รังสีไอออไนซ์ประกอบด้วยรังสีอัลตราไวโอเลต การผ่านของรังสีและการแผ่รังสีไอออไนซ์ผ่านสิ่งกีดขวาง
รังสีทั้งหมดที่ใช้ในรังสีวิทยาทางการแพทย์แบ่งออกเป็นสองกลุ่มใหญ่: non-ionizing และ ionizing สลายตัวเป็นอนุภาคที่มีประจุตรงข้ามเรียกว่าไอออน
ท่ามกลางรังสีที่ไม่ใช่ไอออไนซ์ เป็นของรังสีความร้อน (อินฟราเรด) และรังสีเรโซแนนซ์ที่เกิดขึ้นในวัตถุ (ร่างกายมนุษย์) ที่วางไว้ในสนามแม่เหล็กที่เสถียรภายใต้การกระทำของพัลส์ความถี่สูง นอกจากนี้ คลื่นอุลตร้าโซนิคซึ่งเป็นแรงสั่นสะเทือนแบบยืดหยุ่นของตัวกลางจะเรียกแบบมีเงื่อนไขว่ารังสีที่ไม่แตกตัวเป็นไอออน
รังสีไอออไนซ์
โดดเด่นด้วยความสามารถในการแตกตัวเป็นไอออนอะตอม สิ่งแวดล้อมรวมทั้งอะตอมที่ประกอบเป็นเนื้อเยื่อของมนุษย์ การแผ่รังสีทั้งหมดเหล่านี้แบ่งออกเป็นควอนตัมและร่างกาย
การแบ่งส่วนนี้เป็นไปตามอำเภอใจเป็นส่วนใหญ่ เนื่องจากการแผ่รังสีใดๆ มีลักษณะเป็นคู่ และภายใต้เงื่อนไขบางประการ แสดงคุณสมบัติของคลื่นหรือคุณสมบัติของอนุภาค
รังสีควอนตัมไอออไนซ์รวมถึง bremsstrahlung (X-ray) และรังสีแกมมา
การแผ่รังสีของอวัยวะ ได้แก่ ลำอิเล็กตรอน โปรตอน นิวตรอน เมซอน
เพื่อวัตถุประสงค์ทางการแพทย์ รังสีเอกซ์จากภายนอกที่ใช้กันมากที่สุดคือเอ็กซ์เรย์
หลอดเอ็กซ์เรย์
เป็นภาชนะแก้วสูญญากาศที่ปลายขั้วสองขั้วถูกบัดกรี - แคโทดและแอโนด
แคโทดทำขึ้นในรูปของเกลียวทังสเตนบาง ๆ เมื่อถูกความร้อน เมฆอิเล็กตรอนอิสระจะก่อตัวขึ้นรอบๆ เกลียว (การปล่อยความร้อน) ภายใต้การกระทำของไฟฟ้าแรงสูงที่ใช้กับขั้วของหลอดเอ็กซ์เรย์ พวกมันจะถูกเร่งและโฟกัสที่ขั้วบวก หลังหมุนด้วยความเร็วมหาศาล (สูงถึง 10,000 รอบต่อนาที) เพื่อกระจายอนุภาคอย่างสม่ำเสมอและป้องกันไม่ให้ขั้วบวกละลาย เป็นผลมาจากการชะลอตัวของอิเล็กตรอนที่แอโนดบางส่วน พลังงานจลน์กลายเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า
แหล่งที่มาของรังสีไอออไนซ์สำหรับวัตถุประสงค์ทางการแพทย์ก็คือนิวไคลด์กัมมันตภาพรังสี ผลิตขึ้นในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ที่เครื่องเร่งอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้า หรือด้วยความช่วยเหลือของเครื่องกำเนิดนิวไคลด์กัมมันตภาพรังสี
เครื่องเร่งอนุภาค
- เป็นการติดตั้งเพื่อรับอนุภาคที่มีประจุพลังงานสูงโดยใช้สนามไฟฟ้า อนุภาคเคลื่อนที่ในห้องสุญญากาศ การเคลื่อนที่ของพวกมันถูกควบคุมโดยสนามแม่เหล็กหรือไฟฟ้า
ตามลักษณะของอนุภาคเร่ง พวกมันแยกความแตกต่างระหว่างตัวเร่งความเร็วของอิเล็กตรอน (เบตาตรอน, ไมโครตรอน, เครื่องเร่งเชิงเส้น) และอนุภาคหนัก - โปรตอน ฯลฯ (ไซโคลตรอน, ซินโครฟาโซตรอน)
ในการวินิจฉัยโรค ใช้เครื่องเร่งปฏิกิริยาเพื่อให้ได้นิวไคลด์กัมมันตภาพรังสีซึ่งส่วนใหญ่มีครึ่งชีวิตสั้นและเกินขีด
เป็นส่วนหนึ่งของการวินิจฉัยด้วยรังสี
รวมถึงการวินิจฉัย X-ray (รังสีวิทยา), การวินิจฉัย radionuclide, การวินิจฉัยอัลตราซาวนด์, เอกซเรย์คอมพิวเตอร์เอกซ์เรย์, การถ่ายภาพด้วยคลื่นสนามแม่เหล็ก, การถ่ายภาพความร้อนทางการแพทย์ (การถ่ายภาพความร้อน) นอกจากนี้ยังรวมถึงรังสีวิทยาที่เรียกว่าการแทรกแซงซึ่งมีงานรวมถึงการดำเนินการทางการแพทย์ตามขั้นตอนการวินิจฉัยด้วยรังสี
วิธีการวินิจฉัยด้วยรังสีที่ระบุไว้นั้นขึ้นอยู่กับการศึกษาอวัยวะโดยการรับภาพโดยใช้สาขาต่างๆ และการฉายรังสี (การถ่ายภาพทางการแพทย์) การแสดงภาพสามารถทำได้โดยการประมวลผลการแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่ส่ง ปล่อยออกมา หรือสะท้อนกลับ หรือการสั่นสะเทือนทางกล (อัลตราซาวนด์)
การถ่ายภาพทางการแพทย์สมัยใหม่ขึ้นอยู่กับปรากฏการณ์ทางกายภาพดังต่อไปนี้:
- การดูดซึมในเนื้อเยื่อของรังสีเอกซ์ (การวินิจฉัย X-ray);
- การแผ่รังสีความถี่วิทยุในระหว่างการกระตุ้นนิวเคลียสของอะตอมที่ไม่ตรงกันในสนามแม่เหล็ก (MRI)
— การปล่อยแกมมาควอนตาโดยนิวไคลด์กัมมันตรังสีที่เข้มข้นในอวัยวะบางส่วน (การวินิจฉัยเรดิโอนูไคลด์);
- การสะท้อนไปทางเซ็นเซอร์ของรังสีความถี่สูงของคลื่นอัลตราโซนิกโดยตรง (อัลตราซาวนด์);
- การปล่อยคลื่นอินฟราเรดโดยธรรมชาติโดยเนื้อเยื่อ (การถ่ายภาพอินฟราเรด, ถ่ายภาพความร้อน)
วิธีการทั้งหมดเหล่านี้ ยกเว้นอัลตราโซนิก อาศัยการแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าในภูมิภาคต่างๆ ของสเปกตรัมพลังงาน การถ่ายภาพอัลตราซาวนด์ขึ้นอยู่กับการจับการสั่นสะเทือนที่เกิดจากคริสตัลเพียโซอิเล็กทริก
วิธีการถ่ายภาพ
นอกจากนี้ยังสามารถจัดกลุ่มตามคุณสมบัติต่อไปนี้: ได้ภาพปริมาตรทั้งหมดของเนื้อเยื่อหรือชั้นบาง ๆ ในการตรวจเอ็กซ์เรย์ทั่วไป ปริมาตรสามมิติจะแสดงเป็นภาพสองมิติ ได้ภาพผลรวมบนแผ่นฟิล์ม ร่างกายต่างๆ. ในการถ่ายภาพแนวแกน เช่น CT การแผ่รังสีจะพุ่งไปที่ .เท่านั้น ชั้นบางผ้า ข้อได้เปรียบหลัก วิธีนี้คือความคมชัดที่ดี
ปฏิกิริยาของรังสีไอออไนซ์กับสสาร
การแผ่รังสีของไอออไนซ์ทั้งหมดกระทำในลักษณะเดียวกัน โดยผ่านตัวกลางใดๆ รวมถึงเนื้อเยื่อของมนุษย์ พวกมันทั้งหมดถ่ายเทพลังงานไปยังอะตอมของเนื้อเยื่อเหล่านี้ ทำให้เกิดการกระตุ้นและการแตกตัวเป็นไอออน
โปรตอนและโดยเฉพาะอย่างยิ่งอนุภาคแอลฟามี มวลขนาดใหญ่, ประจุและพลังงาน ดังนั้นพวกมันจึงเคลื่อนที่ในเนื้อเยื่อเป็นเส้นตรงทำให้เกิดการสะสมของไอออนอย่างหนาแน่น กล่าวอีกนัยหนึ่ง พวกมันมีการสูญเสียพลังงานเชิงเส้นจำนวนมากในเนื้อเยื่อ ความยาวของเส้นทางขึ้นอยู่กับพลังงานเริ่มต้นของอนุภาคและลักษณะของสารที่เคลื่อนที่
อิเล็กตรอนในเนื้อเยื่อมีทางคดเคี้ยว เนื่องจากมวลต่ำและความแปรปรวนของทิศทางภายใต้การกระทำของสนามไฟฟ้าของอะตอม แต่อิเล็กตรอนสามารถดึงอิเล็กตรอนที่โคจรออกจากระบบของอะตอมที่กำลังมาถึง เพื่อผลิตไอออไนเซชันของสสาร คู่ของไอออนที่เกิดขึ้นจะถูกกระจายไปตามเส้นทางของอิเล็กตรอนที่มีความหนาแน่นน้อยกว่าในกรณีของลำโปรตอนหรืออนุภาคแอลฟา
นิวตรอนเร็วสูญเสียพลังงานส่วนใหญ่เนื่องจากการชนกับนิวเคลียสของไฮโดรเจน นิวเคลียสเหล่านี้แตกออกจากอะตอมและสร้างกลุ่มไอออนสั้น ๆ ในเนื้อเยื่อ หลังจากการกลั่นกรอง นิวตรอนจะถูกดักจับโดยนิวเคลียสของอะตอม ซึ่งสามารถมาพร้อมกับการปล่อยรังสีแกมมาพลังงานสูงหรือโปรตอนพลังงานสูง ซึ่งจะก่อให้เกิดกลุ่มไอออนหนาแน่น นิวเคลียสบางส่วน โดยเฉพาะนิวเคลียสของอะตอมโซเดียม ฟอสฟอรัส และคลอรีน กลายเป็นกัมมันตภาพรังสีอันเนื่องมาจากปฏิกิริยากับนิวตรอน ดังนั้นหลังจากการฉายรังสีให้กับบุคคลที่มีฟลักซ์นิวตรอน นิวไคลด์กัมมันตภาพรังสียังคงอยู่ในร่างกายของเขาซึ่งเป็นแหล่งของรังสี (นี่คือปรากฏการณ์ของกัมมันตภาพรังสีที่เหนี่ยวนำ)
รังสีไอออไนซ์- กระแสของโฟตอนเช่นเดียวกับอนุภาคที่มีประจุหรือเป็นกลางซึ่งปฏิสัมพันธ์กับสารของตัวกลางจะนำไปสู่การแตกตัวเป็นไอออน การทำให้แตกตัวเป็นไอออนมีบทบาทสำคัญในการพัฒนาผลกระทบที่เกิดจากรังสี โดยเฉพาะอย่างยิ่งในเนื้อเยื่อที่มีชีวิต การใช้พลังงานโดยเฉลี่ยสำหรับการก่อตัวของไอออนหนึ่งคู่นั้นค่อนข้างน้อยในประเภท รังสีไอออไนซ์ซึ่งทำให้สามารถตัดสินโดยระดับของการแตกตัวเป็นไอออนของสารเกี่ยวกับพลังงานที่ถ่ายโอนไปยังมัน I. และ สำหรับการลงทะเบียนและการวิเคราะห์ รังสีไอออไนซ์วิธีการใช้เครื่องมือยังใช้ไอออไนซ์
