Радиоактивті ыдырау белсенділігі.

СЕМЕЙ МЕМЛЕКЕТТІК МЕДИЦИНА АКАДЕМИЯСЫ

МЕДИЦИНАЛЫҚ ФИЗИКА ЖӘНЕ ИНФОРМАТИКА К АФЕДРАС Ы

СТУДЕНТТЕРГЕ АРНАЛҒАН

ТӘЖРИБЕЛІК САБАҚТЫҢ ӘДІСТЕМЕЛІК ӨҢДЕУ ҚҰРЫЛЫМЫ

«Иондаушы сәулелер»

Құрастырушы аға оқытушы Дихамбеков Ж.К.

оқытушы Құсаинова К. Т.

Семей 200 8ж

1. Рентген сәулесі. Рентген сәулелерінің ашылу тарихы

2. Рентген сәулелерінің табиғаты және электромагниттік толқындар шкаласындағы орны.

3. Рентген сәулелерінің көзі: рентген түтігінің құрылысы.

4. Рентген сәулелерінің түрі.

5. Рентген сәулелерінің заттармен әсерлесуі кезінде жүретін процесстер

6. Рентген сәулелерінің әлсіреу заңы

7. Рентген сәулелерін медицинада қолданудың физикалық негіздері

8. Рентген сәулелерін медицинада қолдану әдістері

9. Радиоактивті сәулелер. Aтом мен атомдық ядро құрылысы.

10. Ядролық күштер. Олардың қасиеттері.

11. Радиоактивтілік құбылысы. Радиоактивті сәулелер түрі.

12. Радиоактивті ыдырау түрлері.

13. Радиоактивті ыдырау заңы.

14. Радиоактивті ыдырау белсенділігі.

15. Иондаушы радиоактивті сәулелену мен оның биологиялық әсері.

16. Жұту дозасы және экспозициялы доза. Доза қуаты. Өлшем бірліктері.

1. Рентген сәулелерінің ашылуы.

19 ғасырдың соңында физикада электр тогының газдар арқылы өтуіне өте көп көңіл бөлінді. Фарадейде осы құбылыспен айналысып, газдағы электр разрядының әртүрлі түрлерін сипаттап берді, сиретілген газдағы қара кеңістікті тапты. "Крукс түтігімен" жүргізілетін тәжірибелер барлық физикалық лабораторияларда көрсетілді, Крукс түтігінде алынатын катодтық сәуленің магнит өрісінде ауытқуы классикалық демонстрация болды. Осындай Крукс түтіктерімен Вильгельм Конрад Рентгенде тәжірибелер жүргізді. Бірде тәжірибе аяқталған соң Рентген түтікті қара картоннан жасалған қораппен жауып, жарықты сөндіріп, трубканың өзін ток көзінен ажыратуды ұмытып кеткен. Осы кезде трубкаға жақын орналасқан барий қоспасынан жасалған люминесценттік экранның қараңғыда жарықталынуын бақылаған. Осылайша 1895-ші жылы Рентген сәулелері ашылды.

Рентгеннің жаңа сәулелер жөнінде бірінші еңбегі 1895 жылы "Сәуленің жаңа табиғаты жөнінде" деген есіммен жарияланды. "Қара картонмен мұқият жабылған трубкаға, барий қоспасынан жасалған қағазды жақындатқанда, ол жарқырап флуоресценциялық жарық шығарған. Флуоресценциялық жарық түтіктен 2 метр қашықтыққа дейін байқалған".

К.Рентгенге бірінші Нобель сыйлығы 1 901-жылы берілді, ал 1979-шы жылы Нобель сыйлығы Г.Хаунсфилд пен и Мак-Кормакка компьютерлік рентген томографы үшін берілді.

2. Рентген сәулелерінің табиғаты, олардың

электромагниттік толқындар шкаласындағы орны.

Алғашқы тәжірибелердің өзінен- ақ Рентген Х-сәулелердің катодтық сәулелерден ерекше екендігін, оларда заряд жоқ екендігін және магнит өрісінде ауытқымайтындығын, бірақ катодтық сәулелердің туғызытындығын анықтады. Олар көзге көрінбейді, магнит өрісіне әсер етеді және т.б. Рентген сәулесі толқын ұзындығы 80 нм-ден 0,0001 нм-ге дейінгі болатын электромагниттік толқындар болып табылады. Электромагниттік толқындар шкаласында рентген сәулесі ұзын толқындар жағынан ультракүлгін сәулелерімен, ал қысқа толқындар жағынан гамма ( γ ) сәулелерімен шектеседі.

