энергию, которые производят процесс ионизации. На 1см пробега γ-лучи образуют 1-2 пары ионов. В воздухе они проходят путь от нескольких сот метров и даже километров, в бетоне – 25 см, в свинце – до 5 см, в воде – десятки метров, а живые организмы пронизывают насквозь.

γ-лучи представляют значительную опасность для живых организмов как источник внешнего облучения.

 

 

О радиации

Что такое радиация?

Что бы ответить на этот вопрос, понять его физический смысл, оценить степень воздействия на нашу жизнь, лучше начать с основы — строения вещества. Это даст общие представления о природе радиации, причинах ее появления.

В других разделах данного ресурса рассматриваются все аспекты радиации, начиная с физической сущности процесса, рассмотрением биологического действия радиации на живые организмы, заканчивая социальным влиянием радиации на общество.

Нужно ли вообще человеку знать о данном явлении, вникать в суть процесса, разбираться с его воздействием на нашу жизнь, на наше здоровье или просто довериться заверениям официальных структур, что радиация «безвредна», «естественна» и «безопасна»? Каждый сам для себя отвечает на данный вопрос. Основное коварство этого явления — это невозможность его ощутить нашими органами чувств, пока не станет слишком поздно. Радиация невидима, неощутима, не имеет запаха и вкуса. За последний век, индустриальное развитие общества, привело к появлению в массовом количестве искусственных источников радиации, сделав радиацию частью нашей повседневной жизни.

Человек за последние 100 лет, в массовом количестве начал добывать, перерабатывать, выделять и создавать новые вещества, которые обладают радиоактивными свойствами. Повсеместно от промышленности, медицины, энергетики до атомного оружия, стали применяться радиоактивные материалы, принося с неоспоримой ценностью и пользой для общества, все сопутствующие радиации опасности.

Возможно, стоит уделить время и узнать немного больше о процессе, который за последний век изменил жизнь человека, принеся ощутимые преимущества нашему обществу, дав ему мощный толчок развития, но к сожалению, ставший причиной гибели более миллиарда человек за последние 70 лет (по расчетам известного американского эпидемиолога и радиоэколога Розалии Бертелл, опубликованным в журнале «The Ecologist» (1999, vol. 29, № 7, p. 408 — 411)). Это больше, чем погибло во всех войнах, которые вел человек, убивая себе подобных. Уже не так много людей, чьей судьбы, его близких или знакомых, в разной степени не коснулась тема такой страшной болезни как — рак. Основной из главных и

основных причин, провоцирующих начало развития этой болезни в организме человека — это воздействие радиоактивных изотопов на ткани и органы человека. Конечно есть и другие причины, например, курение или воздействие химических веществ, но это не уменьшает степень влияния радиации в развитии раковых заболеваний самой различной локализации.

Радиация прочно вошла в нашу жизнь, стала ее частью, и понимать, что это такое, какие опасности в себе таит, как предостеречь себя и своих близких от смертельно опасного биологического действия радиации — стоит знать.

Цель данного ресурса, не в коем случае не напугать, не посеять панику или развить фобии.

Цель данного ресурса — это предоставить доступным языком объективную информацию о радиации, человеку, которому не безразлично его здоровье и здоровье его близких. Понимая суть процесса, все его аспекты, общество в целом может выбирать путь своего развития и каждый из нас может внести свой вклад.

Статьи о радиации на сайте

Строение атома. Что такое радиация, причины возникновения радиации. Распад радиоактивных веществ. Что такое протоны, нейтроны, электроны, изотопы, нуклиды.

Подробнее

Виды радиации, состав излучения и основные характеристики. Действие радиации на вещество.

Подробнее

Измерение радиации. Виды дозиметров, их устройство и рекомендации по выбору прибора измерения.

Подробнее

Источники радиации. Естественные источники излучения, природный радиационный фон. Космическая и солнечная радиация. Природные изотопы, радон, углерод 14 и калий 40.

Подробнее

Виды радиоактивного излучения — Студопедия

Радиоактивность -самопроизвольное превращение атомных ядер некоторых химических элементов в другие элементы, сопровождающееся радиоактивным излучением. Всего насчитывается 60 естественных и около 1500 искусственных радиоактивных изотопов.

Радиоактивные изотопы в отличие от нерадиоактивных распадаются, испуская a-, b— или g-лучи, обладающие определенной энергией. Радиоактивный распад протекает самопроизвольно и развивается односторонне и необратимо. Распад начинается от более сложного и тяжелого исходного (материнского) элемента с превращением его в последующий (дочерний) более легкий и простой и продолжается до тех пор, пока не образуются стабильные изотопы.

Основные характеристики любого радиоактивного изотопа — период его полураспада Т_1/2, вид излучения (a-, b-, g-, n) и способность к ионизации среды, в которой распространяются лучи.

Альфа-излучение -поток ядер гелия. Альфа-частицы распространяются прямолинейно со скоростью 14 000…20 000 км/с. Энергия каждой a-частицы составляет (3,20…12,82) 10^-19 Дж. Длина их пробега из-за сравнительно большого размера (они крупнее электрона в 7200 раз) невелика и составляет в воздухе 5…12 см, в тканях тела человека — всего 0,02…0,6 мм. Альфа-частицы легко задерживаются тонким листом бумаги, одеждой, поверхностным слоем кожи. Их ионизирующая способность 20…30 тысяч пар ионов на 1 см пробега в воздухе.

Бета-излучение — поток электронов (иногда позитронов) скорость перемещения которых достигает 0,998 скорости света. Энергия b-частиц невелика и не превышает 4,81 × 10 ^-19 Дж; длина пробега составляет 10…15 м в воздухе, до 10 мм в биологической ткани, до 1 мм в металлах. Ионизирующая способность b-частиц около 50 пар ионов на 1 см длины пробега в воздухе.

Гамма-излучение -коротковолновое электромагнитное излучение ядер радиоактивных изотопов, оказавшихся в возбужденном состоянии. Главная причина возбуждения b-распад. Гамма-излучение — это отдельные порции (кванты) избыточной энергии радиоактивного изотопа (g-кванты), которые распространяются со скоростью света. Гамма-лучи обладают теми же свойствами, что и рентгеновские лучи (Х-лучи), отличаясь лишь длиной волны (у g-лучей составляет 10^-13…10^-11, у Х-лучей 5×10^—l2 …10^{-9 м). Гамма-лучи обладают высокой проникающей способностью, они свободно проходят, например, сквозь тело человека и распространяются прямолинейно на большие расстояния, подчиняясь закону обратных квадратов. Ионизационная способность} g-квантов невысока, меньше, чем у b-частиц.

Нейтронное излучение (n-излучение) -поток нейтронов, обладающий исключительно высокой проникающей способностью. Нейтронное излучение возникает в результате ряда ядерных реакций. Нейтроны, будучи нестабильными, вскоре превращаются в протоны, испуская электроны.