แหล่งที่มา รังสีไอออไนซ์แบ่งออกเป็นธรรมชาติ (ธรรมชาติ) และเทียม แหล่งธรรมชาติ รังสีไอออไนซ์คืออวกาศและสารกัมมันตภาพรังสีที่พบได้ทั่วไปในธรรมชาติ (radionuclides) ในอวกาศรังสีคอสมิกก่อตัวขึ้นและมาถึงโลก - กระแสโลหิตของรังสีไอออไนซ์ รังสีคอสมิกปฐมภูมิประกอบด้วยอนุภาคที่มีประจุและโฟตอนพลังงานสูง ในชั้นบรรยากาศของโลก รังสีคอสมิกปฐมภูมิจะถูกดูดซับบางส่วนและเริ่มปฏิกิริยานิวเคลียร์ ซึ่งส่งผลให้เกิดอะตอมกัมมันตภาพรังสีที่ปล่อยรังสีออกมาเอง ดังนั้นรังสีคอสมิกที่อยู่ใกล้พื้นผิวโลกจึงแตกต่างจากรังสีคอสมิกปฐมภูมิ รังสีคอสมิกมีสามประเภทหลัก: รังสีคอสมิกทางช้างเผือก รังสีคอสมิกจากดวงอาทิตย์ และแถบรังสีของโลก รังสีคอสมิกทางช้างเผือกเป็นองค์ประกอบที่มีพลังงานสูงที่สุดของการไหลของมวลกระดูกในอวกาศระหว่างดาวเคราะห์และเป็นตัวแทนของนิวเคลียสขององค์ประกอบทางเคมี (ส่วนใหญ่เป็นไฮโดรเจนและฮีเลียม) ซึ่งเร่งให้มีพลังงานสูง ในความสามารถในการทะลุทะลวง รังสีคอสมิกชนิดนี้มีมากกว่าทุกประเภท รังสีไอออไนซ์ยกเว้นนิวทริโน การดูดกลืนรังสีคอสมิกกาแล็กซี่อย่างสมบูรณ์จะต้องมีเกราะตะกั่วประมาณ 15 ม. รังสีคอสมิกจากแสงอาทิตย์เป็นส่วนที่มีพลังงานสูงของรังสีคอร์พัสคิวลาร์ของดวงอาทิตย์ และเกิดขึ้นระหว่างแสงแฟลร์ของโครโมสเฟียร์ในตอนกลางวัน ในช่วงที่เข้มข้น เปลวสุริยะความหนาแน่นของฟลักซ์ของรังสีคอสมิกจากแสงอาทิตย์อาจสูงกว่าระดับปกติของความหนาแน่นฟลักซ์ของรังสีคอสมิกในกาแลคซีหลายพันเท่า รังสีคอสมิกจากแสงอาทิตย์ประกอบด้วยโปรตอน นิวเคลียสฮีเลียม และนิวเคลียสที่หนักกว่า โปรตอนพลังงานสูงจากแสงอาทิตย์ก่อให้เกิดอันตรายสูงสุดต่อมนุษย์ในระหว่างการบินในอวกาศ (ดู ชีววิทยาอวกาศและการแพทย์). แถบการแผ่รังสีของโลกก่อตัวขึ้นในอวกาศใกล้โลกเนื่องจากการแผ่รังสีคอสมิกปฐมภูมิและการดักจับส่วนประกอบที่มีประจุบางส่วนโดยสนามแม่เหล็กของโลก แถบรังสีของโลกประกอบด้วยอนุภาคที่มีประจุ ได้แก่ อิเล็กตรอนในแถบอิเล็กตรอนและโปรตอนในแถบโปรตอน ในแถบรังสีสนาม และมีการจัดตั้ง ความเข้มที่เพิ่มขึ้นซึ่งถูกนำมาพิจารณาเมื่อเปิดตัวยานอวกาศที่บรรจุคน
นิวไคลด์กัมมันตรังสีตามธรรมชาติหรือจากธรรมชาตินั้นมีต้นกำเนิดที่หลากหลาย บางส่วนอยู่ในตระกูลกัมมันตภาพรังสีซึ่งบรรพบุรุษ (ยูเรเนียม, ทอเรียม) เป็นส่วนหนึ่งของหินที่ประกอบเป็นดาวเคราะห์ของเราตั้งแต่ช่วงที่ก่อตัว นิวไคลด์กัมมันตรังสีธรรมชาติบางส่วนเป็นผลพลอยได้จากการกระตุ้นไอโซโทปที่เสถียรโดยรังสีคอสมิก คุณสมบัติที่โดดเด่นของนิวไคลด์กัมมันตภาพรังสีคือกัมมันตภาพรังสีเช่น การเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นเอง (การสลายตัว) ของนิวเคลียสของอะตอม ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในเลขอะตอมและ (หรือ) เลขมวล อัตราการสลายตัวของสารกัมมันตรังสี ซึ่งกำหนดลักษณะกิจกรรมของนิวไคลด์กัมมันตรังสี เท่ากับจำนวนการเปลี่ยนแปลงของกัมมันตภาพรังสีต่อหน่วยเวลา
ระบบหน่วยสากล (SI) กำหนด becquerel เป็นหน่วยของกัมมันตภาพรังสี ( Bq); 1 Bqเท่ากับหนึ่งการสลายตัวต่อวินาที ในทางปฏิบัติ ยังใช้หน่วยนอกระบบของกิจกรรมคูรี ( สำคัญ); 1 สำคัญเท่ากับ 3.7 × 10 10 การสลายตัวต่อวินาที กล่าวคือ 3.7×10 10 Bq. อันเป็นผลมาจากการแปลงกัมมันตภาพรังสีทำให้เกิดอนุภาคที่มีประจุและเป็นกลางซึ่งก่อตัวเป็นสนามรังสี
ตามชนิดของอนุภาคที่ประกอบขึ้น รังสีไอออไนซ์, แยกความแตกต่างระหว่างรังสีอัลฟา, รังสีบีตา, รังสีแกมมา, รังสีเอกซ์, รังสีนิวตรอน, รังสีโปรตอน ฯลฯ รังสีเอกซ์และแกมมาจัดเป็นโฟตอนหรือแม่เหล็กไฟฟ้า รังสีไอออไนซ์และประเภทอื่นๆ ทั้งหมด รังสีไอออไนซ์- เพื่อร่างกาย โฟตอนเป็น "ส่วน" (ควอนตัม) ของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า พลังงานของพวกมันแสดงเป็นอิเล็กตรอนโวลต์ มากกว่าพลังงานของควอนตัมแสงที่มองเห็นได้หลายหมื่นเท่า
รังสีอัลฟ่าเป็นกระแสของอนุภาคแอลฟาหรือนิวเคลียสของอะตอมฮีเลียมซึ่งมีประจุบวกเท่ากับหน่วยประจุพื้นฐานสองหน่วย อนุภาคอัลฟ่าเป็นอนุภาคไอออไนซ์สูงที่สูญเสียพลังงานอย่างรวดเร็วเมื่อมีปฏิสัมพันธ์กับสสาร ด้วยเหตุผลนี้ รังสีอัลฟาจึงทะลุทะลวงได้เล็กน้อยและถูกใช้ในทางการแพทย์ไม่ว่าจะเพื่อฉายรังสีพื้นผิวของร่างกาย หรือฉีดนิวไคลด์กัมมันตภาพรังสีแอลฟาเข้าไปในจุดโฟกัสทางพยาธิวิทยาโดยตรงในระหว่างการบำบัดด้วยรังสีคั่นระหว่างหน้า
รังสีบีตา - กระแสของอิเล็กตรอนที่มีประจุลบหรือโพซิตรอนที่มีประจุบวกที่ปล่อยออกมาระหว่างการสลายตัวของบีตา อนุภาคบีตาเป็นอนุภาคไอออไนซ์อย่างอ่อน อย่างไรก็ตาม เมื่อเทียบกับอนุภาคอัลฟาที่มีพลังงานเท่ากัน พวกมันมีกำลังการทะลุทะลวงมากกว่า
การแผ่รังสีนิวตรอนเป็นกระแสของอนุภาคที่เป็นกลางทางไฟฟ้า (นิวตรอน) ที่เกิดขึ้นในปฏิกิริยานิวเคลียร์บางอย่างระหว่างปฏิกิริยาระหว่างอนุภาคมูลฐานที่มีพลังงานสูงกับสสาร เช่นเดียวกับในระหว่างการแตกตัวของนิวเคลียสหนัก นิวตรอนถ่ายโอนพลังงานส่วนหนึ่งของพวกมันไปยังนิวเคลียสของอะตอมของสสารของตัวกลางและเริ่มปฏิกิริยานิวเคลียร์ เป็นผลให้อนุภาคที่มีประจุประเภทต่างๆปรากฏขึ้นในเรื่องที่ฉายรังสีโดยฟลักซ์นิวตรอนซึ่งทำให้เป็นไอออนของตัวกลางและสามารถสร้างนิวไคลด์กัมมันตภาพรังสีได้ คุณสมบัติของรังสีนิวตรอนและลักษณะของปฏิสัมพันธ์กับเนื้อเยื่อที่มีชีวิตถูกกำหนดโดยพลังงานนิวตรอน
บางชนิด รังสีไอออไนซ์เกิดขึ้นในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์และโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ เครื่องเร่งอนุภาค เครื่องเอ็กซ์เรย์ และนิวไคลด์กัมมันตภาพรังสีที่สร้างขึ้นโดยใช้เครื่องมือเหล่านี้
รังสีโปรตอนถูกสร้างขึ้นในเครื่องเร่งอนุภาคพิเศษ ตาเป็นกระแสของโปรตอน - อนุภาคที่มีประจุบวกเป็นหน่วยและมีมวลใกล้กับมวลนิวตรอน โปรตอนเป็นอนุภาคไอออไนซ์สูง เร่งให้มีพลังงานสูงจึงสามารถเจาะลึกเข้าไปในเรื่องของตัวกลางได้ค่อนข้างลึก ทำให้สามารถใช้รังสีโปรตอนในรีโมทคอนโทรลได้อย่างมีประสิทธิภาพ รังสีบำบัด.
รังสีอิเล็กตรอนถูกสร้างขึ้นโดยเครื่องเร่งอิเล็กตรอนแบบพิเศษ (เช่น betatrons, linear accelerators) หากมีการนำลำอิเล็กตรอนที่มีอัตราเร่งออกมา เครื่องเร่งอนุภาคเดียวกันสามารถเป็นแหล่งของ bremsstrahlung ซึ่งเป็นรังสีโฟตอนชนิดหนึ่งที่เกิดขึ้นเมื่ออิเล็กตรอนที่เร่งความเร็วลดลงในวัสดุของเป้าหมายเครื่องเร่งอนุภาคพิเศษ รังสีเอกซ์ที่ใช้ในรังสีวิทยาทางการแพทย์ยังเป็น bremsstrahlung ของอิเล็กตรอนที่เร่งความเร็วในหลอดเอ็กซ์เรย์
รังสีแกมมา - โฟตอนพลังงานสูงที่ปล่อยออกมาระหว่างการสลายตัวของนิวไคลด์กัมมันตรังสี ใช้กันอย่างแพร่หลายในการรักษาด้วยรังสีของเนื้องอกร้าย แยกแยะการกำกับและไม่ชี้นำ I. และ. ถ้าทุกทิศการขยายพันธุ์ รังสีไอออไนซ์เทียบเท่ากัน แล้วพวกมันก็พูดถึงไอโซโทรปิก I. และ เกี่ยวกับลักษณะของการกระจายในเวลา I. และ. สามารถต่อเนื่องและพัลส์
สำหรับคำอธิบายของฟิลด์ I. และ. ใช้ ปริมาณทางกายภาพซึ่งกำหนดการกระจายตัวของรังสีในเรื่องของตัวกลาง ลักษณะที่สำคัญที่สุดฟิลด์ I. และ. คือ ความหนาแน่นของฟลักซ์อนุภาค และ ความหนาแน่นของฟลักซ์พลังงาน ในกรณีทั่วไป ความหนาแน่นของฟลักซ์ของอนุภาคคือจำนวนของอนุภาคที่ทะลุผ่านทรงกลมพื้นฐานต่อหน่วยเวลา หารด้วยพื้นที่หน้าตัดของทรงกลมนี้ ความหนาแน่นของฟลักซ์พลังงาน I. และ. เป็นคำพ้องความหมายสำหรับคำว่า "ความเข้มของรังสี" ที่พบได้ทั่วไปในทางปฏิบัติ เท่ากับความหนาแน่นฟลักซ์ของอนุภาคคูณด้วยพลังงานเฉลี่ยของอนุภาคหนึ่งอนุภาคและกำหนดลักษณะอัตราการถ่ายโอนพลังงาน I. และ หน่วยวัดความเข้ม และ. และ. ในระบบ SI คือ J/m 2 × ส.