3. Рентген сәулелерінің көздері.

Рентген сәулелерінің көздерін екі топқа бөлуге болады: табиғи және жасанды.

А) Рентген сәулелерінің табиғи көздері нің бірі:

1) Күн. Ол шығарған рентген сәулелерінің тудыратын радиациясы соншалықты күшті, бірнеше минутта Жер бетіндегі барлық тіршілікті жойып жіберуге қабілетті. Біздің бақытымызға қарай бұл сәулелер Жерге жеткенше атмосфера бөлшектерімен сансыз көп рет жұтылып қайта шығарылып, соның нәтижесінде Жер бетіне “әлсізденіп жетеді”. Осы себептен күн қойнауының қатты радиациясы жұмсақтанып, ультра күлгін, көрінетін және инфрақызыл сәулелерге айналады. Сондықтан рентген сәулелері адамзат өміріне тек қана оны Рентген ашқан соң ғана енді деуге болмайды. Рентген сәулелері адамзатқа оның өмірде пайда болғанынан бастап әсер етуде.

2) Өте сирек болса да "рентген" жұлдыздары бар. Біздің галактикада және Андромеда тұмандығында миллиард жұлдыздардың тек біреуі “рентген” жұлдызы болады. 1977-жылға дейін 200-ге жуық рентген жұлдыздары табылған.

3) Пульсарлар – кәдімгі телескоппен көрінбейтін “маяк” жұлдыздар, бірдей уақыт аралығында олардың интенсивтілігі рентген және радиотолқындар интенсивтілігіндей шамада үнемі өзгертіп тұрады. Пульсар – нейтронды жұлдыз, Күннен көптеген есе үлкен болатын серіктесімен бірігіп әсер етеді.

Сурет 1. Рентген түтігі

Кейбір радиоактивтік изотоптар. Олардың шығаратын рентген сәулелерінің интесивтілігі рентген түтігігінің сәулелерінің интенсивтілігінен бінеше есе кем.

Б) Рентген сәулелерінің жасанды көздері

Рентген сәулелерінің кең тараған жасанды көзі рентген түтігі болып табылады. Ол вакуумды шыны түтік түрінде жасалады (сурет 1). Рентген түтігі негізгі екі бөліктен тұрады: екі электрод- катод және анод.

- Ток көзіне қосқанда электрондар вольфрам сымнан жасалған катодтан ыршып шығып, анодқа қарай қозғалады.

- Рентген сәулелерін түтіктің осіне бұрыш жасата бағыттау үшін анодтың беті көлбеу жасалады. Анод электрондар келіп соққанда бөлінетін жылуды тез тарататын жылу өткізгіш заттан жасалады. Анодтың беті өте жоғары температурада балқитын Д.И. Менделеев кестесінде реттік нөмірі үлкен заттан, мысалы, волфрамнан жасалады. Кейбір жағдайларда анод сумен не маймен суытылады.

Диагностикалық мақсатта қолданылатын түтіктерде рентген сәулесінің көзінің нақтылығы қажет. Ол үшін электрондарды анодтың бір нүктесіне түсетіндей ету керек. Сондықтан рентген түтіктерін жасағанда бір- біріне қайшы екі мәселені шешу керек:

1) электрондар үнемі анодтың бір нүктесіне түсіп тұруы керек;

2) анодтың қызып кетпеуін қамтамасыз ету үшін электрондарды оның әртүрлі жерлеріне түсіру керек. Осындай техникалық мәселені шешу үшін анодты айналмалы қылып (сурет 2) жасайды.

Рентген түтігі екі түрлі ток көзіне қосылады:

а) анодтық тізбек үшін жоғарғы кернеулі электр тоғы көзі;

б) катодты қыздыру үшін төменгі кернеулі (6-8 В) электр көзі. Анод тізбегіндегі жоғарғы кернеуді өзгерту арқылы рентген сәулелерінің қаттылығын (толқын ұзындығын), катодтағы кернеуді өзгерту арқылы анод тізбегіндегі ток күшін және рентген сәулесінің қуатын (ағынын) реттеуге болады. Анодтық тізбек тұрақты токпен қоректенеді, бірақ кейбір жағдайларда айнымалы токты да қолдануға болады. Бұл жағдайда рентген түтігі бір мезгілде рентген сәулелерінің генераторы да, қоректендіруші кернеуді түзеткіш те болады.