Радиоактивность. Виды радиоактивных излучений. Радиоактивные превращения. Биологическое действие ионизирующих излучений.

Радиоактивность –это явление самопроизвольного превращения одних ядер в другие, сопровождающееся испусканием частиц. Элементы с порядковым номером более 83 – радиоактивные.

Различаются естественная и искусственная радиоактивности. Естественной радиоактивностью называется радиоактивность, наблюдающаяся у существующих в природе неустойчивых изотопов. Искусственной радиоактивностью называется радиоактивность изотопов, полученных в результате ядерных реакций.

Виды радиоактивных излучений:Существует несколько видов радиоактивного излучения, отличающихся по энергии и проникающей способности, которые оказывают неодинаковое воздействие на ткани живого организма.

Альфа-излучение — это поток положительно заряженных частиц, каждая из которых состоит из двух протонов и двух нейтронов. Проникающая способность этого вида излучения невелика. Оно задерживается несколькими сантиметрами воздуха, несколькими листами бумаги, обычной одеждой. Альфа-излучение может быть опасно для глаз. Оно практически не способно проникнуть через наружный слой кожи и не представляет опасности до тех пор, пока радионуклиды, испускающие альфа-частицы, не попадут внутрь организма через открытую рану, с пищей или вдыхаемым воздухом — тогда они могут стать чрезвычайно опасными. В результате облучения относительно тяжелыми положительно заряженными альфа-частицами через определенное время могут возникнуть серьезные повреждения клеток и тканей живых организмов.

Бета-излучение — это поток движущихся с огромной скоростью отрицательно заряженных электронов, размеры и масса которых значительно меньше, чем альфа-частиц. Это излучение обладает большей проникающей способностью по сравнению с альфа-излучением. От него можно защититься тонким листом металла типа алюминия или слоем дерева толщиной 1.25 см. Если на человеке нет плотной одежды, бета-частицы могут проникнуть через кожу на глубину несколько миллиметров. Если тело не прикрыто одеждой, бета-излучение может повредить кожу, оно проходит в ткани организма на глубину 1‑2 сантиметра.

Гамма-излучение, подобно рентгеновским лучам, представляет собой электромагнитное излучение сверхвысоких энергий. Это излучение очень малых длин волн и очень высоких частот. С рентгеновскими лучами знаком каждый, кто проходил медицинское обследование. Гамма-излучение обладает высокой проникающей способностью, защититься от него можно лишь толстым слоем свинца или бетона. Рентгеновские и гамма-лучи не несут электрического заряда. Они могут повредить любые органы.

Радиоактивные превращения. –

 

Биологическое действие ионизирующих излучений. —Различают два вида эффекта воздействия на организм ионизирующих излучений: соматический и генетический. При соматическом эффекте последствия проявляются непосредственно у облучаемого, при генетическом — у его потомства. Соматические эффекты могут быть ранними или отдалёнными. Ранние возникают в период от нескольких минут до 30-60 суток после облучения. К ним относят покраснение и шелушение кожи, помутнение хрусталика глаза, поражение кроветворной системы, лучевая болезнь, летальный исход. Отдалённые соматические эффекты проявляются через несколько месяцев или лет после облучения в виде стойких изменений кожи, злокачественных новообразований, снижения иммунитета, сокращения продолжительности жизни.

Для биологического действия ионизирующих излучений характерен ряд общих закономерностей:

1) Глубокие нарушения жизнедеятельности вызываются ничтожно малыми количествами поглощаемой энергии.

2) Биологическое действие ионизирующих излучений не ограничивается подвергнутым облучению организмом, но может распространяться и на последующие поколения, что объясняется действием на наследственный аппарат организма.

3) Для биологического действия ионизирующих излучений характерен скрытый (латентный) период, т. е. развитие лучевого поражения наблюдается не сразу. Продолжительность латентного периода может варьировать от нескольких минут до десятков лет в зависимости от дозы облучения, радиочувствительности организма. Так, при облучении в очень больших дозах (десятки тыс. рад) можно вызвать «смерть под лучом», длительное же облучение в малых дозах ведёт к изменению состояния нервной и других систем, к возникновению опухолей спустя годы после облучения.

Большое значение имеют также возраст, физиологическое состояние, интенсивность обменных процессов организма, а также условия облучения. При этом, помимо дозы облучения организма, играют роль: мощность, ритм и характер облучения (однократное, многократное, прерывистое, хроническое, внешнее, общее или частичное, внутреннее), его физические особенности, определяющие глубину проникновения энергии в организм (рентгеновское, гамма-излучение, альфа- и бета-частицы), плотность ионизации (под влиянием альфа-частиц она больше, чем при действии других видов излучения). Все эти особенности воздействующего лучевого агента определяют относительную биологическую эффективность излучения. Если источником излучения служат попавшие в организм радиоактивные изотопы, то огромное значение для биологического действия ионизирующих излучений испускаемого этими изотопами, имеет их химическая характеристика, определяющая участие изотопа в обмене веществ, концентрацию в том или ином органе, а следовательно, и характер облучения организма.

— Задача на применение законов сохранения массового числа и электрического заряда.

Определите, какая частица участвует в осуществлении ядерной реакции

Решение

Воспользовавшись свойством сохранения числа протонов и общего числа нуклонов при осуществлении ядерных реакций, можно определить, что неизвестная частица х содержит два протона и состоит из четырех нуклонов. Следовательно, это ядро атома гелия Не (а-частица).

— Задача на применение уравнения Эйнштейна для фотоэффекта.

 

5 Виды радиоактивных излучений и их характеристика

Радиоактивность была открыта в 1896 г. французским ученым Антуаном Анри Беккерелем при изучении люминесценции солей урана. Оказалось, что урановые соли без внешнего воздействия (самопроизвольно) испускали излучение неизвестной природы, которое засвечивало изолированные от света фотопластинки, ионизовало воздух, проникало сквозь тонкие металлические пластинки, вызывало люминесценцию ряда веществ. Таким же свойством обладали и вещества содержащие полоний 21084Ро и радий 226 88Ra.

Еще раньше, в 1985 г. были случайно открыты рентгеновские лучи немецким физиком Вильгельмом Рентгеном. Мария Кюри ввела в употребление слово «радиоактивность».

Радиоактивность – это самопроизвольное превращение (распад) ядра атома химического элемента, приводящее к изменению его атомного номера или изменению массового числа. При таком превращении ядра происходит испускание радиоактивных излучений.

Различаются естественная и искусственная радиоактивности. Естественной радиоактивностью называется радиоактивность, наблюдающаяся у существующих в природе неустойчивых изотопов. Искусственной радиоактивностью называется радиоактивность изотопов, полученных в результате ядерных реакций.