ผลกระทบทางชีวภาพของรังสีไอออไนซ์. ภายใต้การกระทำทางชีวภาพ และ. และ. เข้าใจปฏิกิริยาที่หลากหลายที่เกิดขึ้นในวัตถุทางชีววิทยาที่ถูกฉายรังสี ตั้งแต่กระบวนการหลักของการแลกเปลี่ยนพลังงานรังสีไปจนถึงผลกระทบที่แสดงออกเป็นเวลานานหลังจากได้รับรังสี ความรู้เรื่องกลไก การกระทำทางชีวภาพรังสีไอออไนซ์จำเป็นสำหรับการนำมาตรการที่เพียงพอมาใช้อย่างเร่งด่วนเพื่อความปลอดภัยของบุคลากรและสาธารณชนในกรณีที่เกิดอุบัติเหตุที่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์และสถานประกอบการอื่น ๆ ของอุตสาหกรรมนิวเคลียร์ สำหรับการแตกตัวเป็นไอออนขององค์ประกอบส่วนใหญ่ที่ประกอบเป็นซับสเตรตทางชีวภาพนั้นจำเป็นต้องใช้พลังงานค่อนข้างมาก - 10-15 eVเรียกว่าศักย์ไอออไนซ์ เพราะอนุภาคและโฟตอน รังสีไอออไนซ์มีพลังงานตั้งแต่หลักสิบถึงหลักล้าน eVซึ่งมากกว่าพลังงานของพันธะภายในและระหว่างโมเลกุลของโมเลกุลและสารที่ประกอบเป็นซับสเตรตทางชีววิทยาใดๆ ดังนั้นสิ่งมีชีวิตทั้งหมดอาจได้รับผลกระทบจากรังสีที่สร้างความเสียหาย
รูปแบบที่ง่ายที่สุด ระยะเริ่มต้นการบาดเจ็บจากรังสีมีดังนี้ ติดตามและพร้อมกันโดยการถ่ายโอนพลังงาน I. และ. อะตอมและโมเลกุลของตัวกลางที่ฉายรังสี (ขั้นตอนทางกายภาพของการกระทำทางชีวภาพของ I. และ.) กระบวนการทางเคมีและรังสีขั้นต้นจะพัฒนาขึ้นซึ่งขึ้นอยู่กับกลไกสองประการ: ทางตรงเมื่อโมเลกุลของสารสัมผัสกับการเปลี่ยนแปลงโดยตรง ปฏิสัมพันธ์กับ รังสีไอออไนซ์และทางอ้อมซึ่งโมเลกุลดัดแปลงไม่ดูดซับพลังงานโดยตรง รังสีไอออไนซ์และรับได้โดยการถ่ายโอนจากโมเลกุลอื่น อันเป็นผลมาจากกระบวนการเหล่านี้ ทำให้เกิดอนุมูลอิสระและผลิตภัณฑ์ที่มีปฏิกิริยาสูงอื่นๆ ซึ่งนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงในโมเลกุลขนาดใหญ่ที่สำคัญ และในขั้นสุดท้าย - ไปสู่ผลกระทบทางชีวภาพขั้นสุดท้าย ในที่ที่มีออกซิเจน กระบวนการทางเคมีและการแผ่รังสีจะรุนแรงขึ้น (ผลของออกซิเจน) ซึ่ง ceteris paribus ช่วยเพิ่มการกระทำทางชีวภาพของ I. และ (ซม. ดัดแปลงวิทยุ, ตัวแทนดัดแปลงวิทยุ). โปรดทราบว่าการเปลี่ยนแปลงในซับสเตรตที่ฉายรังสีไม่จำเป็นต้องสิ้นสุดและไม่สามารถย้อนกลับได้ ตามกฎแล้วผลลัพธ์สุดท้ายในแต่ละกรณีไม่สามารถคาดการณ์ได้เพราะพร้อมกับความเสียหายจากรังสีการฟื้นฟูสถานะเริ่มต้นสามารถเกิดขึ้นได้เช่นกัน
ผลกระทบ รังสีไอออไนซ์ในสิ่งมีชีวิตมักเรียกว่าการฉายรังสีแม้ว่าจะไม่ถูกต้องทั้งหมดเพราะการฉายรังสีของร่างกายสามารถทำได้โดยรังสีที่ไม่ทำให้เกิดไอออนชนิดอื่น ๆ (แสงที่มองเห็นได้อินฟราเรดรังสีอัลตราไวโอเลตรังสีความถี่สูง ฯลฯ .) ประสิทธิผลของการฉายรังสีขึ้นอยู่กับปัจจัยด้านเวลา ซึ่งเข้าใจว่าเป็นการกระจาย ปริมาณรังสีไอออไนซ์ภายในเวลาที่กำหนด. การฉายรังสีเฉียบพลันครั้งเดียวมีประสิทธิภาพสูงสุดที่อัตราปริมาณรังสีสูง และ. และ. การฉายรังสีเรื้อรังหรือเป็นระยะๆ (เศษส่วน) เป็นเวลานานในขนาดที่กำหนดมีผลทางชีวภาพที่ต่ำกว่าเนื่องจากกระบวนการ การกู้คืนหลังการฉายรังสี.
แยกแยะความแตกต่างระหว่างรังสีภายนอกและภายใน ที่แหล่งกำเนิดรังสีภายนอก และ. และ. ตั้งอยู่นอกร่างกายและภายใน (รวมกัน) จะดำเนินการโดยนิวไคลด์กัมมันตภาพรังสีที่เข้าสู่ร่างกายผ่านทางระบบทางเดินหายใจ ทางเดินอาหาร หรือผ่านผิวหนังที่เสียหาย
การกระทำทางชีวภาพ รังสีไอออไนซ์ส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับคุณภาพของมัน ซึ่งส่วนใหญ่ถูกกำหนดโดยการถ่ายโอนพลังงานเชิงเส้น (LET) - พลังงานที่สูญเสียไปโดยอนุภาคต่อความยาวของเส้นทางในสารของตัวกลาง ขึ้นอยู่กับค่า LET ทั้งหมด รังสีไอออไนซ์แบ่งออกเป็นไอออไนซ์ที่หายาก (LET น้อยกว่า 10 keV/µm) และไอออไนซ์อย่างหนาแน่น (LET มากกว่า 10 keV/µm). ผลกระทบ ประเภทต่างๆรังสีไอออไนซ์ในปริมาณที่เท่ากันจะทำให้เกิดผลกระทบของขนาดต่างๆ สำหรับการประเมินคุณภาพเชิงปริมาณของรังสี แนวคิดของประสิทธิภาพทางชีวภาพสัมพัทธ์ (RBE) ถูกนำมาใช้ ซึ่งมักจะประเมินโดยการเปรียบเทียบขนาดยาของการศึกษา I และ ทำให้เกิดผลทางชีวภาพบางอย่างด้วยปริมาณมาตรฐาน And. and. ทำให้เกิดผลเช่นเดียวกัน สามารถพิจารณาตามเงื่อนไขว่า RBE ขึ้นอยู่กับ LET เท่านั้นและเพิ่มขึ้นตามการเพิ่มขึ้นในภายหลัง
ในระดับใดก็ตาม - เนื้อเยื่อ อวัยวะ ระบบหรือสิ่งมีชีวิต การกระทำทางชีวภาพของ I. และ , ผลของมันถูกกำหนดโดยการกระทำของ I. และ ในระดับเซลล์ การศึกษารายละเอียดของปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นในเซลล์ รังสีไอออไนซ์, ถือเป็นเรื่อง การวิจัยขั้นพื้นฐาน รังสีชีววิทยา. ควรสังเกตว่าปฏิกิริยาส่วนใหญ่ตื่นเต้น รังสีไอออไนซ์รวมถึงปฏิกิริยาสากลเช่นความล่าช้าในการแบ่งเซลล์ เกิดขึ้นชั่วคราว ชั่วคราว และไม่ส่งผลกระทบต่อความมีชีวิตของเซลล์ที่ฉายรังสี ปฏิกิริยาประเภทนี้ - ปฏิกิริยาย้อนกลับ - รวมถึงความผิดปกติของการเผาผลาญต่างๆ รวมทั้ง การยับยั้งเมแทบอลิซึมของกรดนิวคลีอิกและฟอสโฟรีเลชั่นออกซิเดชัน การยึดเกาะของโครโมโซม ฯลฯ การย้อนกลับของปฏิกิริยาการแผ่รังสีประเภทนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าพวกเขาเป็นผลมาจากความเสียหายต่อส่วนหนึ่งของโครงสร้างหลายส่วน การสูญเสียซึ่งถูกเติมเต็มอย่างรวดเร็ว หรือเพียงแค่ไปไม่มีใครสังเกต จากที่นี่และลักษณะเฉพาะของปฏิกิริยาเหล่านี้: ด้วยการเพิ่มขนาดยา และ. และ. ไม่ใช่สัดส่วนของบุคคลที่ทำปฏิกิริยา (เซลล์) ที่เพิ่มขึ้น แต่ขนาด ระดับของปฏิกิริยา (เช่น ระยะเวลาของความล่าช้าในการแบ่งตัว) ของเซลล์ที่ถูกฉายรังสีแต่ละเซลล์
ลักษณะที่แตกต่างอย่างเห็นได้ชัดคือผลกระทบที่นำเซลล์ที่ถูกฉายรังสีไปสู่ความตาย - ปฏิกิริยาการแผ่รังสีที่ทำให้ถึงตาย ในทางรังสีชีววิทยา การตายของเซลล์ถูกเข้าใจว่าเป็นการสูญเสียความสามารถของเซลล์ในการแบ่งตัว ในทางตรงกันข้าม “ผู้รอดชีวิต” คือเซลล์เหล่านั้นที่มีความสามารถในการสืบพันธุ์ (โคลน)
ปฏิกิริยาที่ทำให้ถึงตายได้มีสองรูปแบบที่อาจถึงแก่ชีวิตสำหรับการแบ่งตัวและเซลล์ที่มีความแตกต่างไม่ดี: ระยะระหว่างเฟส ซึ่งเซลล์ตายไม่นานหลังจากการฉายรังสี อย่างน้อยก็ก่อนเริ่มมีการแบ่งเซลล์แบบไมโทซิสแรก และการสืบพันธุ์ เมื่อเซลล์ที่ได้รับผลกระทบไม่ตายทันทีหลังจากนั้น การสัมผัสกับรังสี แต่อยู่ในขั้นตอนการแบ่ง รูปแบบปฏิกิริยาการสืบพันธุ์ที่พบบ่อยที่สุด สาเหตุหลักของการตายของเซลล์คือความเสียหายทางโครงสร้างต่อโครโมโซมที่เกิดขึ้นภายใต้อิทธิพลของการฉายรังสี รอยโรคเหล่านี้ตรวจพบได้ง่ายโดยการตรวจทางเซลล์วิทยาบนเซลล์ ระยะต่างๆ mitosis และมีลักษณะของการจัดเรียงใหม่ของโครโมโซมหรือความผิดปกติของโครโมโซม เนื่องจากการเชื่อมต่อที่ไม่ถูกต้องของโครโมโซมและการสูญเสียส่วนปลายระหว่างการแบ่งตัวอย่างง่าย ๆ ลูกหลานของเซลล์ที่เสียหายดังกล่าวจะต้องตายทันทีหลังจากการแบ่งส่วนนี้หรือเป็นผลมาจากไมโทสสองหรือสามตัวที่ตามมา (ขึ้นอยู่กับความสำคัญของการสูญเสีย สารพันธุกรรมเพื่อความมีชีวิตของเซลล์) การเกิดขึ้นของความเสียหายเชิงโครงสร้างต่อโครโมโซมเป็นกระบวนการที่น่าจะเป็นไปได้ ซึ่งส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับการก่อตัวของการแบ่งตัวสองครั้งในโมเลกุลดีเอ็นเอ กล่าวคือ ด้วยความเสียหายที่ไม่สามารถแก้ไขได้ต่อโมเลกุลของเซลล์ที่สำคัญ ในเรื่องนี้ซึ่งแตกต่างจากปฏิกิริยาเซลล์แบบย้อนกลับที่พิจารณาข้างต้นโดยเพิ่มขึ้นในขนาดยาและ. และ. จำนวน (สัดส่วน) ของเซลล์ที่มีความเสียหายของจีโนมถึงตายเพิ่มขึ้นซึ่งอธิบายไว้อย่างเคร่งครัดสำหรับเซลล์แต่ละประเภทในพิกัด "ผลของยา" ปัจจุบัน มีการพัฒนาวิธีการพิเศษในการแยกเซลล์โคลนจากเนื้อเยื่อต่างๆ ในร่างกาย และเติบโตในหลอดทดลอง ซึ่งหลังจากสร้างเส้นโค้งการเอาชีวิตรอดตามขนาดที่เหมาะสม ความไวต่อรังสีของอวัยวะที่ศึกษา และความเป็นไปได้ของการเปลี่ยนแปลงใน ทิศทางที่ต้องการจะถูกวัด นอกจากนี้ การนับจำนวนเซลล์ที่มีความคลาดเคลื่อนของโครโมโซมในการเตรียมพิเศษจะใช้สำหรับการวัดปริมาณรังสีทางชีวภาพเพื่อประเมินสถานการณ์การแผ่รังสี เช่น บนเครื่องบิน ยานอวกาศตลอดจนเพื่อกำหนดความรุนแรงและการพยากรณ์โรคของการเจ็บป่วยจากรังสีเฉียบพลัน
ปฏิกิริยาการแผ่รังสีที่อธิบายไว้ของเซลล์รองรับผลกระทบที่เกิดขึ้นทันทีซึ่งแสดงออกในชั่วโมง วัน สัปดาห์และเดือนแรกหลังจากการฉายรังสีทั่วไปของร่างกายหรือการฉายรังสีเฉพาะส่วนของร่างกาย ซึ่งรวมถึงตัวอย่างเช่น ผื่นแดง, ผิวหนังอักเสบจากรังสี, อาการต่างๆ ของการเจ็บป่วยจากรังสีเฉียบพลัน (leukopenia, aplasia ไขกระดูก, โรคเลือดออก, แผลในลำไส้), การเป็นหมัน (ชั่วคราวหรือถาวรขึ้นอยู่กับขนาดยา รังสีไอออไนซ์).
