Лекция по "Физике"

12.11.11.

Лекция №5

Колосова Н.И.

Тема: «Биофизика ионизирующего  излучения» 

Ионизирующие излучения. Виды. Характеристика этих излучений. Источники. 

Ионизирующие излучения  — это излучения,взаимодействие которого со средой приводит к ионизации  атом и молекул. 

Виды:

1)в виде частиц

2)электромагнитные  излучения 

Источники: 

1)естественные-излечение  солнца,космическое излучение,земная  радиация,внутреннее излучение.

Галактическое и солнечное  излучение это поток протонов. Радиоактивное,нужно защищать от него космонавтов и летающих на самолете. Через каждые 11 лет наблюдаются вспышки на солнце,которые несут солнечное излучение.

В земной коре имеются  радиоактивные источники в очень  малых источников(уран,торий,калий,рубидий). Есть зона повышенной радиации(высокогорный тибет,острова в тихом океане,Сибирь). Они создают естественный фон. Приблизительно 90милибэр в год.

Вы помещение за счёт облучения строительными материалам выше чем на улице. Больше всего радиации в граните.

Наш организм содержит радиоактивные элементы. Они избирательно концентрируются в каком либо органе( йод-щитовидная железа,углерод-почти все ткани и т. д.)

Мы живём в радиоактивном  поле.

Радиоактивное излучение  плохо влияет.

Естественный фон-100-150мбэр в год. 

2)искусственные- атомная  бомба

Это ядерные взрывы. Атомная энергетика. Профессиональное излучение. Источник,используемые в медицине и другие источники.

Самая крупная авария - Чернобыльская АЭС 26 апреля 1986г.

От медицинских  процедур-40мбэр в год. 

Защита от ионизирующего  излучения.(формула) 
 
 

Чем меньше время,тем  меньше доза. Чем больше активность,тем  выше доза.

Средства:

-время

-расстояние

-вещество(от вида  излучением).От альфа листом бумаги,бэта -защита-дерево,нейтроны-металл,гама-свинец(наилучший  поглотитель ионизирующего излучения).

-химическая (соединения,препятствующие всасыванию радиоактивных веществ;вещества способствующие выведению-витамины) 

Радиоактивные излучения.

Радиоактивность —  это свойства ядер определенных элементов  самопроизвольно превращаться в  ядра других элементов с испусканием излучений,называемыми излучением. 

Причина радиоактивности:

ядерные силы притяжения:

-сильнодействующие

-короткодействующие 

Альфа распад.

Это превращение ядра одного элемента в ядро другого с  испускание альфа и гама излучений.(схема) 
 

Внутри ядра идут ядерные реакции. Если момент распада ядра образуется частица,то она вылетает. 

Характеристика:

1)энергия лежит  в интервале от 4 до 9 мега электронных  вольт

2)спектр альфа излучений  линейчатый(3 группы частиц с разной  энергии)

3)скорость от 14000 до 20000м в сек.

4)линейная плотность  ионизации(формула)(график) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Чем медленнее движется частица,тем больше она производит ионизации на единицу пути. Энергии  меньше-скорость меньше. В конце  пути-максимом ионизации,отдает всю  последнюю энергию,присоединяет 2 электрона и становится атомом гелия.

5)Линейна тормозная  способность — это энергия,теряемая  на единицах пути(70-270МэВ/м).

6)Средний линейный  пробег.

6 см в воздухе.

12. мм в биологической ткани.

Альфа распад сопровождается гамма излучением. Радонт возбужденный при переходе в стационарное состояние-испускает гама излучения. 
 

Электронный бэта распад. 

Это превращение ядра одного элемента ядро другого с испускание бэта и гамма излучений.

Схема бэта распада(схема) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Характеристика.

-бэта распад сопровождается гамма излучение. Нейтрино уносит часть энергии.

-энергия от 0.01 до 10.