Существует несколько видов радиоактивного излучения, отличающихся по энергии и проникающей способности, которые оказывают неодинаковое воздействие на ткани живого организма.

Альфа-излучение — это поток положительно заряженных частиц, каждая из которых состоит из двух протонов и двух нейтронов. Проникающая способность этого вида излучения невелика. Оно задерживается несколькими сантиметрами воздуха, несколькими листами бумаги, обычной одеждой. Альфа-излучение может быть опасно для глаз. Оно практически не способно проникнуть через наружный слой кожи и не представляет опасности до тех пор, пока радионуклиды, испускающие альфа-частицы, не попадут внутрь организма через открытую рану, с пищей или вдыхаемым воздухом — тогда они могут стать чрезвычайно опасными. В результате облучения относительно тяжелыми положительно заряженными альфа-частицами через определенное время могут возникнуть серьезные повреждения клеток и тканей живых организмов.

Бета-излучение — это поток движущихся с огромной скоростью отрицательно заряженных электронов, размеры и масса которых значительно меньше, чем альфа-частиц. Это излучение обладает большей проникающей способностью по сравнению с альфа-излучением. От него можно защититься тонким листом металла типа алюминия или слоем дерева толщиной 1.25 см. Если на человеке нет плотной одежды, бета-частицы могут проникнуть через кожу на глубину несколько миллиметров. Если тело не прикрыто одеждой, бета-излучение может повредить кожу, оно проходит в ткани организма на глубину 1‑2 сантиметра.

Гамма-излучение, подобно рентгеновским лучам, представляет собой электромагнитное излучение сверхвысоких энергий. Это излучение очень малых длин волн и очень высоких частот. С рентгеновскими лучами знаком каждый, кто проходил медицинское обследование. Гамма-излучение обладает высокой проникающей способностью, защититься от него можно лишь толстым слоем свинца или бетона. Рентгеновские и гамма-лучи не несут электрического заряда. Они могут повредить любые органы.

Все виды радиоактивного излучения нельзя увидеть, почувствовать или услышать. Радиация не имеет ни цвета, ни вкуса, ни запаха. Скорость распада радионуклидов практически нельзя изменить известными химическими, физическими, биологическими и другими способами. Чем больше энергии передаст излучение тканям, тем больше повреждений вызовет оно в организме. Количество переданной организму энергии называется дозой. Дозу облучения организм может получить от любого вида излучения, в том числе и радиоактивного. При этом радионуклиды могут находиться вне организма или внутри его. Количество энергии излучения, которое поглощается единицей массы облучаемого тела, называется поглощенной дозой и измеряется в системе СИ в грэях (Гр).

При одинаковой поглощенной дозе альфа-излучение гораздо опаснее бета- и гамма-излучений. Степень воздействия различных видов излучения на человека оценивают с помощью такой характеристики как эквивалентная доза. разному повреждать ткани организма. В системе СИ ее измеряют в единицах, называемых зивертами (Зв).

Радиоактивным распадом называется естественное радиоактивное превращение ядер, происходящее самопроизвольно. Ядро, испытывающее радиоактивный распад, называется материнским; возникающее дочернее ядро, как правило, оказывается возбужденным, и его переход в основное состояние сопровождается испусканием γ-фотона. Т.о. гамма-излучение — основная форма уменьшения энергии возбужденных продуктов радиоактивных превращений.

Альфа-распад. β-лучи представляют собой поток ядер гелия Не. Альфа-распад сопровождается вылетом из ядра α-частицы (Не), при этом первоначально превращается в ядро атома нового химического элемента, заряд которого меньше на 2, а массовое число – на 4 единицы.

Скорости, с которыми α-частицы (т.е. ядра Не) вылетают из распавшегося ядра, очень велики (~106 м/с).

Пролетая через вещество, α-частица постепенно теряет свою энергию, затрачивая ее на ионизацию молекул вещества, и, в конце концов, останавливается. α-частица образует на своем пути примерно 106 пар ионов на 1 см пути.

Чем больше плотность вещества, тем меньше пробег α-частиц до остановки. В воздухе при нормальном давлении пробег составляет несколько см, в воде, в тканях человека (мышцы, кровь, лимфа) 0,1-0,15 мм. α-частицы полностью задерживаются обычным листком бумаги.

α- частицы не очень опасны в случае внешнего облучения, т.к. могут задерживаться одеждой, резиной. Но α-частицы очень опасны при попадании внутрь человеческого организма, из-за большой плотности производимой имим ионизации. Повреждения, возникающие в тканях не обратимы.

Бета-распад бывает трех разновидностей. Первый – ядро, претерпевшее превращение, испускает электрон, второе – позитрон, третье – называется электронный захват (е-захват), ядро поглощает один из электронов.

Третий вид распада (электронный захват) заключается в том, что ядро поглощает один из электронов своего атома, в результате чего один из протонов превращается в нейтрон, испуская при этом нейтрино:

Скорость движения β-частиц в вакууме равна 0,3 – 0,99 скорости света. Они быстрее чем α-частицы, пролетают через встречные атомы и взаимодействуют с ними. β–частицы обладают меньшим эффектом ионизации (50-100 пар ионов на 1 см пути в воздухе) и при попадании β-частицы внутрь организма они менее опасны чем α-частицы. Однако проникающая способность β-частиц велика (от 10 см до 25 м и до 17,5 мм в биологических тканях).

Гамма-излучение – электромагнитное излучение, испускаемое ядрами атомов при радиоактивных превращениях, которое распространяется в вакууме с постоянной скоростью 300 000 км/с. Это излучение сопровождает, как правило, β-распад и реже – α-распад.

γ-излучение подобно рентгеновскому, но обладает значительно большей энергией (при меньшей длине волны). γ–лучи, являясь электрически нейтральными, не отклоняются в магнитном и электрическом полях. В веществе и вакууме они распространяются прямолинейно и равномерно во все стороны от источника, не вызывая прямой ионизации, при движении в среде они выбивают электроны, передавая им часть или всю свою энергию, которые производят процесс ионизации. На 1см пробега γ-лучи образуют 1-2 пары ионов. В воздухе они проходят путь от нескольких сот метров и даже километров, в бетоне – 25 см, в свинце – до 5 см, в воде – десятки метров, а живые организмы пронизывают насквозь.

γ-лучи представляют значительную опасность для живых организмов как источник внешнего облучения.

Вопрос 1. Радиоактивность. Виды радиоактивных излучений и методы их регистрации. Биологическое действие ионизирующих излучений

Радиоактивность — это испускание ядрами некоторых элементов различных частиц, сопровождающееся переходом ядра в другое состояние и изменением его параметров. Явление радиоактивности было открыто опытным путем французским ученым Анри Беккерелем в 1896 г. для солей урана. Беккерель заметил, что соли урана засвечивают завернутую во много слоев фотобумагу невидимым проникающим излучением.