Диагностикалық рентген түтіктеріндегі жұмыс кернеуі

100- 120 кВ болады.

Терапиялық рентген түтіктеріне аса жоғары кернеу (160 - 200 кВ) беріледі және олар аз ток күшінде жұмыс істейді.

Медицинада қолданылатын рентген сәулесінің толқын ұзындығы 0,006 -1 нм.

4. Рентген сәулелерінің түрі.

Рентген сәулелерін пайда болу жағдайына байланысты екі түрге бөлуге болады: тежеулік және сипаттамалық.

1) Тежеулік рентген сәулелері.

а) Катодтан шыққан электрондар катод пен анод арасында түсірілген кернеумен үдетіледі де, кинетикалық энергияға ие болады:

Е = еU (1)- электрондардың кинетикалық энергиясы

мұндағы е- электрон заряды 1,6 10^-19 Кл және U- катод пен анод арасындағы кернеу.

б) Анод затының бетінде (айнада) анод атомдарының электр өрісімен электронның қозғалысы өте жылдам тежеледі.

в) Осы кезде электронның артық энергиясының бір бөлігі жылу энергиясына (Q), қалған бөлігі электромагниттік (ЭМ) сәуле энергиясына (hν) айналады, осы ЭМ сәуленің толқын ұзындығы рентген сәулесінің толқын ұзындығына сәйкес келеді:

Е = еU = Q + h ν (2),

мұндағы Q – жылу энергиясы, h –Планк тұрақтысы 6,68 10^-34 Дж с, ν – электромагниттік сәуленің жиілігі. Осылайша тежеулік рентген сәулесі пайда болады. Оның спектрі тұтас ы (сурет 3). Тежеулік рентген сәулесі анодпен соқтығысатын электрондардың энергиясына ғана тәуелді.

Электромагниттік толқынның пайда болуын былайша түсіндіруге болады: электрондардың катодтан анодқа қарай бағытталған қозғалысы электр тогы. Электр тогының айналасында магнит өрісі пайда болады. Электрондар қозғалысы жылдам тежелгенде электр тогы да жылдам өзгереді, осыған байланысты магнит өрісі де жылдам өзгереді. Максвелл теориясы бойынша өзгермелі магнит өрісінің айналасында өзгермелі электр өрісі пайда болады, ол өзінің айналасында өзгермелі магнит өрісін тудырады. Осылайша электромагниттік толқындар пайда болады.

Егер Q = 0, онда (2)-ші теңдеуге сәйкес еU = hν_макс,

ал екендігін ескерсе, онда ; (3)

Тежеулік рентген сәулесінің энергиясы анод пен катод арасындағы кернеуге тура, ал толқын ұзындығына кері пропорционал болады. Сонымен рентген сәулесінің толқын ұзындығы неғұрлым үлкен болса, тасымалдайтын энергиясы соғұрлым аз болады және керісінше. Тежеулік рентген сәулелерінің толқын ұзындығын анодтық кернеуді өзгерту арқылы реттеуге болады. Кернеуді өзгерткенде тек қана толқын ұзындығы өзгермейді, сонымен қатар сәуле энергиясының ағыны да өзгереді, яғни осыған сәйкес сәулелердің жалпы қуаты өзгереді.

Егер катодтағы ток күші артса, онда катодтың температурасы артады, ол электрондардың эмиссиясын (ыршып шығуын) және түтіктегі ток күшін арттырады. Бұл әр секундта шығарылатын рентген сәулелерінің фотондарының санын арттырады. Сәулелердің спектрлік құрылымы өзгермейді (сурет 4). Рентген сәулелерінің фотондарының саны артуы ол сәуле ағынынының артуы. Ендеше рентген сәулелерінің энергия ағыны (Ф) анодтағы кернеуге U, катодтағы ток шамасына I байланысты. Бұл байланысты мына формуламен көрсетуге болады:

Ф= kU²IZ,

мұндағы k –пропорционалдық коэффициенті, U- катод пен анод аралығына түсірілген кернеу, I – катод тізбегіндегі ток күші, Z – анод затының Д.И. Менделеев кестесіндегі реттік нөмірі. Әртүрлі анод заты үшін бірдей U және I жағдайларында алынған рентген сәулелерінің спектрі 5-суретте көрсетілген.

2) Сипаттамалық рентген сәулелері.