หลังจากผ่านไปเป็นเวลานาน (เดือนและปี) หลังจากได้รับรังสี ผลระยะยาวของการได้รับรังสีเฉพาะที่และโดยทั่วไปจะพัฒนาขึ้น ซึ่งรวมถึงอายุขัยที่ลดลง การเกิดเนื้องอกร้าย และต้อกระจกจากรังสี การเกิดโรคของผลกระทบระยะยาวของการฉายรังสีส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับความเสียหายต่อเนื้อเยื่อที่มีลักษณะเฉพาะโดยกิจกรรมการงอกขยายในระดับต่ำ ซึ่งประกอบเป็นอวัยวะส่วนใหญ่ของสัตว์และมนุษย์ ความรู้ลึกกลไกการออกฤทธิ์ทางชีวภาพ รังสีไอออไนซ์จำเป็นในด้านหนึ่งในการพัฒนาวิธีการ ป้องกันรังสีและการรักษาอาการบาดเจ็บจากกัมมันตภาพรังสี และในทางกลับกัน เพื่อหาวิธีเพิ่มการได้รับรังสีในงานพันธุกรรมทางรังสีและด้านอื่นๆ ของเทคโนโลยีชีวภาพทางรังสี หรือในการบำบัดด้วยรังสีของเนื้องอกร้ายโดยใช้สารปรับคลื่นวิทยุ นอกจากนี้ การทำความเข้าใจกลไกการออกฤทธิ์ทางชีวภาพ รังสีไอออไนซ์เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับแพทย์ในกรณีที่ต้องใช้มาตรการที่เพียงพออย่างเร่งด่วนเพื่อความปลอดภัยของบุคลากรและสาธารณชนในกรณีที่เกิดอุบัติเหตุที่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์และสถานประกอบการอื่น ๆ ของอุตสาหกรรมนิวเคลียร์
บรรณานุกรม:โกเซนบุค วี.แอล. และอื่น ๆ ปริมาณการให้ยาแก่บุคคลในทุ่งรังสีแกมมา - นิวตรอน, M. , 1978; Ivanov V.I. หลักสูตรการวัดปริมาณรังสี, M. , 1988; Keirim-Markus I.B. Equidosimetry, M. , 1980; Komar V.E. และแฮนสัน เค.พี. ข้อมูลโมเลกุลขนาดใหญ่ในความเสียหายจากรังสีต่อเซลล์, M. , 1980; Moiseev A.A. และ Ivanov V.I. หนังสืออ้างอิงเกี่ยวกับการวัดปริมาณรังสีและสุขอนามัยการแผ่รังสี, M. , 1984; ยาร์โมเนนโก เอส.พี. รังสีชีววิทยาของมนุษย์และสัตว์, ม., 1988.
การแผ่รังสีไอออไนซ์, กระแสของโฟตอนหรืออนุภาค, ปฏิสัมพันธ์ to-rykh กับสิ่งแวดล้อมนำไปสู่การแตกตัวเป็นไอออนหรือ. มีโฟตอน (แม่เหล็กไฟฟ้า) และรังสีไอออไนซ์ corpuscular รังสีโฟตอนไอออไนซ์รวมถึง UV สุญญากาศและรังสีเอกซ์ที่มีลักษณะเฉพาะ เช่นเดียวกับการแผ่รังสีที่เกิดจากการสลายตัวของกัมมันตภาพรังสีและบริเวณนิวเคลียร์อื่นๆ (ch. arr. g -รังสี) และเมื่อเบรกอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้า หรือแม็ก ฟิลด์ - รังสีเอกซ์ bremsstrahlung, . ฟลักซ์เรียกว่า corpuscular ionizing radiation a-และb -อนุภาค ความเร่ง และชิ้นส่วนของนิวเคลียสหนัก เป็นต้น อนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าหรือตัวกลางจะแตกตัวเป็นไอออนโดยตรงเมื่อชนกับพวกมัน (การทำให้เป็นไอออนหลัก) ถ้าเคาะออกพร้อมกันมีจลนศาสตร์เพียงพอ พลังงาน พวกมันยังสามารถแตกตัวเป็นไอออนหรือชนกับสิ่งแวดล้อมได้ (ไอออนไนซ์รอง) ดังกล่าวเรียกว่า d -อิเล็กตรอน รังสีโฟตอนสามารถแตกตัวเป็นไอออนในตัวกลางทั้งโดยตรง (การแตกตัวเป็นไอออนโดยตรง) และผ่านที่สร้างขึ้นในตัวกลาง (การแตกตัวเป็นไอออนทางอ้อม); การมีส่วนร่วมของเส้นทางการแตกตัวเป็นไอออนแต่ละเส้นทางนั้นพิจารณาจากพลังงานโฟตอนและองค์ประกอบอะตอมของตัวกลาง กระแสไอออไนซ์ตัวกลางทางอ้อมเท่านั้นพรีม นิวเคลียสหดตัว การกระจายตัวแบบ Spatio-temporal ของอนุภาคที่มีประจุหรือควอนตัมที่ประกอบเป็นรังสีไอออไนซ์ เรียกว่า สนามของเขา หลัก ลักษณะของรังสีไอออไนซ์: ฟลักซ์ของรังสีไอออไนซ์ Ф n = dN/dt โดยที่ dN คือจำนวนของอนุภาคที่ตกลงบนพื้นผิวที่กำหนดในช่วงเวลา dt; ความหนาแน่นของฟลักซ์เจ n = dФ n /dS โดยที่ dФ n คือการไหลต่อพื้นที่หน้าตัด dS ของปริมาตรดูดซับ ฟลักซ์พลังงาน Ф = dE/dt โดยที่ dE คือพลังงานรังสีทั้งหมด (ไม่รวมพลังงานมวลเหลือ) สเปกตรัมพลังงานของรังสีไอออไนซ์คือการกระจายของอนุภาคที่เป็นส่วนประกอบและโฟตอนด้วยพลังงาน ปริมาณพลังงานที่ถ่ายโอนโดยการแผ่รังสีไอออไนซ์ไปยังมวลหน่วยของตัวกลาง เรียกว่า รังสีดูดกลืน (ดู) รังสีไอออไนซ์ทุกประเภทมีลักษณะเฉพาะที่เรียกว่า (LEP) - พลังงานที่ถ่ายโอนไปยังตัวกลางโดยอนุภาคไอออไนซ์ในละแวกที่กำหนดของวิถีโคจรต่อหน่วยความยาว LET สามารถรับค่าตั้งแต่ 0.2 (โฟตอนพลังงานสูงและ ) ถึง 10 4 eV/nm (ชิ้นส่วนของนิวเคลียสหนัก)ปฏิกิริยาของรังสีกับตัวกลางในระหว่างการไหลผ่านของรังสีไอออไนซ์ในตัวกลาง จะเกิดการกระเจิงแบบยืดหยุ่นของอนุภาคที่ประกอบเป็นรังสีและกระบวนการที่ไม่ยืดหยุ่นได้ สำหรับการกระเจิงแบบยืดหยุ่น จลนศาสตร์ พลังงานที่เกี่ยวข้อง การเคลื่อนที่ของอนุภาคยังคงไม่เปลี่ยนแปลง แต่ทิศทางการเคลื่อนที่ของอนุภาคจะเปลี่ยนไป กล่าวคือ การไหลของรังสีไอออไนซ์กระจัดกระจาย ในกระบวนการจลนพลศาสตร์ที่ไม่ยืดหยุ่น พลังงานของรังสีไอออไนซ์ถูกใช้ไปกับการทำให้เป็นไอออนและการกระตุ้นอนุภาคของตัวกลาง การไหลมีลักษณะเฉพาะด้วยการกระเจิงแบบยืดหยุ่นบนนิวเคลียสของกระบวนการตัวกลางและกระบวนการที่ไม่ยืดหยุ่น - การแตกตัวเป็นไอออนและการกระตุ้น และที่ปฏิสัมพันธ์ ด้วยเปลือกอิเล็กตรอน (การสูญเสียไอออไนเซชัน) และการสร้าง bremsstrahlung ที่ปฏิสัมพันธ์ c (การสูญเสียรังสี). หากพลังงานไม่เกิน 10 MeV การแตกตัวเป็นไอออนจะมีผลกับสื่อทั้งหมด ความสูญเสีย สำหรับกระแสไอออไนซ์แบบเร่ง ความสูญเสียครอบงำพลังงานทั้งหมด พลังงานที่ส่งผ่านโดยอนุภาคที่มีประจุไปยังสารที่กำหนดตามความยาวของเส้นทาง เรียกว่า กำลังหยุด in-va s m = dE / dl (dE คือพลังงานที่อนุภาคสูญเสียไปในระหว่างทางเดินของเส้นทางพื้นฐาน dl) ค่า s m ลดลงเมื่อพลังงานของอนุภาคมีประจุเพิ่มขึ้นและเพิ่มขึ้นเมื่อเพิ่มขึ้นที่ จำนวนขององค์ประกอบที่สภาพแวดล้อมภายในประกอบด้วย ความลึกของการแทรกซึมของอนุภาคที่มีประจุลงไปในน้ำนั้นมีลักษณะเฉพาะโดยช่วง R; c สำหรับ He 2+ ที่มีพลังงาน 5.3 MeV R คือ 39 µm สำหรับที่มีพลังงาน 5 MeV -2.5 ซม. สำหรับการแผ่รังสีโฟตอนไอออไนซ์ การกระเจิงแบบยืดหยุ่น (การกระเจิงแบบคลาสสิก) และกระบวนการที่ไม่ยืดหยุ่นเกิดขึ้น