Английский физик Э. Резерфорд исследовал радиоактивное излучение в электрических и магнитных полях и открыл три составляющие этого излучения, которые были названы а-, B-, у-излучением (рис. 54).

а-Распад представляет собой излучение а-частиц (ядер гелия) высоких энергий. При этом масса ядра уменьшается на 4 единицы, а заряд — на 2 единицы.

B-Распад — излучение электронов, заряд которых возрастает на единицу, массовое число не изменяется.

у-Излучение представляет собой испускание возбужденным ядром квантов света высокой частоты. Параметры ядра при у-излучении не меняются, ядро лишь переходит в состояние с меньшей энергией. Распавшееся ядро тоже радиоактивно, т. е. происходит цепочка последовательных радиоактивных превращений. Процесс распада всех радиоактивных элементов идет до свинца. Свинец — конечный продукт распада.

Приборы, применяемые для регистрации ядерных излучений, называются детекторами ядерных излучений. Наиболее широкое применение получили детекторы, обнаруживающие ядерные излучения по производимой ими ионизации и возбуждению атомов вещества: газоразрядный счетчик Гейгера, камера Вильсона, пузырьковая камера. Существует также метод фотоэмульсий, основанный на способности пролетающей частицы создавать в фотоэмульсии скрытое изображение. След пролетевшей частицы виден на фотографии после проявления.

Радиоактивные излучения оказывают сильное биологическое действие на ткани живого организма, заключающееся в ионизации атомов и молекул среды. Возбужденные атомы и ионы обладают сильной химической активностью, поэтому в клетках организма появляются новые химические соединения, чуждые здоровому организму. Под действием ионизирующей радиации разрушаются сложные молекулы и элементы клеточных структур. В человеческом организме нарушается процесс кроветворения, приводящий к дисбалансу белых и красных кровяных телец. Человек заболевает белокровием, или так называемой лучевой болезнью. Большие дозы облучения приводят к смерти.

Вопрос 2. Явление электромагнитной индукции. Опытное подтверждение этого явления. Закон электромагнитной индукции. правило Ленца.

Явление электромагнитной индукции было открыто английским физиком Фарадеем в 1831 г. Он обнаружил, что в катушке из металлической проволоки возникает электрический ток, если внутрь катушки вдвигать и выдвигать магнит. Такой ток называется индукционным.

Явление возникновения электрического тока в замкнутом проводящем контуре при изменениях магнитного поля, пронизывающего контур, называется электромагнитнойиндукцией.

Появление электрического тока в замкнутом контуре свидетельствует о появлении ЭДС индукции.

ЭДС индукции в замкнутом контуре равна по модулю скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром: закон электромагнитной индукции.

Направление индукционного тока в проводящем контуре определяется по правилу Ленца:

индукционный ток своим магнитным полем противодействует тому изменению магнитного потока, которым он вызван.

Билет №27

1. Опыт Эрстеда. Магнитное поле тока. Взаимодействие магнитов. Действие магнитного поля на проводник с током.
2. Испарение. Конденсация. Кипение. Влажность воздуха.
3. Задача на нахождение работы и мощности тока.

Вопрос 1. Магнитное поле тока. Магнитная индукция. Сила Ампера. Сила Лоренца.

Магнитное поле – это особая форма материи, существующая независимо от нас и от наших знаний о нём. Оно обладает следующими свойствами:

1. возникает вокруг движущихся зарядов и проводников с током;

2. действует на движущиеся заряды и проводники с током.

Силовой характеристикой магнитного поля является магнитная индукция.

Модулем магнитной индукции называется отношение максимальной силы, действующей со стороны магнитного поля на участок проводника с током, к произведению силы тока на длину этого участка. , где B – модуль магнитной индукции, F_m максимальная сила, I сила тока, ∆l – длина проводника.

Магнитная индукция измеряется в Теслах (Тл).

Магнитная индукция – векторная величина.

Вектор направлен от северного полюса магнита к южному полюсу.

Для прямолинейного проводника с током направление вектора определяют по правилубуравчика: если направление поступательного движения буравчика совпадает с направлением тока в проводнике, то направление вращения буравчика совпадёт с направлением вектора .

Сила, действующая со стороны магнитного поля на проводник с током, называется силойАмпера.

Сила Ампера вычисляется по формуле: , где .

Сила, действующая со стороны магнитного поля на движущийся заряд, называется силой Лоренца.

Сила Лоренца вычисляется по формуле: , где .

Направление силы Ампера и силы Лоренца определяется по правилу левой руки.

Вопрос 2.

Билет №28

1. Электрическое поле. Действия электрического поля на электрические заряды. Конденсатор. Энергия электрического поля конденсатора.
2. Внутренняя энергия. Работа и теплопередача как способы изменения внутренней энергии тела. Закон сохранения энергии в тепловых процессах.
3. Экспериментальное задание: «Моделирование радиоактивного распада».

Вопрос 1.

Вопрос 2.

Билет №29

1. Тепловое равновесие. Температура и ее измерение. Абсолютная температура. Измерение температуры. Связь температуры со скоростью хаотического движения частиц.
2. Работа силы. Кинетическая и потенциальная энергия. Закон сохранения механической энергии.
3. Задача на закон Гука.

Вопрос 1.

Вопрос 2.

Билет №30

1. Квантовые постулаты Бора. Испускание и поглощение света атомами. Спектральный анализ.

2. Движение материальной точки по окружности: период и частота, центростремительное ускорение, связь угловой и линейной скорости.

3. Задача на нахождение дефекта массы ядра.

Виды радиоактивных излучений — Студопедия

Лучи, отклоняющиеся в поперечном магнитном поле к отрицательно заряженной пластинке, были названы альфа-лучами, отклоняющиеся к положительно заряженной пластинке — бета-лучами, а лучи, которые совсем не отклонялись, — гамма-лучами.

Альфа-частицы ( -частицы) представ­ляют собой ядра атомов гелия и состоят из двух протонов и двух нейтронов; они имеют двойной положительный заряд и относительно большую массу, превышающую массу электрона в 7300 раз, движутся со скоростью около 20000 км/с. Имеют энергию, которая колеблется в пределах 2 — 11 МэВ. Для каж­дого данного изотопа энергия альфа-частиц постоянна. Пробег альфа-частиц в воздухе составляет в зависимости от энергии 2 — 10 см, в биологических тканях — несколько десятков микрометров (30 -150 мкм), в алюминии -10 — 70 мкм. Так как альфа-частицы массивны и обладают сравнительно большой энергией, путь их в веществе прямолинеен; они на своем пути создают ионизацию большой плотности (в воздухе на 1 см пути альфа-частица образует 100 — 250 тыс. пар ионов), вызывают сильно выраженные эффекты ионизации и флуоресценции. Этот вид излучения наблюдается преимущественно у естественных радиоактивных элементов (радий, торий, полоний, уран и др.). Альфа-излучатели при попадании в организм (через поврежденные участки ткани, дыхание, с водой, пищей, радиоактивной пылью) крайне опасны для человека и животных. Вся энергия альфа-частиц передается клеткам организма, что наносит им вред. Для альфа-излучения лист бумаги или неповрежденная кожа – непреодолимое препятствие.