Рентген түтігінен тежеулік сәулелерімен қатар спектрі сызықты болатын сипаттамалық рентген сәулелері де шығады. Сипаттамалық рентген сәулесі анодтың материалына тәуелді. Катодтан шыққан энергиясы жоғары электрондар анодтың атомын қоздырған кезде сипаттамалық рентген сәулесі пайда болады. Осы электрондар анод атомының ішіне терең еніп, ядроға жақын жатқан электрондарды жоғары энергетикалық деңгейге өткізеді. Ядродан алшақ электрондар төменгі бос деңгейлерге өткенде, толқын ұзындығы рентген сәулелерініңдиапазонында болатын кванттарды шығарады.

Сипаттамалық рентген сәулелері реттік нөмірі жоғары болатын атомдардың ішкі деңгейлеріне (k, l, m) электрондардың өтуі кезінде шығарылады.

* Өте күшті сыртқы әсерден, яғни жылдам электрондармен соққылағанда анод затының К қабатындағы электрон өз орбитасынан жоғары N деңгейге өтеді (сурет 6). К деңгейіндегі босаған орынға одан жоғары кез келген деңгейлерден (мысалы, L не М, не N) электрон алмасуы мүмкін. Осы кезде электрондар алмасу деңгейлер арасындағы энергия айырымына сәйкес келетін фотон шығарылады. Ол фотон үшін hν_k1 = E_L – E_K, ауысуда L деңгейінде бос орын пайда болады, оған электрон М деңгейден hν_L1 = E_М – E_Lэнергиялы фотон шығарып, өтеді және т.б.;

hν_k2= E_М – E_K, ауысуда М деңгейінде бос орын пайда болады, оған электрон N деңгейден hν_М1 = E_N – E_Мэнергиялы фотон шығарып, өтеді , жтб.;

hν_k3 = E_N – E_K, ауысуда N деңгейінде бос орын пайда болады, оған электрон O деңгейден hν_N1 = E_O – E_N энергиялы фотон шығарып, өтеді , ж.т.б.;

Бос орын ішкі деңгейлердің бірінде пайда болуы мүмкін, ал оған кез келген жоғары деңгейден электрон орын ауыстырып келуі мүмкін. Осының нәтижесінде, жеке сызықтардан (толқын ұзындықтарынан) тұратын және анод затының ерекшелігіне сай келетін сәулелер шығарылады. Сипаттамалық сәулелер спектріндегі сызықтар К, L, М серияларға, жоғарғы деңгейден қай деңгейге өтетіндігіне сай, бөлінеді. К деңгейге өтсе К-серия, L деңгейге өтсе L -серия , М деңгейге өтсе М-серия, ж.т.б.

Ағылшын ғалымы Мозли 1913 жылы рентген спектрінің сызықтарының оларды шығаратын элементтің атомдық нөмірімен байланысты болатындығын теория жүзінде дәлелдеген. Осы заң бойынша: ; мұндағы А және В тұрақты шамалар.

Әр серияда Z-тен (Z+1)-ге өткенде бірдей шамаға өзгеріп тұрады, сондықтан әртүрлі химиялық элементтердің беретін сипаттамалық спектрлерін, элементтерді атомдық нөмірлерінің өсуі бағытында орналастырып көрсетуге болады (сурет 7).

5. Рентген сәулелерінің затпен әсерлескенде болатын құбылыстар.

Рентген сәулелерін тіркеу және қолдану, оның биологиялық объектілерге әсері рентген фотондарының заттың атомдары мен молекулаларымен әсерлесу кезінде жүретін бірінші реттік физикалық процестермен байланысты.

Рентген фотонының энергиясы (hν) мен заттың ионизациялану энергиясының (Е_и) арасындағы қатынасқа байланысты рентген сәулесінің затпен әсерлесуінің үш түрі бар:

1) когерентті (классикалық) шашырау,

2) фотоэффект,

3) когерентті емес шашырау (Комптон эффект).

1) Когерентті шашырау (сурет 8) жүреді, егер затқа түскен рентген фотонының энергиясы (hν₁) заттың ионизациялану энергиясынан (электроннның заттан шығу энергиясынан) Е_и кіші болса, яғни h ν ₁ <Е_иболса.