ซึ่งหลักๆ แล้วคือเอฟเฟกต์โฟโตอิเล็กทริก เอฟเฟกต์คอมป์ตัน และการก่อตัวของ - ในเอฟเฟกต์โฟโตอิเล็กทริก โฟตอนจะถูกดูดซับโดยตัวกลางด้วยการปล่อยพลังงาน และพลังงานของโฟตอนลบด้วยพลังงานยึดเหนี่ยวจะถูกถ่ายโอนไปยังพลังงานที่ปล่อยออกมา ความน่าจะเป็นของเอฟเฟกต์โฟโตอิเล็กทริกจากเปลือก K เป็นสัดส่วนกับ Z 5 (Z คือเลขอะตอมขององค์ประกอบ) และลดลงอย่างรวดเร็วเมื่อพลังงานโฟตอนเพิ่มขึ้น (เส้นโค้ง 1 ในรูปที่ 1) ในกรณีของเอฟเฟกต์คอมป์ตัน โฟตอนจะกระจัดกระจายอยู่บนอะตอมตัวใดตัวหนึ่ง ในกรณีนี้ พลังงานโฟตอนจะลดลง ทิศทางของการเคลื่อนที่จะเปลี่ยนไป และตัวกลางจะแตกตัวเป็นไอออน ความน่าจะเป็นของการกระเจิงคอมป์ตันเป็นสัดส่วนกับ Z และขึ้นอยู่กับพลังงานโฟตอน (เส้นโค้ง 2 และ 3 ในรูปที่ 1) ที่พลังงานโฟตอนสูงกว่า 1.022 MeV การก่อตัวของ - จะเกิดขึ้นได้ใกล้กับนิวเคลียส ความน่าจะเป็นของกระบวนการนี้เป็นสัดส่วนกับ Z 2 และเพิ่มขึ้นเมื่อพลังงานโฟตอนเพิ่มขึ้น (เส้นโค้ง 4 ในรูปที่ 1) ที่พลังงานโฟตอนสูงถึง 0.1 MeV โฟตอนแบบคลาสสิกจะมีชัย การกระเจิงและเอฟเฟกต์โฟโตอิเล็กทริกที่พลังงาน 0.1 ถึง 10 MeV - เอฟเฟกต์คอมป์ตันที่พลังงานสูงกว่า 20 MeV - การก่อตัว การลดทอนของรังสีโฟตอนไอออไนซ์โดยชั้นของสสารเกิดขึ้นแบบทวีคูณ กฎหมายและมีลักษณะสัมประสิทธิ์เชิงเส้น อ่อนตัวลงม ซึ่งแสดงให้เห็นความหนาของชั้นในวาที่ความเข้มของลำแสงตกกระทบถูกลดทอนด้วยปัจจัยของ e โดยปกติ การลดทอนของฟลักซ์การแผ่รังสีจะถูกวัดและแนะนำค่าสัมประสิทธิ์มวล อ่อนตัวลงเมตร/r(r - ความหนาแน่นใน va): F n \u003d F 0 n e-(นาย) . r x โดยที่ x คือความหนาของชั้นใน va, Ф 0 n และ Ф n คือเหตุการณ์และกระแสที่ผ่านมาตามลำดับ เมื่อโฟตอนไหลผ่านตัวกลาง บางส่วนจะกระจัดกระจาย บางส่วนถูกดูดกลืน ดังนั้น ค่าสัมประสิทธิ์มวลจึงแตกต่างกัน การอ่อนตัวและการดูดซึม ค่าสัมประสิทธิ์ที่สอง เป็นตัวเลขที่น้อยกว่าครั้งแรก ปฏิสัมพันธ์แต่ละประเภท การแผ่รังสีกับตัวกลางนั้นมีลักษณะเป็นค่าสัมประสิทธิ์มวล ขึ้นอยู่กับพลังงานของโฟตอนและที่ จำนวนขององค์ประกอบที่สภาพแวดล้อมภายในประกอบด้วย ปฏิกิริยาการแผ่รังสีนิวตรอน ตั้งแต่วันพุธเท่านั้น โดยพลังงาน (เมื่อเปรียบเทียบกับพลังงานเฉลี่ยของการเคลื่อนที่ด้วยความร้อน kT โดยที่ k - , T - abs. t-ra) แบ่งออกเป็นความเย็น (E< kT), тепловые (Е ~ kT), медленные (kT < E < 10 3 эВ), промежуточные (10 3
ข้าว. 1. การพึ่งพาค่าสัมประสิทธิ์การลดทอนมวล
ความลึกของการแทรกซึมของรังสีโฟตอนและนิวตรอนที่แตกตัวเป็นไอออนในตัวกลางนั้นมีลักษณะเป็นชั้นของการลดทอนครึ่งหนึ่ง
ดี 1/2 ซึ่งลดการไหลของรังสีลงครึ่งหนึ่ง เมื่อไรดี 1/2 = 9 ซม. สำหรับการไหลตามทิศทาง g - 60 Co รังสีที่มีพลังงาน 1.25 MeV และดี 1/2 =8 ซม. สำหรับการไหลโดยตรงโดยมีพลังงานเฉลี่ย 6 MeV . ปฏิสัมพันธ์ รังสีไอออไนซ์ใดๆ ที่มีอนุภาคของตัวกลางอยู่ได้ไม่เกิน 10 - 15 วิ ในช่วงเวลานี้ สามารถสร้างระบบย่อยอิเล็กทรอนิกส์ของสิ่งแวดล้อมขึ้นใหม่ได้ (ระบบย่อยนิวเคลียร์ยังคงไม่เปลี่ยนแปลง) ผลิตภัณฑ์ปฏิสัมพันธ์ปรากฏในสื่อ: ชาร์จโดยลำพังเป็นหลักและย่อยสลาย พลังงาน, ประจุสองเท่า, เสื้อกล้ามและแฝดสามที่เรียกว่า. superexcited state () มีพลังงานเหนืออนุภาค I 1 ตัวแรกของตัวกลาง ในเฟสก๊าซ ตัวเลขจะเกินจำนวนที่เกิดขึ้นในคอนเดนเซอร์ เฟสเป็นสิ่งที่ตรงกันข้าม การแตกตัวเป็นไอออนและการกระตุ้นของอนุภาคของตัวกลางสามารถเกิดขึ้นได้กับพลังงานอิเล็กทรอนิกส์ใดๆ ระดับ แต่ยิ่งกระบวนการมีความน่าจะเป็นมากเท่าใด พลังงานการผูกมัดในตัวกลางก็จะยิ่งต่ำลงเท่านั้น ประสิทธิภาพการโต้ตอบ รังสีไอออไนซ์กับตัวกลางมีลักษณะเป็นพลังงานเฉลี่ย W - พลังงานที่ใช้ในการสร้างหนึ่งและ W เกิน I 1 โดย 1.5-2.5 เท่า หลัก เศษเสี้ยวของพลังงานของรังสีไอออไนซ์จะถูกถ่ายเทโดยทุติยภูมิ d -อิเล็กตรอน การกระจายพลังงานปฐมภูมิและทุติยภูมิในตัวกลางแบบทันทีที่เรียกว่า สเปกตรัมการเสื่อมสภาพของรังสี - ช่วยให้คุณสามารถคำนวณกระบวนการปฏิสัมพันธ์ทั้งหมด ตามส่วนต่างๆ ในระบบ และค้นหาองค์ประกอบและความน่าจะเป็นของการสลายตัวของชั้นหิน แตกตัวเป็นไอออนและ. ในกรณีของการโต้ตอบ รังสีไอออไนซ์ด้วย (เช่น สารละลาย) การกระจายพลังงานรังสีระหว่างส่วนประกอบที่เกิดขึ้นตามสัดส่วนของเศษส่วนของอิเล็กตรอนอี ของส่วนประกอบเหล่านี้ - อัตราส่วนของจำนวนที่เป็นของส่วนประกอบนี้ต่อจำนวนรวมของระบบทั้งหมดในหน่วยมวล (หรือปริมาตร) พลังงานของการแผ่รังสีไอออไนซ์ที่ถ่ายโอนไปยังวูฟจะถูกกระจายอย่างไม่สม่ำเสมอตามวิถีของอนุภาคไอออไนซ์ ดังนั้นจึงเป็นช่องว่าง การกระจายผลิตภัณฑ์ของการโต้ตอบ ไม่เป็นเนื้อเดียวกัน ระดับของความไม่เท่าเทียมกันนั้นยิ่งสูง LET ของรังสีก็จะยิ่งมากขึ้น สิ่งนี้นำไปสู่ผลสุดท้ายที่ไม่เท่ากันในการโต้ตอบ ด้วยสภาพแวดล้อมของรังสีไอออไนซ์ที่มี LET ต่างกัน (ดู Radiation-chemical) แหล่งที่มาของรังสีไอออไนซ์แตกต่างกันไปตามประเภทและพลังงาน สเปกตรัมการแผ่รังสี การออกแบบ เรขาคณิตตำแหน่ง ธาตุที่ฉายรังสี พลังงานที่ดูดซับ และการกระจายของธาตุในวัตถุที่ฉายรังสี เน้นตามรอย กลุ่ม: แหล่งกำเนิดไอโซโทป, เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์, เครื่องเร่งอนุภาค, การติดตั้งเอ็กซ์เรย์ ในบรรดาแหล่งไอโซโทป Naib การติดตั้งรังสีแกมมาที่มี 60 Co และ l37 Cs ที่มีอายุยืนยาวเป็นเรื่องปกติ
ข้าว. 2. รูปแบบของแหล่งแกมมาไอโซโทปสำหรับการฉายรังสี: a - มุมมองด้านบน b - มุมมองด้านข้าง; 1 - ห้องฉายรังสี; 2 - ห้องสำหรับโหลด 5; 3 - แหล่งกำเนิดรังสีในตำแหน่งทำงาน; 4 - อยู่ในตำแหน่งจัดเก็บ 6 - สายการขนส่งสำหรับ; 7 - แผงควบคุม; 8 - การป้องกันคอนกรีต; 9 - ฟันของเขาวงกตป้องกัน; 10 - ระบบสำหรับยกแหล่งจากที่เก็บข้อมูล 11; 12 - คอนโซล; 13 - ระบบ dosimetric ควบคุม.