Бета-частицы (β-частицы) представляют собой поток частиц (электроны или позитроны) ядерного происхождения. Позитрон — элементарная частица, подобная электрону, но с положительным знаком заряда. Бета-частицы одного и того же радиоактивного элемента обладают различным запасом энергии (от нуля до некоторого максимального значения). Это объясняется тем, что при бета-распаде из атомного ядра вылетают одновременно с бета-частицей нейтрино. Поскольку бета-частицы одного и того же радиоактивного элемента имеют различный запас энергии, то величина их пробега в одной и той же среде будет неодинаковой. Путь бета-частиц в веществе извилист, так как, имея крайне малую массу, они легко изменяют направление движения под действием электрических полей встречных атомов. Бета-излучение обладает меньшим эффектом ионизации, чем альфа-излучение. Оно образует 50 — 100 пар ионов на 1 см пути в воздухе и имеет «рассеянный тип ионизации». Пробег бета-частиц в воздухе может составлять в зависимости от энергии до 25 м, в биологических тканях — до 1 см, в металлах – до 1 мм. Скорость движения бета-частиц в вакууме равна 1 ^. 10¹⁰ — 2,9 ^. 10¹⁰ см/с (0,3 — 0,99 скорости света). Проходя через вещество бета-частицы взаимодействуют как с электронами, так и с ядрами атомов. Различные радиоактивные изотопы значительно отличаются друг от друга по уровню энергии бета-частиц. Максимальная энергия бета-частиц различных элементов имеет широкие пределы — от 0,015 — 0,05 МэВ (мягкое бета-излучение) до 3 — 12МэВ (жесткое бета-излучение). Удельная ионизирующая способность бета-частицы меньше, чем у альфа-частицы, но выше, чем у гамма-частицы. В результате ионизации в некоторых средах происходят вторичные процессы: люминесценция, фотохимические реакции, образование химически активных радикалов.

Гамма-излучение ( ) представляет собой поток электромагнитных волн, так же, как радиоволны, видимый свет, ультрафиолетовые и инфракрасные лучи, рентгеновское излучение. Различные виды электромагнитного излучения отличаются условиями образования и определенными свойствами (длиной волны, энергией).

Гамма-излучение распространяется со скоростью света, оно свободно проходит через тело человека и другие материалы без заметного ослабления. Гамма-излучение распространяется прямолинейно, оно имеет большой пробег в воздухе и может создавать вторичное и рассеянное излучения в средах, через которые проходит.

Рентгеновское излучение возникает при торможении электронов в электрическом поле ядер атомов вещества (тормозное рентгеновское излучение) или при перестройке электронных оболочек атомов при ионизации и возбуждении атомов и молекул (характеристическое рентгеновское излучение). При различных переходах атомов и молекул из возбужденного состояния в невозбужденное может происходить испускание видимого света, инфракрасных и ультрафиолетовых лучей.

Гамма-кванты — это излучение ядерного происхождения. Они испускаются ядрами атомов при альфа- и бета-распаде природных и искусственных радионуклидов в тех случаях, когда в дочернем ядре оказывается избыток энергии, не захваченный корпускулярным излучением (альфа- и бета-частицей). Это избыток мгновенно высвечивается в виде гамма-квантов. Гамма-кванты лишены массы покоя. Это значит, что фотоны существуют только в движении. Они не имеют заряда и поэтому в электрическом и магнитном полях не отклоняются. В веществе и вакууме гамма-лучи распространяются прямолинейно и равномерно во все стороны от источника. Скорость распространения их в вакууме равняется скорости света (3 ^. 10¹⁰см/с). Частота колебаний гамма-квантов связана с длиной их волны. Чем меньше длина волны, тем больше частота колебаний излучения, тем больше его энергия и, следовательно, проникающая способность. Энергия гамма-излучения естественных радиоактивных элементов колеблется от нескольких килоэлектронвольт до 2 — 3 МэВ и редко достигает 5 — 6 МэВ. Гамма-излучатели редко имеют однозначную энергию квантов. В состав потока гамма-излучения чаще входят кванты различной энергии. Например, при распаде изотопа йода (¹³¹I) образуется пять групп квантов с энергиями 0,08; 0,163; 0,364; 0,637 и 0,722 МэВ. Бром (⁸²Вr) излучает 11 групп гамма-квантов с энергией в пределах 0,248 — 1,453 МэВ, а кадмий (¹¹⁵Cd) — 13 групп от 0,335 до 1,28 МэВ. Гамма-кванты, не имея заряда и массы покоя, вызывают слабое ионизирующее действие, но обладают большой проникающей способностью. Путь пробега в воздухе достигает 100 — 150 м.

Нейтронное излучение — поток нейтронов. Заряд — 0, масса — 1а.е.м., энергия — 0,1-20 МэВ, излучается при ядерных превращениях, пробег больше, чем у других излучений.

Наиболее опасными являются γ — излучения и нейтроны, так как имеют наибольшие пробеги.

Simple English Wikipedia, бесплатная энциклопедия

В физике излучение — это излучение или передача энергии в форме волн или частиц через пространство или материальную среду. ^{[1] [2]}

Сюда входят:

1. электромагнитное излучение, такое как радиоволны, видимый свет и рентгеновские лучи
2. Частичное излучение, такое как α, β и нейтронное излучение
3. акустическое излучение, такое как ультразвук, звук
4. сейсмических волн.

Радиация может также относиться к излучаемой энергии, волнам или частицам.