- Осы кезде рентген фотоны заттың валенттік электронымен кездесіп, оған өзінің энергиясын толығымен беріп, оны қоздырады, нәтижесінде электрон ядродан алысырақ орбитаға өтеді. Электрон осы қозу орбитасында ұзақ бола алмайды,

ол 10^-10 с соң бұрынғы (негізгі) орбитасына қайтып келеді де, өзінің артық энергиясын рентген диапазонындағы электромагниттік толқын ретінде шығарады. Оның энергиясы (hν₂) заттың электронының жұтқан энергиясына тең, бірақ таралу бағыты басқа болуы мүмкін, сондықтан бұл құбылыс шашырау деп аталады. Когерентті деп аталуы затқа түскен бірінші реттік және одан шыққан екінші реттік рентген сәулесі фотондардың жиілігі (толқын ұзындығы) бірдей:

h ν _{2 =} h ν ₁немесе ν _{2 =} ν ₁ немесе λ ₂ = λ ₁

Сонымен когерентті шашырау кезінде

а) затта өзгеріс болмайды,

б) пайда болған екінші реттік рентген сәулесі өзінің таралу бағытын өзгертеді.

2) Фотоэффект (сурет 9) жүреді, егер затқа түскен рентген фотонының энергиясы заттың ионизациялану энергиясына (электроннның заттан шығу энергиясына) Е_и тең не үлкен болса, яғни h ν ₁ ≥ Е_и болса.

- Түскен рентген сәулесінің фотоны заттың валенттік электронымен әсерлесіп, оған өзінің энергиясын толығымен береді. Жұтқан энергиясының бір бөлігін заттың электроны заттан шығу үшін жұмысқа жұмсайды, нәтижесінде өзінің затын тастап, бос электронға айналады. Электронның қалған энергиясы оның кинетикалық энергиясына айналады.

Фотоэффект кезінде мына теңдік орындалады: h ν ₁ = Е_и+ m υ ² /2.

Сонымен фоттоэффект нәтижесінде

а) зат оң ионға айналады,

б) бос электрон пайда болады,

в) түскен рентген фотоны жойылып кетеді.

3) Когерентті емес шашырау (Комптон эффект, сурет 10) жүреді, егер h ν ₁ >> Е_и болса.

- Бұл жағдайда электронға берілген рентген фотонының энергиясының бір бөлігі электронның заттан шығу жұмысын атқаруына, екінші бөлігі бос электронға кинетикалық энергия, үшінші бөлігі екінші реттік электромагниттік толқынның пайда болуына жұмсалады.

Екінші реттік фотон кезкелген бағытта шашырай алады, сондықтан шашырау деп аталады.

Комптон эффект кезінде мына теңдік орындалады:

h ν ₁ = Е_и+ m υ ² /2+ h ν ₂ .

Бұдан, екінші реттік фотонның энергиясы hν₂бірінші реттік фотон энергиясынан hν₁кіші болатындығы көрінеді.

Ендеше ν₂<ν₁ немесе λ₂>λ₁, сондықтан бұл құбылыс когерентті емес деп аталады.

Сонымен когерентті емес шашырау кезінде

а) зат оң ионға айналады,

б) бос электрон пайда болады,

в) заттың басқа атомдарымен, молекулаларымен әсерлесе алатын екінші реттік фотон пайда болады.

Рентген (иондаушы) сәулелерінің затпен әсерлесуі кезінде болатын, жоғарыда қарастырылған физикалық құбылыстар бірінші реттік процестер болып табылады. Олар келесі екінші, үшінші,… және тағы басқа құбылыстардың жүруіне әкеледі. 11-суретте рентген сәулелерінің затпен әсерлесуі кезінде мүмкін болатын процестер тізбегі көрсетілген. Рентген сәулелерінің затпен әсерлесуі кезінде байқалатын құбылыстардың негізіне жататын процестерге тоқталайық:

1) Рентгенолюминесценция — рентген сәулелерінің әсерінен кейбір заттардың жарық шығаруы, осы құбылыс Рентгенге сәулені ашуға мүмкіндік берді. Бұл құбылыс рентген сәулелерін бақылау үшін (рентгеноскопия) қолданылатын арнаулы жарықтанатын экран жасау үшін, кейде рентген сәулелерінің фотопластиналарға әсерін күшейту үшін қолданылады.

2) Рентген сәулелерінің химиялық әсерлері, мысалы суда сутегінің асқан тотығын тудырады. Сәулені тіркеу үшін қолданылатын, рентген сәулелерінің фотопластинаға әсері –көрнекті маңызды мысал.