ในรูป รูปที่ 2 แสดงไดอะแกรมของการตั้งค่ารังสีแกมมาสำหรับการฉายรังสีวัตถุขนาดใหญ่ องค์ประกอบการแผ่รังสีจะอยู่ในห้องทำงาน 1 ซึ่งสามารถอยู่ในตำแหน่งการทำงาน 3 หรือในที่เก็บ 4 (ในตำแหน่งนี้ ผู้คนสามารถเข้าถึงห้อง 1 ได้) วัตถุสำหรับการฉายรังสีจะถูกแช่ใน 5 และการขนส่งสาย 6 ถูกส่งไปยังเครื่องฉายรังสี 3 จากระยะไกล ห้องพักทุกห้องอยู่ภายใต้ dosimetric การควบคุม 13. รังสีไอออไนซ์จากเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ประกอบด้วย
g -แผ่รังสี เร็วและร้อน แตกเป็นชิ้นเล็กชิ้นน้อย เครื่องเร่งอนุภาค - อุปกรณ์เร่งความเร็วหรือไฟฟ้า สนาม (สามารถใช้สนามแม่เหล็กเพื่อควบคุมการไหลของอนุภาคที่มีประจุ) มีสองพื้นฐาน ประเภทโครงสร้างของตัวเร่งความเร็ว: เชิงเส้น ซึ่งอนุภาคที่มีประจุจะเคลื่อนที่เป็นเส้นตรง และแบบวงกลม ซึ่งการเคลื่อนที่ไปตามวิถีโคจรเป็นวงกลม ตามประเภทของเครื่องเร่งไฟฟ้า เครื่องเร่งสนามแบ่งออกเป็นไฟฟ้าแรงสูงซึ่งทิศทางของไฟฟ้า สนามในระหว่างการเร่งความเร็วจะไม่เปลี่ยนแปลงและเป็นจังหวะซึ่งทำให้เกิดความเร่งอย่างต่อเนื่องเนื่องจากข้อเท็จจริงที่ว่าอนุภาคที่มีประจุอยู่ในระยะเร่งความเร็วของไฟฟ้าความถี่สูงแบบสลับ ฟิลด์ ในวัฏจักร เครื่องเร่งอนุภาค (ไซโคลตรอน ซินโครตรอน ซินโครฟาโซตรอน เป็นต้น) พลังงานที่ต้องการทำได้โดยการส่งผ่านอนุภาคเร่งรอบเส้นรอบวงของอุปกรณ์ซ้ำ ๆ ในลักษณะเชิงเส้น (ตัวเร่งการเหนี่ยวนำเชิงเส้น เครื่องเร่งเรโซแนนซ์เชิงเส้น ฯลฯ ) - เนื่องจากการใช้ ไฟฟ้าความถี่สูง สนามเป็นงวดเชิงเส้น ระบบ. หลัก องค์ประกอบคันเร่ง - เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแรงสูง, แหล่งกำเนิดของอนุภาคที่มีประจุ (แหล่งกำเนิดไอออน) และระบบที่ทำการเร่งความเร็ว ในเครื่องเร่งความเร็วเรโซแนนซ์ กระบวนการสะสมพลังงานโดยอนุภาคจะเกิดขึ้นในช่วงเวลาหนึ่ง ขึ้นอยู่กับพลังงานที่ต้องการและประเภทของอนุภาคที่ถูกเร่ง ดังนั้นจึงทำงานในโหมดพัลซิ่ง สามารถใช้คันเร่งไฟฟ้าแรงสูงบางประเภท (เช่น คันเร่งคาสเคด) ได้ ในระบอบการปกครองของการไหลของอนุภาคเร่งอย่างต่อเนื่อง คันเร่งส่วนใหญ่ใช้สำหรับอัตราเร่งเช่นแตกตัวเป็นไอออนเรียกว่าการแผ่รังสีซึ่งผ่านตัวกลางทำให้เกิดไอออไนซ์หรือกระตุ้นโมเลกุลของตัวกลาง รังสีไอออไนซ์ เช่น รังสีแม่เหล็กไฟฟ้า ไม่รับรู้ด้วยประสาทสัมผัสของมนุษย์ ดังนั้นจึงเป็นอันตรายอย่างยิ่งเนื่องจากบุคคลไม่รู้ว่าเขากำลังเผชิญกับมัน รังสีไอออไนซ์เรียกอีกอย่างว่าการแผ่รังสี
รังสีเป็นกระแสของอนุภาค (อนุภาคแอลฟา อนุภาคบีตา นิวตรอน) หรือพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความถี่สูงมาก (แกมมาหรือรังสีเอกซ์)
มลพิษของสภาพแวดล้อมการผลิตด้วยสารที่เป็นแหล่งของรังสีไอออไนซ์เรียกว่าการปนเปื้อนกัมมันตภาพรังสี
มลพิษทางนิวเคลียร์เป็นรูปแบบหนึ่งของมลพิษทางกายภาพ (พลังงาน) ที่เกี่ยวข้องกับระดับสารกัมมันตภาพรังสีตามธรรมชาติที่มากเกินไปในสิ่งแวดล้อมอันเป็นผลมาจากกิจกรรมของมนุษย์
สารประกอบด้วยอนุภาคเล็ก ๆ ขององค์ประกอบทางเคมี - อะตอม อะตอมสามารถแบ่งได้และมีโครงสร้างที่ซับซ้อน ที่ศูนย์กลางของอะตอมขององค์ประกอบทางเคมีคืออนุภาคของวัสดุที่เรียกว่า นิวเคลียสของอะตอมที่อิเล็กตรอนหมุนรอบ อะตอมขององค์ประกอบทางเคมีส่วนใหญ่มีความคงตัวสูง กล่าวคือ ความเสถียร อย่างไรก็ตาม ในองค์ประกอบจำนวนหนึ่งที่รู้จักกันในธรรมชาติ นิวเคลียสจะสลายไปเองตามธรรมชาติ ธาตุดังกล่าวเรียกว่า นิวไคลด์กัมมันตรังสีองค์ประกอบเดียวกันสามารถมีนิวไคลด์กัมมันตภาพรังสีได้หลายชนิด ในกรณีนี้เรียกว่า ไอโซโทปรังสีองค์ประกอบทางเคมี การสลายตัวตามธรรมชาติของนิวไคลด์กัมมันตภาพรังสีจะมาพร้อมกับรังสีกัมมันตภาพรังสี
การสลายตัวตามธรรมชาติของนิวเคลียสขององค์ประกอบทางเคมีบางชนิด (radionuclides) เรียกว่า กัมมันตภาพรังสี.
รังสีกัมมันตภาพรังสีมีหลายประเภท: กระแสของอนุภาคที่มีพลังงานสูง คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าด้วยความถี่มากกว่า 1.5.10 17 Hz.
อนุภาคที่ปล่อยออกมามีหลายรูปแบบ แต่อนุภาคที่ปล่อยออกมาบ่อยที่สุดคืออนุภาคแอลฟา (α-radiation) และอนุภาคบีตา (β-radiation) อนุภาคแอลฟานั้นหนักและมีพลังงานสูง เป็นนิวเคลียสของอะตอมฮีเลียม อนุภาคบีตามีน้ำหนักเบากว่าอนุภาคอัลฟาประมาณ 7336 เท่า แต่ก็สามารถมีพลังงานสูงได้เช่นกัน รังสีเบต้าเป็นกระแสของอิเล็กตรอนหรือโพซิตรอน
รังสีแม่เหล็กไฟฟ้ากัมมันตภาพรังสี (เรียกอีกอย่างว่ารังสีโฟตอน) ขึ้นอยู่กับความถี่ของคลื่นคือ X-ray (1.5. 10 17 ... 5. 10 19 Hz) และรังสีแกมมา (มากกว่า 5. 10 19 Hz) . รังสีธรรมชาติเป็นเพียงรังสีแกมมา รังสีเอกซ์เป็นสิ่งเทียมและเกิดขึ้นใน หลอดรังสีแคโทดที่แรงดันไฟหลักหมื่นและหลายแสนโวลท์
นิวไคลด์กัมมันตรังสี อนุภาคที่ปล่อยออกมา เปลี่ยนเป็นนิวไคลด์กัมมันตรังสีอื่นๆ และ องค์ประกอบทางเคมี. กัมมันตภาพรังสีสลายตัวด้วย ความเร็วต่างกัน. อัตราการสลายตัวของนิวไคลด์กัมมันตรังสีเรียกว่า กิจกรรม. หน่วยวัดของกิจกรรมคือจำนวนการสลายตัวต่อหน่วยเวลา การสลายตัวหนึ่งครั้งต่อวินาทีเรียกว่า becquerel (Bq) มักใช้หน่วยอื่นในการวัดกิจกรรม - คูรี (Ku), 1 Ku = 37.10 9 Bq นิวไคลด์กัมมันตภาพรังสีกลุ่มแรกที่ศึกษาโดยละเอียดคือเรเดียม-226 Curies ได้รับการศึกษาเป็นครั้งแรกหลังจากที่ได้รับการตั้งชื่อหน่วยวัดของกิจกรรม จำนวนการสลายตัวต่อวินาทีที่เกิดขึ้นใน 1 กรัมของเรเดียม -226 (กิจกรรม) คือ 1 Ku
เวลาที่ใช้ในการสลายกัมมันตรังสีครึ่งหนึ่งเรียกว่า ครึ่งชีวิต(ท 1/2). radionuclide แต่ละตัวมีครึ่งชีวิตของตัวเอง ช่วงของ T 1/2 สำหรับนิวไคลด์กัมมันตภาพรังสีต่างๆ นั้นกว้างมาก มันเปลี่ยนจากวินาทีเป็นพันล้านปี ตัวอย่างเช่น ยูเรเนียม-238 กัมมันตภาพรังสีธรรมชาติที่รู้จักกันดีที่สุดมีครึ่งชีวิตประมาณ 4.5 พันล้านปี
ในระหว่างการสลาย ปริมาณนิวไคลด์กัมมันตรังสีจะลดลงและกิจกรรมของกัมมันตรังสีจะลดลง รูปแบบที่กิจกรรมลดลงเป็นไปตามกฎการสลายตัวของกัมมันตภาพรังสี:
ที่ไหน แต่ 0 - กิจกรรมเริ่มต้น แต่- กิจกรรมในช่วงเวลาหนึ่ง t.
ประเภทของรังสีไอออไนซ์
การแผ่รังสีไอออไนซ์เกิดขึ้นระหว่างการทำงานของอุปกรณ์ที่ใช้ไอโซโทปกัมมันตภาพรังสี ระหว่างการทำงานของอุปกรณ์สูญญากาศ จอภาพ ฯลฯ
รังสีไอออไนซ์คือ corpuscular(อัลฟา เบต้า นิวตรอน) และ แม่เหล็กไฟฟ้า(รังสีแกมมา, เอ็กซ์เรย์) ซึ่งสามารถสร้างอะตอมที่มีประจุและโมเลกุลไอออนเมื่อมีปฏิสัมพันธ์กับสสาร
รังสีอัลฟาคือกระแสของนิวเคลียสฮีเลียมที่ปล่อยออกมาจากสสารในระหว่างการสลายกัมมันตภาพรังสีของนิวเคลียสหรือระหว่างปฏิกิริยานิวเคลียร์
ยิ่งมีพลังงานของอนุภาคมากเท่าใด ไอออนไนซ์ทั้งหมดก็จะยิ่งมีมากขึ้นในสารเท่านั้น ช่วงของอนุภาคแอลฟาที่ปล่อยออกมาจากสารกัมมันตภาพรังสีสูงถึง 8-9 ซม. ในอากาศและในเนื้อเยื่อที่มีชีวิต - หลายสิบไมครอน การมีมวลค่อนข้างมาก อนุภาคแอลฟาสูญเสียพลังงานอย่างรวดเร็วเมื่อมีปฏิสัมพันธ์กับสสาร ซึ่งกำหนดความสามารถในการแทรกซึมต่ำและการเกิดไอออไนเซชันจำเพาะสูง ซึ่งมีจำนวนไอออนหลายหมื่นคู่ต่อเส้นทางในอากาศ 1 ซม.
รังสีเบต้า -การไหลของอิเล็กตรอนหรือโพซิตรอนที่เกิดจากการสลายตัวของกัมมันตภาพรังสี
ช่วงสูงสุดของอนุภาคบีตาในอากาศคือ 1800 ซม. และในเนื้อเยื่อที่มีชีวิต - 2.5 ซม. ความสามารถในการแตกตัวเป็นไอออนของอนุภาคเบตาต่ำกว่า (หลายสิบคู่ต่อช่วง 1 ซม.) และกำลังเจาะทะลุสูงกว่า อนุภาคอัลฟา
นิวตรอน ฟลักซ์ที่เกิดขึ้น รังสีนิวตรอน,เปลี่ยนพลังงานในปฏิสัมพันธ์ที่ยืดหยุ่นและไม่ยืดหยุ่นกับนิวเคลียสของอะตอม
ด้วยปฏิกิริยาที่ไม่ยืดหยุ่น รังสีทุติยภูมิจึงเกิดขึ้น ซึ่งอาจประกอบด้วยทั้งอนุภาคที่มีประจุและรังสีแกมมา (รังสีแกมมา): ด้วยปฏิกิริยายืดหยุ่น ทำให้เกิดไอออไนซ์ของสารได้
พลังการแทรกซึมของนิวตรอนส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับพลังงานและองค์ประกอบของสสารของอะตอมที่พวกมันโต้ตอบกัน
รังสีแกมมา -รังสีแม่เหล็กไฟฟ้า (โฟตอน) ที่ปล่อยออกมาระหว่างการเปลี่ยนแปลงทางนิวเคลียร์หรือปฏิกิริยาของอนุภาค
รังสีแกมมามีพลังทะลุทะลวงสูงและมีผลทำให้เกิดไอออนต่ำ
รังสีเอกซ์เกิดขึ้นในสภาพแวดล้อมโดยรอบแหล่งกำเนิดรังสีเบตา (ในหลอดเอ็กซ์เรย์ เครื่องเร่งอิเล็กตรอน) และเป็นการรวมกันของ bremsstrahlung และรังสีเฉพาะ Bremsstrahlung คือรังสีโฟตอนที่มีสเปกตรัมต่อเนื่องที่ปล่อยออกมาเมื่อพลังงานจลน์ของอนุภาคที่มีประจุเปลี่ยนไป รังสีลักษณะเฉพาะเป็นรังสีโฟตอนที่มีสเปกตรัมไม่ต่อเนื่อง ซึ่งปล่อยออกมาเมื่อสถานะพลังงานของอะตอมเปลี่ยนแปลง
เช่นเดียวกับรังสีแกมมา รังสีเอกซ์มีพลังงานไอออไนซ์ต่ำและมีความลึกในการแทรกซึมสูง
แหล่งที่มาของรังสีไอออไนซ์
ประเภทของความเสียหายจากรังสีต่อบุคคลขึ้นอยู่กับธรรมชาติของแหล่งที่มาของรังสีไอออไนซ์
พื้นหลังของรังสีธรรมชาติประกอบด้วยรังสีคอสมิกและการแผ่รังสีของสารกัมมันตภาพรังสีตามธรรมชาติ
นอกจากการสัมผัสตามธรรมชาติแล้ว บุคคลยังต้องสัมผัสกับแสงจากแหล่งอื่น เช่น ในการผลิตรังสีเอกซ์ของกะโหลกศีรษะ - 0.8-6 R; กระดูกสันหลัง - 1.6-14.7 R; ปอด (ฟลูออโรกราฟฟี) - 0.2-0.5 R หน้าอกพร้อมฟลูออโรสโคป - 4.7-19.5 R; ระบบทางเดินอาหารด้วย fluoroscopy - 12-82 R: ฟัน - 3-5 R.