Многие люди уже знакомы с электромагнитным излучением (ЭМИ), включая свет. Электромагнитный спектр показывает типы излучения в зависимости от их длины волны и частоты. Некоторые виды:

• Ионизирующее излучение исходит от радиоактивных материалов и рентгеновских аппаратов, а неионизирующее излучение исходит от других источников. Ионизирующее излучение переносит более 10 эВ (электронвольт), чего достаточно для ионизации атомов и молекул и разрыва химических связей.Это важно из-за его вредности для живых организмов. Неионизирующее излучение не вызывает микроскопических повреждений, но может нагревать предметы, а некоторые типы могут вызывать химические изменения.
  • Рентгеновские лучи и гамма-лучи : Эти очень сильные лучи обычно используются в медицине для фотографирования внутренних частей тела и лечения рака. Однако в больших количествах они опасны для жизни.
  • Ультрафиолетовый свет : это тип излучения с большей энергией, чем видимый свет.Это вызывает у людей солнечный ожог. Ультрафиолетовый свет используется для уничтожения бактерий.
• Видимый свет : Это излучение, которое мы видим вокруг себя как то, что большинство людей называют «светом». Может вносить химические изменения.
• Инфракрасные волны : объекты при комнатной температуре излучают инфракрасное излучение. Хотя люди не видят этого, специальные камеры могут улавливать такое излучение.
• Радиоволны : это вид электромагнитного излучения с самыми длинными волнами.Радиоволны используются для отправки и получения сообщений.
  • Микроволны : Этот вид радиоволн используется в микроволновой печи для разогрева пищи. Микроволны также используются для связи, в качестве оружия и для передачи электроэнергии из одного места в другое.
  • Радиолокационные волны : Этот вид радиоволн используется для обнаружения самолетов в небе и кораблей в океане. Радар также используется для отслеживания изменений погоды.

Ионизирующее излучение — это излучение, которое несет достаточно энергии, чтобы освободить электроны от атомов или молекул.

Только некоторые виды излучения вредны для человека. Например, ультрафиолетовое излучение может вызвать солнечные ожоги. Рентгеновские лучи и гамма-лучи могут вызвать заболевание или даже смерть человека, в зависимости от получаемой дозы. Некоторые виды излучения частиц также могут вызывать болезни и ожоги. Однако, если излучение не несет достаточно высоких уровней энергии, этих изменений не произойдет, когда что-то попадает под излучение. Это называется неионизирующим излучением , что не так опасно.

Можно различить различные типы излучения, посмотрев на источник излучения, его длину волны (если излучение электромагнитное), количество переносимой энергии, любые участвующие частицы и т. Д. Радиоактивный материал — это материал, излучающий излучение . Уран и плутоний являются примерами радиоактивных материалов. Атомы, из которых они состоят, имеют тенденцию распадаться и испускать различные виды излучения, такие как гамма-лучи и множество частиц излучения.

Ионизирующее излучение может убивать живые существа.Это может вызвать генетические мутации, как показал Х.Дж. Мюллер. Он может разрушать клетки тела, которые делятся, и таким образом косвенно убивать человека.

1. ↑ Weisstein, Eric W. Radiation. Мир физики Эрика Вайсштейна . Wolfram Research. Проверено 11 января 2014.
2. ↑ «Радиация». Бесплатный словарь от Farlex . Farlex, Inc. Дата обращения 11 января 2014.

.

Что такое радиация?

31 марта 2015 г. | Автор: Mirion Technologies

ЧТО ТАКОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ?

Радиация — это процесс, при котором энергия испускается в виде частиц или волн. В широком смысле, он может принимать форму звука, тепла или света. Однако большинство людей обычно используют его для обозначения излучения электромагнитных волн, начиная от радиоволн, через видимый спектр света и заканчивая гамма-волнами.

АТОМЫ И ИХ ЧАСТИ

Большинство дискуссий об излучении, о том, как оно работает и каковы его эффекты, сводятся к взаимодействию излучения с атомами (и молекулами), с которыми оно вступает в контакт. Атомы образуют основные строительные блоки всей материи. Они состоят из ядра, состоящего из положительно заряженных протонов (а иногда и нейтрально заряженных нейтронов), и внешнего облака электронов, имеющих отрицательный заряд.Положительный заряд одиночного протона равен отрицательному заряду одиночного электрона.

Протоны и нейтроны имеют относительно большой размер и атомный вес, тогда как электроны по сравнению с ними чрезвычайно малы и легки. Из-за природы притяжения противоположных зарядов атомы, как правило, имеют равное количество протонов и электронов, оставляя атом в целом с нулевым чистым зарядом. Однако, если атом либо теряет, либо приобретает электрон, он становится ионом и несет заряд.

Он будет искать связи с другими заряженными частицами, чтобы восстановить нейтральный баланс, что может привести к образованию новых молекул.

ИОНИЗАЦИЯ ПРОТИВ НЕИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Излучение обычно классифицируется как ионизирующее или неионизирующее, в зависимости от того, обладает ли оно достаточной энергией, чтобы сбивать электроны с атомов, с которыми оно взаимодействует, а также способно нанести ущерб с меньшей энергией, такой как разрыв химических связей в молекулах. Ионизирующее излучение, которое вызывается нестабильными атомами, выделяющими энергию для достижения более стабильного состояния, представляет большую угрозу для здоровья человека, поскольку оно связано с изменением основного состава атомов в клетках и, в частности, молекул ДНК внутри клеток.Конечно, для существенного повреждения структуры клетки требуется очень сильная доза радиации, поскольку в одной клетке могут быть триллионы атомов.

Шкала электромагнитного излучения по категориям ионизирующего и неионизирующего излучения

Большая часть неионизирующего излучения, такого как радио и микроволновая энергия, считается вредной только в той мере, в какой количество тепловой энергии оно передает тому, на что попадает. Фактически, именно так готовят пищу микроволновая печь.Ультрафиолетовый свет уникален тем, что, хотя он не ионизирует, он способен вызывать вредные эффекты, аналогичные тому, что может вызвать ионизирующее излучение, например, повышенный риск рака из-за повреждения молекул ДНК.

КАК ИЗМЕРЯЕТСЯ ИЗЛУЧЕНИЕ?

Радиоактивность вещества или его «активность» измеряется либо в кюри (Ки), либо в беккерелях (Бк). Оба являются мерой количества распадов в секунду или того, как часто атом в данном образце будет подвергаться радиоактивному распаду и испускать частицу или фотон излучения.Кюри (1 Ки равен примерно 37000000000 распадов в секунду) названа в честь Мари и Пьера Кюри и примерно равна активности одного грамма радия, который они изучили. Беккерель — это единица СИ для радиоактивности. Один Бк равен одному распаду в секунду. Бк — это единица СИ, хотя кюри по-прежнему широко используется в США как в правительстве, так и в промышленности.

.

лучевая терапия | Определение, типы и побочные эффекты

Лучевая терапия , также называемая радиационной онкологией , радиотерапией или терапевтической радиологией , использование ионизирующего излучения (высокоэнергетическое излучение, которое вытесняет электроны из атомов и молекул) для уничтожения раковых клеток.