-скорость близка  к скорости света — 200-270

-линейная плотность  ионизации в 1000 раз меньше чем   у альфы

-длина пробега

40м-в воздухе 
 

Характеристика гамма  излучений.

Это излучения имеющие  скорость равную скорости света. Обладает громадной проникающей способностью и малой ионизирующей способностью. Но возможно возникновение реакции(реакция)-рождение пары частиц. При этом образующиеся частицы производят ионизацию. 
 

Все виды распада подчиняются  закону радиоактивного распада.(формула) 
 
 
 
 
 
 

За любые равные промежутки времени распадается  одна и та же доля имеющихся радиоактивных  ядер. 

Соотношение между  постоянной распада и период(формула). 
 
 
 
 

Активность радиоактивного элемента.

Это число распадов в единицу времени. Активность характеризует  скорость распада.(формула) 
 
 
 

Закон изменения активности(формула). 
 
 
 

Единица активности:

1 беккерель -это  активность радиоактивного элемента,у  которого за 1  секунду распадается 1 ядро.

1Кюри-внесистемная  единица 
 

Биофизика действия. 

Теория прямого  действия — теория «мишени».1924г-Кроутер.

(формула) 
 
 
 

в каждой клетке имеется  объем чувствительной к ионизирующему  излучении. Если ионизирующая частица  попадает в объем и происходит хоть 1 ионизация-гибель клетки.

Эта теория хорошо объясняет  возде1йствия на простейшие микроорганизмы, но не способны объяснить воздействие  радиации на сложные молекулярные объекты. 

Теория косвенного действия-радиолиз воды. Наш организм содержит очень много воды(до 80% в некоторых тканях)(формула) 
 
 
 
 

В результате образуются в тканях радикалы свободные(химически  активные,изменяют естественный ход  биохимических реакций в организме)-водород,гидроксид  и вода. 

Радиация стимулирует  рост растений. Мутации(при воздействии на клетку повреждается ядро,под действием радикалом происходит разрыв хромосом и склеиваются неправильно).Под действием радиации рождается поколение с пониженным интеллектом.

Поражается мембрана клеток,изменяется проницаемость,транспорт и т. д. 

Наиболее чувствительны-половые  органы,молочная железа,слизистые оболочки,красный  костный мозг,быстро делящиеся клетки. 

На уровне всего  организма возникает лучевая  болезнь. 

Радиоизотопы применяются  в диагностике и в лечении. Радиометрия-метод определения активности источника излучения после введении в организм РФП.(диагностика заболевания щитовидной железы)Опухолевые клетки больше всего излучают. 

Тема: «Рентгеновское излучение».

1895 -Рентген.

Рентгеновское излучение  — это электромагнитное излуче6ние с длиной волны от 80 до 10 в минус четвертой нм.

Основным источником является рентгеновская трубка. Изготовлена  из стекла с примесью свинца. Вакуум.»  электрода(анод-45 градусов,катод-спиралька).На анод и катод подается очень высокое  напряжение. Принцип работы трубки основан на явлении термоэлектронной эмиссии(испускание электронов нагретыми металлами). 

Электроны движутся под  действием поля,тормозят у анода,теряют энергию,энергия превращается в  рентгеновское излучение-тормозное  рентгеновское излучине. 

Виды:

-тормозное

Спектр тормозного излучения(график)

-характеристическое  излучение

Если увеличивать  напряжение то на фоне сплошного спектора появляются всплески-характеристическое рентгеновское излучение. 

Механизм:

из катода вылетает электрон и выбивает электрон из Ка оболочки .На вакантное место переходит электрон с верхней орбиты. Чем выше,тем больше энергия. 

Поток рентгеновского излучения.

Это мощность рентгеновского излучения — это энергия,излучаемая рентгеновской трубки в единицу  времени со всей площади. 

КПД рентгеновской  трубки.(формулы). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Взаимодействие рентгеновского излучения с веществом.