การฉายรังสีครั้งเดียว 25-50 เรม ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในกระแสเลือด ในขนาด 80-120 เรม จะมีอาการเจ็บป่วยจากรังสี แต่ไม่มีผลร้ายแรง การเจ็บป่วยจากรังสีเฉียบพลันเกิดขึ้นได้ด้วยการฉายรังสีเพียงครั้งเดียวที่ 200-300 rem ขณะที่ 50% ของผู้ป่วยอาจเสียชีวิตได้ ผลร้ายแรงใน 100% ของกรณีเกิดขึ้นที่ปริมาณ 550-700 rem ปัจจุบันมียาต้านรังสีหลายชนิด ลดผลกระทบของรังสี
การเจ็บป่วยจากรังสีเรื้อรังสามารถเกิดขึ้นได้ด้วยการได้รับขนานยาอย่างต่อเนื่องหรือซ้ำๆ ในปริมาณที่ต่ำกว่าที่ก่อให้เกิดรูปแบบเฉียบพลัน ที่สุด ลักษณะเด่นรูปแบบเรื้อรังของการเจ็บป่วยจากรังสีคือการเปลี่ยนแปลงในเลือด, ความผิดปกติของ ระบบประสาท, โรคผิวหนังในท้องถิ่น, ความเสียหายต่อเลนส์ตา, ภูมิคุ้มกันลดลง.
ระดับขึ้นอยู่กับว่าการรับแสงเป็นภายนอกหรือภายใน การสัมผัสภายในทำได้โดยการหายใจเข้าไป การกลืนกินไอโซโทปรังสี และการเจาะเข้าไปในร่างกายมนุษย์ผ่านทางผิวหนัง สารบางชนิดถูกดูดซึมและสะสมในอวัยวะเฉพาะ ส่งผลให้มีปริมาณรังสีในท้องถิ่นสูง ตัวอย่างเช่น ไอโซโทปไอโอดีนที่สะสมในร่างกายอาจทำให้เกิดความเสียหายได้ ต่อมไทรอยด์, ธาตุหายาก - เนื้องอกในตับ, ไอโซโทปของซีเซียม, รูบิเดียม - เนื้องอกเนื้อเยื่ออ่อน
แหล่งกำเนิดรังสีเทียม
นอกจากการแผ่รังสีจาก แหล่งธรรมชาติรังสีซึ่งมีอยู่และมีอยู่ทุกหนทุกแห่งในศตวรรษที่ 20 มีแหล่งกำเนิดรังสีเพิ่มเติมที่เกี่ยวข้องกับกิจกรรมของมนุษย์ปรากฏขึ้น
ประการแรกนี่คือการใช้รังสีเอกซ์และรังสีแกมมาในทางการแพทย์เพื่อวินิจฉัยและรักษาผู้ป่วย ที่ได้รับด้วยขั้นตอนที่เหมาะสมอาจมีขนาดใหญ่มากโดยเฉพาะอย่างยิ่งในการรักษาเนื้องอกมะเร็งด้วยการฉายรังสีเมื่ออยู่ในโซนเนื้องอกโดยตรงพวกเขาสามารถถึง 1,000 rem หรือมากกว่า ในระหว่างการตรวจเอ็กซ์เรย์ ปริมาณจะขึ้นอยู่กับเวลาของการตรวจและอวัยวะที่กำลังได้รับการวินิจฉัย และสามารถแตกต่างกันอย่างมาก - จากสองสาม rem เมื่อถ่ายภาพฟันไปจนถึงหลายสิบเรมเมื่อตรวจระบบทางเดินอาหารและปอด . ภาพฟลูออโรกราฟิคให้ปริมาณขั้นต่ำ และไม่ควรละทิ้งการตรวจฟลูออโรกราฟิคเชิงป้องกันประจำปี ปริมาณเฉลี่ยที่ผู้คนได้รับจากการวิจัยทางการแพทย์คือ 0.15 rem ต่อปี
ในช่วงครึ่งหลังของศตวรรษที่ 20 ผู้คนเริ่มใช้รังสีอย่างแข็งขันเพื่อจุดประสงค์อย่างสันติ มีการใช้ไอโซโทปรังสีหลายชนิดใน การวิจัยทางวิทยาศาสตร์ในการวินิจฉัยวัตถุทางเทคนิค ในเครื่องมือวัด ฯลฯ และสุดท้ายคือพลังงานนิวเคลียร์ โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ใช้ในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ (NPP) เรือตัดน้ำแข็ง เรือ และเรือดำน้ำ ปัจจุบัน มีเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์มากกว่า 400 เครื่องที่มีกำลังการผลิตไฟฟ้ารวมมากกว่า 300 ล้านกิโลวัตต์ กำลังทำงานอยู่ที่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์เพียงแห่งเดียว สำหรับการผลิตและการแปรรูปเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ องค์กรทั้งกลุ่มรวมกันใน วัฏจักรเชื้อเพลิงนิวเคลียร์(เอ็นเอฟซี).
NFC รวมถึงองค์กรสำหรับการขุดยูเรเนียม (เหมืองยูเรเนียม) การเสริมสมรรถนะ (โรงงานความเข้มข้น) เซลล์เชื้อเพลิง, โรงไฟฟ้านิวเคลียร์เอง, องค์กรสำหรับการประมวลผลรองของเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ใช้แล้ว (โรงงานเคมีกัมมันตภาพรังสี) สำหรับการจัดเก็บชั่วคราวและการประมวลผลของกากกัมมันตภาพรังสีที่เกิดจากวัฏจักรเชื้อเพลิงนิวเคลียร์และสุดท้ายคะแนนสำหรับการกำจัดกากกัมมันตภาพรังสีอย่างถาวร (ที่เก็บข้อมูล). ในทุกขั้นตอนของ NFC สารกัมมันตภาพรังสีส่งผลกระทบต่อผู้ปฏิบัติงานในระดับมากหรือน้อย ในทุกขั้นตอน การปล่อยสารกัมมันตภาพรังสี (ปกติหรือโดยไม่ได้ตั้งใจ) สู่สิ่งแวดล้อมสามารถเกิดขึ้นได้ และสร้างปริมาณเพิ่มเติมสำหรับประชากร โดยเฉพาะอย่างยิ่งผู้ที่อาศัยอยู่ใน พื้นที่ขององค์กร NFC
นิวไคลด์กัมมันตรังสีมาจากไหน? ดำเนินการตามปกติโรงไฟฟ้านิวเคลียร์? รังสีภายใน เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ใหญ่. เศษฟิชชันของเชื้อเพลิง อนุภาคมูลฐานต่างๆ สามารถเจาะเกราะป้องกัน รอยแตกขนาดเล็ก และเข้าไปในสารหล่อเย็นและอากาศได้ ทั้งสาย การดำเนินงานทางเทคโนโลยีในการผลิตไฟฟ้าที่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์สามารถนำไปสู่มลพิษทางน้ำและอากาศ ดังนั้นโรงไฟฟ้านิวเคลียร์จึงติดตั้งระบบบำบัดน้ำและก๊าซให้บริสุทธิ์ ปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศผ่านปล่องไฟสูง
ในระหว่างการดำเนินการตามปกติของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ การปล่อยมลพิษสู่สิ่งแวดล้อมมีน้อยและมีผลกระทบเพียงเล็กน้อยต่อประชากรที่อาศัยอยู่ในบริเวณใกล้เคียง
อันตรายที่ยิ่งใหญ่ที่สุดจากมุมมองของความปลอดภัยของรังสีเกิดจากพืชเพื่อแปรรูปเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ใช้แล้วซึ่งมีกิจกรรมที่สูงมาก สถานประกอบการเหล่านี้สร้างของเสียที่เป็นของเหลวจำนวนมากที่มีกัมมันตภาพรังสีสูง มีความเสี่ยงที่จะเกิดปฏิกิริยาลูกโซ่ที่เกิดขึ้นเอง (อันตรายจากนิวเคลียร์)
ปัญหาในการจัดการกับกากกัมมันตภาพรังสีซึ่งเป็นแหล่งการปนเปื้อนกัมมันตภาพรังสีที่สำคัญมากของชีวมณฑลนั้นยากมาก
อย่างไรก็ตาม ความซับซ้อนและค่าใช้จ่ายสูงจากการแผ่รังสีที่องค์กร NFC ทำให้สามารถรับประกันการปกป้องมนุษย์และสิ่งแวดล้อมจนถึงค่าที่น้อยมาก ซึ่งน้อยกว่าภูมิหลังทางเทคโนโลยีที่มีอยู่อย่างมาก อีกสถานการณ์หนึ่งเกิดขึ้นเมื่อมีการเบี่ยงเบนจากโหมดการทำงานปกติ และโดยเฉพาะอย่างยิ่งในช่วงที่เกิดอุบัติเหตุ ดังนั้น อุบัติเหตุที่เกิดขึ้นในปี พ.ศ. 2529 (ซึ่งจัดได้ว่าเป็นหายนะในระดับโลกมีมากที่สุด อุบัติเหตุใหญ่ที่ผู้ประกอบการวัฏจักรเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ในประวัติศาสตร์ทั้งหมดของการพัฒนาพลังงานนิวเคลียร์) ที่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์เชอร์โนปิลนำไปสู่การปล่อยเชื้อเพลิงทั้งหมดเพียง 5% สู่สิ่งแวดล้อม เป็นผลให้นิวไคลด์กัมมันตภาพรังสีที่มีกิจกรรมทั้งหมด 50 ล้าน Ci ถูกปล่อยสู่สิ่งแวดล้อม การเปิดตัวครั้งนี้ส่งผลให้ผู้คนจำนวนมากเปิดเผย จำนวนมากการเสียชีวิต มลภาวะในพื้นที่ขนาดใหญ่ ความจำเป็นในการย้ายถิ่นฐานของผู้คนจำนวนมาก
อุบัติเหตุที่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์เชอร์โนบิลแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าวิธีการผลิตพลังงานนิวเคลียร์เป็นไปได้เฉพาะในกรณีที่อุบัติเหตุขนาดใหญ่ที่สถานประกอบการด้านวัฏจักรเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ถูกตัดออกในหลักการ
51. รังสีไอออไนซ์ ประเภทของรังสีไอออไนซ์ ลักษณะสำคัญ
AI แบ่งออกเป็น 2 ประเภท คือ
รังสีของเม็ดเลือด
- 𝛼-รังสีเป็นกระแสของนิวเคลียสฮีเลียมที่ปล่อยออกมาจากสารในระหว่างการสลายกัมมันตภาพรังสีหรือระหว่างปฏิกิริยานิวเคลียร์
- 𝛽-รังสี - กระแสของอิเล็กตรอนหรือโพซิตรอนที่เกิดจากการสลายตัวของกัมมันตภาพรังสี
รังสีนิวตรอน (ด้วยปฏิกิริยายืดหยุ่น การเกิดอิออไนเซชันตามปกติของสสารจะเกิดขึ้น เมื่อมีปฏิสัมพันธ์ที่ไม่ยืดหยุ่น รังสีทุติยภูมิจะเกิดขึ้น ซึ่งอาจประกอบด้วยทั้งอนุภาคที่มีประจุและควอนตัม)
2. รังสีแม่เหล็กไฟฟ้า
- รังสี𝛾เป็นรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า (โฟตอน) ที่ปล่อยออกมาระหว่างการเปลี่ยนแปลงทางนิวเคลียร์หรือปฏิกิริยาของอนุภาค
รังสีเอกซ์ - เกิดขึ้นในสภาพแวดล้อมรอบ ๆ แหล่งกำเนิดรังสีในหลอดเอ็กซ์เรย์
ลักษณะ AI: พลังงาน (MeV); ความเร็ว (กม./วินาที); ระยะทาง (ในอากาศในเนื้อเยื่อที่มีชีวิต); ความจุไอออไนซ์ (คู่ของไอออนต่อเส้นทาง 1 ซม. ในอากาศ)
ความสามารถในการแตกตัวเป็นไอออนต่ำสุดของรังสี α
อนุภาคที่มีประจุทำให้เกิดไอออไนซ์โดยตรงและรุนแรง
กิจกรรม (A) ของสารกัมมันตภาพรังสีคือจำนวนของการเปลี่ยนแปลงทางนิวเคลียร์ที่เกิดขึ้นเอง (dN) ในสารนี้ในช่วงเวลาสั้น ๆ (dt):
1 Bq (เบคเคอเรล) เท่ากับหนึ่งการเปลี่ยนแปลงทางนิวเคลียร์ต่อวินาที
52. รังสีไอออไนซ์ ปริมาณรังสีไอออไนซ์และหน่วยวัด
รังสีไอออไนซ์ (IR) คือการแผ่รังสีซึ่งมีปฏิสัมพันธ์กับตัวกลางทำให้เกิดประจุของสัญญาณตรงกันข้าม รังสีไอออไนซ์เกิดขึ้นระหว่างการสลายตัวของกัมมันตภาพรังสี การเปลี่ยนแปลงทางนิวเคลียร์ เช่นเดียวกับระหว่างปฏิสัมพันธ์ของอนุภาคที่มีประจุ นิวตรอน การแผ่รังสีโฟตอน (แม่เหล็กไฟฟ้า) กับสสาร
ปริมาณรังสีคือค่าที่ใช้ประเมินการได้รับรังสีไอออไนซ์
ปริมาณที่ได้รับ(แสดงลักษณะของแหล่งกำเนิดรังสีโดยผลของไอออไนเซชัน):
ปริมาณการรับสัมผัสในที่ทำงานเมื่อทำงานกับสารกัมมันตภาพรังสี:
โดยที่ A คือกิจกรรมของแหล่งกำเนิด [mCi], K คือค่าคงที่แกมมาของไอโซโทป [Rcm2/(hmCi)], t คือเวลาเปิดรับแสง, r คือระยะทางจากแหล่งกำเนิดไปยังที่ทำงาน [ซม.]