линейный ускоритель; внешняя лучевая терапия Внешняя лучевая терапия (также известная как дистанционная лучевая терапия) проводится с использованием аппарата, известного как линейный ускоритель. PRNewsFoto / Elekta, Inc./AP Images

Ранние разработки в области лучевой терапии

Радиация присутствовала на протяжении всей эволюции жизни на Земле. Однако с открытием рентгеновских лучей в 1895 году немецким физиком Вильгельмом Конрадом Рентгеном и с открытием радиоактивности французским физиком Анри Беккерелем биологические эффекты излучения были признаны. В начале 20 века ионизирующее излучение стало использоваться для лечения злокачественных (раковых) и доброкачественных заболеваний.В 1922 году на Конгрессе онкологов в Париже французский онколог-радиолог Анри Кутар представил первые доказательства использования фракционированной лучевой терапии (дозы облучения, разделенные на курс нескольких процедур) для лечения запущенного рака гортани (голосовой аппарат) без значительных вредных последствий. побочные эффекты.

Ионизирующее излучение названо так потому, что при его реакции с нейтральными атомами или молекулами эти атомы или группы атомов становятся ионами или электрически заряженными объектами.Ионизирующее излучение включает как электромагнитные волны, так и излучение частиц. Электромагнитные волны — это широкий спектр волн, который включает радиоволны, микроволны, видимый свет, рентгеновские лучи и гамма-лучи. Излучение частиц включает пучки субатомных частиц, таких как протоны, альфа-частицы, бета-частицы, нейтроны и позитроны, а также более тяжелые частицы, такие как ионы углерода.

Формы ионизирующего излучения, имеющие отношение к лечению рака, — это рентгеновские лучи, гамма-лучи и пучки излучения твердых частиц.Эти формы излучения являются либо прямо ионизирующими, либо косвенно ионизирующими. Прямое ионизирующее излучение (например, пучок протонов, альфа-частиц или бета-частиц) вызывает прямое нарушение атомной или молекулярной структуры ткани, через которую оно проходит. Напротив, косвенно ионизирующее излучение (например, электромагнитные волны и нейтронные пучки) отдает энергию при прохождении через ткани, что приводит к образованию быстро движущихся частиц, которые, в свою очередь, вызывают повреждение тканей.К биохимическим и молекулярным эффектам ионизирующего излучения относится способность вызывать разрывы в молекуле двухцепочечной ДНК в ядре клетки. Это приводит к гибели раковых клеток и, таким образом, предотвращает их репликацию, тем самым замедляя прогрессирование или даже вызывая регресс злокачественного заболевания.

Получите эксклюзивный доступ к контенту нашего 1768 First Edition с подпиской. Подпишитесь сегодня

Виды лучевой терапии

Сравните лучевую терапию с дистанционной лучевой терапией и брахитерапией и узнайте об их побочных эффектах Кара Роджерс, редактор биомедицинских наук Encyclopdia Britannica , обсуждает лучевую терапию. Encyclopædia Britannica, Inc. См. Все видео для этой статьи

Помимо лечения рака, онкологи-радиологи могут использовать ионизирующее излучение для лечения неоперабельных доброкачественных опухолей (которые невозможно удалить хирургическим путем), например, некоторых типов опухолей, возникающих в головной мозг (например, краниофарингиомы и акустические невриномы). До тех пор, пока не были обнаружены значительные долгосрочные последствия ионизирующего излучения, лучевая терапия иногда использовалась при таких состояниях, как акне, дерматомикоз головы (стригущий лишай кожи головы и ногтей) и увеличение лимфатических узлов, но после открытия ионизирующего излучения от этого использования отказались. лучевое поражение.

Ранние аппараты лучевой терапии производили рентгеновское излучение в диапазоне ортовольт (от 140 до 400 киловольт). Это лечение вызвало серьезные и зачастую невыносимые ожоги кожи. Современные аппараты лучевой терапии производят лучи в диапазоне мегавольт высокой энергии (более 1000 киловольт), что позволяет лучу проникать в ткани и лечить глубоко расположенные опухоли. Однако доза на кожу ниже, чем при ортовольтной терапии.

Большинство современных методов лучевой терапии — это дистанционная лучевая терапия или дистанционная лучевая терапия (иногда также называемая дистанционной лучевой терапией).Машины с внешним лучом производят ионизирующее излучение либо за счет радиоактивного распада нуклида, чаще всего кобальта-60, либо за счет ускорения электронов или других заряженных частиц, таких как протоны. В большинстве процедур лучевой терапии используется излучение, генерируемое линейными ускорителями, которые сообщают ряд относительно небольших увеличений энергии таким частицам, как протоны, ионы углерода или нейтроны. Ускоренные частицы бомбардируют цель, которая затем производит терапевтический пучок излучения.Энергия пучка определяется энергией ускоренных частиц. Двумя обычно используемыми подходами к дистанционной лучевой телетерапии являются лучевая терапия с модуляцией интенсивности (IMRT) и лучевая терапия частицами.

технолог лучевой терапии; линейный ускоритель Технолог лучевой терапии, работающий на линейном ускорителе, применяемом для лечения онкологических больных. iStockphoto / Thinkstock

Лучевая терапия с модуляцией интенсивности

В так называемой конформной лучевой терапии при лучевой терапии используются несколько лучей, которые соответствуют форме опухоли, таким образом подвергая относительно небольшие области нормальной ткани воздействию ионизирующего излучения.IMRT — это узкоспециализированная форма конформной терапии. Технология использует еще большее количество небольших полей с крошечными листочками или коллиматоров, которые могут блокировать части поля обработки. В результате к опухоли можно доставлять высокие дозы облучения, щадя при этом окружающие ткани. Точное положение опухоли может изменяться во время сеанса лечения или между сеансами лечения, если целевые внутренние органы смещаются во время дыхания или пищеварения. Поскольку IMRT требует очень точного определения опухоли и нормальных органов и структур, иммобилизация пациента имеет решающее значение.Визуализация может использоваться для отслеживания движения органов и опухолей во время лечения.

Терапия пучком частиц

Пучки заряженных частиц (например, пучки протонов) также являются ионизирующим излучением, используемым при лечении рака. Глубина проникновения частиц в тело определяется энергией падающего пучка частиц. Протоны и пучки относительно тяжелых ионов (таких как ионы углерода) выделяют больше энергии по мере того, как они углубляются в тело, увеличиваясь до резкого максимума в конце своего диапазона, когда остаточная энергия теряется на очень коротком расстоянии.Это приводит к резкому увеличению поглощенной дозы, известному как пик Брэгга. За пределами пика Брэгга происходит быстрое падение дозы до нуля.

ионизирующее излучение Глубинный диапазон различных форм ионизирующего излучения. Encyclopdia Britannica, Inc.

Хотя пик Брэгга обычно очень узкий, его можно расширить, чтобы покрыть большее расстояние. Распределение дозы облучения, доставленной протонным пучком в организме, характеризуется более низкой дозой в нормальной ткани проксимальнее опухоли, высокой и однородной дозовой областью в месте опухоли и нулевой дозой за пределами опухоли — в отличие от фотонное излучение, при котором энергия ионизирующего излучения проходит через нормальную ткань за пределы опухоли.

Отсутствие выходной дозы протонов делает терапию протонным пучком предпочтительной во многих ситуациях, когда опухоль находится рядом с критической структурой, такой как спинной мозг, который не переносит высокие дозы ионизирующего излучения, или при лечении детей, у которых избегание нормальных тканей значительно снижает долгосрочные побочные эффекты лучевой терапии. Другие пучки частиц, такие как пучки ионов углерода, демонстрируют физические преимущества, аналогичные протонам, в том, что они могут быть более эффективными против некоторых медленнорастущих опухолей.

Другой метод, используемый для доставки излучения, известен как брахитерапия. В этой форме терапии излучение имплантируется непосредственно в опухоль или несущую опухоль ткань. Инкапсулированные радиоактивные источники вводятся в опухоль через катетеры или иглы. Катетер может быть помещен в ложе опухоли после резекции опухоли, тогда как игла может быть введена в пораженную ткань непосредственно или в полость тела, в которой находится пораженная ткань. В обоих случаях радиоактивные источники осторожно ввинчиваются в устройство доставки.Брахитерапия ценна, в частности, потому, что она может доставить высокую дозу излучения в опухолевую ткань или ложе опухоли, сохраняя при этом окружающие здоровые ткани.

.

ионизирующего излучения | Определение, источники, типы, эффекты и факты

Ионизирующее излучение , поток энергии в форме атомных и субатомных частиц или электромагнитных волн, который способен освобождать электроны от атома, заставляя атом стать заряженным (или ионизированным). Ионизирующее излучение включает более энергичный конец электромагнитного спектра (рентгеновские лучи и гамма-лучи) и субатомные частицы, такие как электроны, нейтроны и альфа-частицы (ядра гелия, каждое из которых состоит из двух протонов и двух нейтронов).

За счет смещения электронов (ионизация) ионизирующее излучение эффективно разрушает молекулярные связи. В живых организмах такое нарушение может вызвать обширное повреждение клеток и их генетического материала. Характерный тип повреждения ДНК, вызванный ионизирующим излучением, даже при прохождении одного радиационного пути через клетку, включает в себя близкорасположенные множественные повреждения, которые нарушают механизмы репарации клеточной ДНК. Хотя большинство клеток, несущих такое радиационно-индуцированное повреждение, может быть устранено путями реакции на повреждение, некоторые клетки способны избегать этих путей, размножаться и в конечном итоге подвергаться злокачественной трансформации, что является решающим шагом в развитии рака.

Ионизирующее излучение — установленный фактор риска рака. Исследования, связанные с облучением клеток и экспериментальных животных, а также эпидемиологические исследования популяций, которые испытали необычно высокие уровни радиационного облучения по медицинским или профессиональным причинам, продемонстрировали четкую связь между ионизирующим излучением и раком. Примеры последнего включают чернобыльскую катастрофу 1986 года и атомные бомбардировки Хиросимы и Нагасаки в 1945 году, Япония. За годы, прошедшие после этих катастрофических событий, тысячи людей пострадали от радиационных заболеваний и рака.

Риск рака увеличивается примерно пропорционально количеству энергии, депонированной в ткани (доза облучения, обычно измеряемая в единицах грей [Гр] или миллигрей [мГр], где 1 Гр соответствует 1 джоулю энергии на килограмм ткани) . Однако органы и ткани различаются по своей чувствительности к радиационному канцерогенезу (канцерогенной способности). Риск рака также зависит от типа ионизирующего излучения, пола, возраста на момент облучения, возраста и времени после облучения, а также от факторов образа жизни, таких как репродуктивный анамнез и воздействие других канцерогенов (например,г., табачный дым). В среднем основная доза облучения людей поступает от естественных фоновых источников, которые мало изменились за время существования человека.

Получите эксклюзивный доступ к контенту нашего 1768 First Edition с подпиской. Подпишитесь сегодня

Источники и виды ионизирующего излучения

Ионизирующее излучение возникает в результате радиоактивного распада нестабильных изотопов элементов в горных породах, почве и тканях тела, а также в результате ядерных реакций, происходящих на Солнце и далеких звездах.Большая часть всего воздействия такого фонового излучения связано с вдыханием газообразного радона, который образуется в результате радиоактивного распада радия в горных породах и почве и который, просачиваясь в атмосферу, может захватываться и концентрироваться в нем. плохо вентилируемые помещения, такие как жилые дома и подземные шахты. Излучение радона и продуктов его радиоактивного распада состоит в основном из альфа-частиц, которые имеют очень ограниченную способность проникать в ткань, но могут повредить клеточную ДНК в легких, если радиоактивный источник попадает в дыхательные пути.Гамма-лучи и рентгеновские лучи, напротив, обладают высокой проникающей способностью и могут воздействовать на клетки, даже если источник излучения находится вне тела. Хотя электроны лишь несколько более проникают, чем альфа-частицы, считается, что непосредственная причина большинства радиационных повреждений ДНК происходит из-за взаимодействий с вторичными электронами, возбуждаемыми за счет передачи от электромагнитного излучения или излучения частиц, происходящих вне клетки.

Различные виды излучения несколько различаются по биологической эффективности на единицу дозы.Например, альфа-излучение, поглощенное тканями, считается примерно в 20 раз более эффективным канцерогеном, чем такая же доза гамма-лучей. Понятие эквивалентной дозы, выраженной в единицах зиверта (Зв), было введено в целях радиационной защиты. Для гамма-излучения доза 1 мГр соответствует эквиваленту дозы 1 мЗв, тогда как для альфа-излучения доза 1 мГр соответствует эквиваленту дозы 20 мЗв. Во всем мире среднее годовое воздействие естественного радиационного фона на человека составляет 2 человека.4 мЗв в год.

После открытия рентгеновских лучей в 1895 году немецким физиком Вильгельмом Конрадом Рентгеном и радиоактивности в следующем году французским физиком Анри Беккерелем были разработаны медицинские, промышленные и военные методы использования радиационных технологий, которые в конечном итоге привели к заметному увеличению населения. воздействие ионизирующего излучения. К началу 21 века в Соединенных Штатах такая антропогенная радиация составляла около 18 процентов от общего годового радиационного облучения населения.Однако дозы облучения для людей могут широко варьироваться.

В качестве ориентира, необычно высокие дозы ионизирующего излучения включают эквиваленты доз, превышающие 100 мЗв. Облучение всего тела, превышающее 4 Зв (4000 мЗв), обычно приводит к летальному исходу при отсутствии медицинского вмешательства, тогда как гораздо более высокие дозы, ограниченные отдельными органами или ограниченными частями тела, часто безопасно используются для лечения рака.

.