อัตราปริมาณ(ความเข้มของการฉายรังสี) - การเพิ่มขึ้นของปริมาณรังสีที่สอดคล้องกันภายใต้อิทธิพลของรังสีนี้ต่อหน่วย เวลา.
อัตราปริมาณรังสีที่ได้รับ [rh -1]
ปริมาณที่ดูดซึมแสดงปริมาณพลังงาน AI ที่หน่วยดูดกลืน มวลของ in-va ฉายรังสี:
D การดูดซึม = ประสบการณ์ D K 1
โดยที่ K 1 - สัมประสิทธิ์คำนึงถึงประเภทของสารที่ฉายรังสี
การดูดซึม ปริมาณ, เทา, [J/kg]=1Gy
ปริมาณเทียบเท่าโดดเด่นด้วยการได้รับรังสีเรื้อรังขององค์ประกอบโดยพลการ
H = D Q [Sv] 1 Sv = 100 rem.
Q เป็นปัจจัยการถ่วงน้ำหนักแบบไร้มิติสำหรับรังสีประเภทหนึ่ง สำหรับรังสีเอกซ์และรังสี Q=1 สำหรับอัลฟา อนุภาคบีตา และนิวตรอน Q=20
ปริมาณเทียบเท่าที่มีประสิทธิภาพการสลายตัวของความไวของตัวละคร อวัยวะและเนื้อเยื่อต่อการฉายรังสี
การฉายรังสีของวัตถุที่ไม่มีชีวิต - ดูดซับ ปริมาณ
การฉายรังสีของสิ่งมีชีวิต - Equiv. ปริมาณ
53. ผลของรังสีไอออไนซ์(AI) บนร่างกาย การสัมผัสภายนอกและภายใน
ผลกระทบทางชีวภาพของ AI ขึ้นอยู่กับการแตกตัวเป็นไอออนของเนื้อเยื่อที่มีชีวิต ซึ่งนำไปสู่การแตกพันธะของโมเลกุลและการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างทางเคมีของสารประกอบต่างๆ ซึ่งนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงใน DNA ของเซลล์และการเสียชีวิตในภายหลัง
การละเมิดกระบวนการที่สำคัญของร่างกายแสดงออกในความผิดปกติเช่น
การยับยั้งการทำงานของอวัยวะสร้างเม็ดเลือด
การละเมิดการแข็งตัวของเลือดปกติและความเปราะบางของหลอดเลือดเพิ่มขึ้น
ความผิดปกติของระบบทางเดินอาหาร,
ต้านทานการติดเชื้อลดลง
ร่างกายทรุดโทรม
การสัมผัสภายนอก เกิดขึ้นเมื่อแหล่งกำเนิดรังสีอยู่นอกร่างกายมนุษย์และไม่มีทางเข้าสู่ภายในได้
การสัมผัสภายใน ต้นทาง เมื่อแหล่งที่มาของ AI อยู่ในตัวบุคคล ในขณะที่ภายใน การฉายรังสีก็เป็นอันตรายเช่นกันเนื่องจากอยู่ใกล้แหล่งอินฟราเรดกับอวัยวะและเนื้อเยื่อ
เอฟเฟกต์ธรณีประตู (Н > 0.1 Sv/ปี) ขึ้นอยู่กับปริมาณรังสีอินฟราเรด เกิดขึ้นกับปริมาณที่ได้รับตลอดชีวิต
โรคจากรังสี เป็นโรคที่มีลักษณะอาการที่เกิดขึ้นเมื่อสัมผัสกับ AI เช่น ความสามารถในการสร้างเม็ดเลือดลดลง อาการผิดปกติในทางเดินอาหาร และภูมิคุ้มกันลดลง
ระดับของการเจ็บป่วยจากรังสีขึ้นอยู่กับปริมาณรังสี ที่รุนแรงที่สุดคือระดับที่ 4 ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อสัมผัสกับ AI ด้วยปริมาณมากกว่า 10 สีเทา การบาดเจ็บจากรังสีเรื้อรังมักเกิดจากการสัมผัสภายใน
ผลกระทบที่ไม่ผ่านเกณฑ์ (สุ่ม) ปรากฏที่ปริมาณH<0,1 Зв/год, вероятность возникновения которых не зависит от дозы излучения.
เอฟเฟกต์สุ่มรวมถึง:
การเปลี่ยนแปลงทางร่างกาย
ภูมิคุ้มกันเปลี่ยนแปลง
การเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรม
หลักการปันส่วน - เช่น. ไม่เกินขีด จำกัด ที่อนุญาตส่วนบุคคล ปริมาณรังสีจากแหล่ง AI ทั้งหมด
หลักการให้เหตุผล - เช่น. ห้ามกิจกรรมทุกประเภทเกี่ยวกับการใช้แหล่ง AI ซึ่งผลประโยชน์ที่ได้รับสำหรับบุคคลและสังคมไม่เกินความเสี่ยงของอันตรายที่อาจเกิดขึ้นนอกเหนือจากรังสีธรรมชาติ ข้อเท็จจริง.
หลักการเพิ่มประสิทธิภาพ - การบำรุงรักษาในระดับต่ำสุดที่เป็นไปได้และสามารถทำได้โดยคำนึงถึงเศรษฐกิจ และสังคม ปัจจัยส่วนบุคคล ปริมาณการสัมผัสและจำนวนผู้ที่สัมผัสเมื่อใช้แหล่ง AI
SanPiN 2.6.1.2523-09 "มาตรฐานความปลอดภัยจากรังสี"
ตามเอกสารนี้ 3 กรัม บุคคล:
gr.A - นี่คือใบหน้าแน่นอน การทำงานกับแหล่ง AI . ที่มนุษย์สร้างขึ้น
gr .B - เหล่านี้เป็นบุคคลเงื่อนไขสำหรับการทำงานของแมว nah-Xia ในทันที สายลมจากแหล่ง AI แต่ทว่า บุคคลเหล่านี้ทันที ไม่ได้เชื่อมต่อกับแหล่งที่มา
gr .ใน คือประชากรที่เหลือ รวมทั้ง บุคคล gr. A และ B นอกกิจกรรมการผลิต
กำหนดขีด จำกัด ปริมาณหลัก โดยปริมาณที่มีประสิทธิภาพ:
สำหรับบุคคล gr.A: 20mSvต่อปี ในวันพุธ เพื่อการต่อไป 5 ปี แต่ไม่เกิน 50 mSvในปี.
สำหรับบุคคลกลุ่ม B: 1mSvต่อปี ในวันพุธ เพื่อการต่อไป 5 ปี แต่ไม่เกิน 5 mSvในปี.
สำหรับบุคคลกลุ่ม B: ไม่ควรเกิน ¼ ของค่าสำหรับบุคลากรกลุ่ม A
ในกรณีฉุกเฉินอันเกิดจากอุบัติเหตุทางรังสีมีสิ่งที่เรียกว่า การสัมผัสที่เพิ่มขึ้นสูงสุดแมว ได้รับอนุญาตเฉพาะในกรณีที่ไม่สามารถใช้มาตรการยกเว้นอันตรายต่อร่างกายได้
การใช้ปริมาณดังกล่าวสามารถ ให้เหตุผลโดยการช่วยชีวิตและป้องกันอุบัติเหตุเท่านั้นเพิ่มเติมสำหรับผู้ชายอายุมากกว่า 30 ปีโดยมีข้อตกลงเป็นลายลักษณ์อักษรโดยสมัครใจ
การป้องกัน AI m/s:
การป้องกันจำนวน
การป้องกันเวลา
ป้องกันระยะทาง
การแบ่งเขต
รีโมท
ป้องกัน
เพื่อป้องกันγ -การแผ่รังสี:โลหะ หน้าจอทำด้วยน้ำหนักอะตอมขนาดใหญ่ (W, Fe) เช่นเดียวกับคอนกรีตเหล็กหล่อ
สำหรับการป้องกันรังสี β: ใช้วัสดุที่มีมวลอะตอมต่ำ (อลูมิเนียม ลูกแก้ว)
สำหรับการป้องกันรังสี α: ให้ใช้โลหะที่มี H2 (น้ำ พาราฟิน ฯลฯ)
ความหนาของหน้าจอ К=Ро/Рdop, Ро – power. ปริมาณที่วัดได้ต่อ rad สถานที่; Rdop - ปริมาณสูงสุดที่อนุญาต
การแบ่งเขต - การแบ่งอาณาเขตออกเป็น 3 โซน: 1) ที่พักพิง; 2) วัตถุและสถานที่ซึ่งผู้คนสามารถค้นหาได้ 3) โพสต์โซน การเข้าพักของผู้คน
การควบคุมปริมาณรังสี ตามการติดตาม isp-ii วิธีการ: 1. Ionization 2. Phonographic 3. เคมี 4. Calorimetric 5. Scintillation
เครื่องใช้พื้นฐาน ใช้สำหรับวัดปริมาณรังสี ควบคุม:
เครื่องวัดเอ็กซ์เรย์ (สำหรับวัดปริมาณรังสีเอ็กซ์ที่ทรงพลัง)
เรดิโอมิเตอร์ (เพื่อวัดความหนาแน่นของฟลักซ์ AI)
รายบุคคล. dosimeters (สำหรับวัดการรับสัมผัสหรือปริมาณที่ดูดซึม)