3) Рентген сәулелерінің иондаушы әсері ортаның сәулелену нәтижесінде электр өткізгіштігінің артуына әкеледі. Рентген сәулелерінің бұл қасиеті осы сәуленің әсерін бағалау үшін дозиметрияда қолданылады.

6. Рентген сәулесінің бәсеңдеу (әлсіздену) заңы

Рентген сәулелерінің затпен әсерлесуі кезінде жүретін көптеген құбылыстар нәтижесінде рентген сәулесінің ағыны әлсізденеді. Ол Бугер заңымен өрнектеледі:

Ф = Ф_ое^- ^μ ^d ,

мұндағы Ф – зат арқылы өткен рентген сәулесінің ағыны, Ф_о– зат бетіне түскен рентген сәулесінің ағыны, μ –сызықтық бәсеңдеу коэффициенті, d – зат қабатының қалыңдығы.

Рентген сәулесінің әлсіздену көрсеткіштерінің бірі жартылай әлсіздену қалыңдығы d_1/2 . Бұл қалыңдықты заттан шыққан ағын түскен ағынның жартысына тең болатын шартты қолданып анықтауға болады: Ф = Ф_о/2.

Егер бұл формулаға Бугер заңының математикалық өрнегін әкеп қойса:

Ф_о/2 =Ф_ое^-^μ^d 1/2 = е^-^μ^d ; ln1 – ln2 = -μd_1/2 , d_1/2 = ln2/μ = 0,693/ μ,

яғни жартылай әлсіздену қалыңдығы сызықтық әлсіздену коэффициентіне кері шама.

Әлсізденудің сызықтық (μ) коэффициентін бірінші реттік физикалық әсерлердің әлсіздену коэффициенттерінің қосындылары түрінде көрсетуге болады (когерентті μ_кр және когерентті емес μ_нр шашыраулар, фотоэффект): μ = μ _кр + μ _нр + μ _ф .

Рентген сәулелерінің ағыны осы ағын өтетін заттағы атомдар санына пропорционал. Ұзындық бірлігіндегі, яғни бірлік көлемдегі атомдар саны неғұрлым көп болса, рентген сәулелерінің ағыны соғұрлым күшті әлсізденеді.

Ендеше сызықтық әлсіздену коэффициенті заттың тығыздығына (ρ) байланысты:

μ = ρμ _m,

мұндағы μ_m – әлсізденудің массалық коэффициенті. Әлсізденудің массалық коэффициенті заттың табиғатына және рентген сәулесінің толқын ұзындығына байланысты.

Әлсіздеудің массалық коэффициентін пайдаланып, Бугер заңын мына түрде көрсетуге болады: .

7. Рентген сәулелерін медицинада қолданудың физикалық негіздері

Рентген сәулелерінің ағынының заттан өткенде әлсіздену құбылысы (Бугер заңы) рентген сәулелерін медицинада қолданудың негізі болып табылады. Толқын ұзындықтары бірдей сәулелер соғұрлым көбірек жұтылады, егер заттың тығыздығы неғұрлым үлкен және атомдық нөмірі жоғары болса. Сүйек рентген сәулелерін жұмсақ ұлпаларға қарағанда күшті жұтады. Егер рентген сәулелерінің жолына біртекті емес зат және одан соң флуоресценцияланушы экран қойса, онда сәулелердің әртүрлі жұтылуы нәтижесінде экранда көлеңке пайда болады. Көлеңкедегі қараңғы кескіндер заттың тығыздығы үлкен бөліктеріне, ал жарық кескіндер тығыздығы аз бөліктеріне сәйкес келеді, себебі біріншілердің жұту қабілеттілігі үлкен болғандықтан экранға түсетін сәулелер ағыны өте аз болады да, экранның жарықтануы әлсіз болады, екіншілердің жұту қабілеттілігі аз болғандықтан экранға түсетін сәулелер ағыны үлкен болады да, экранның жарықтануы зор болады. Осылайша алынған көлеңкелі кескін заттың ішкі құрылымы туралы қорытынды шығаруға мүмкіндік береді.

Егер бәсеңдеудің массалық коэффициенті негізінен фотоэффектпен анықталатын болса, онда оның мәні рентген фотоны энергиясының үшінші дәрежесіне кері пропорционал (λ³-ке тура пропорционал), жұтатын заттың атомдық нөмірінің үшінші дәрежесіне Z³пропорционалболады:

μ_m= k λ³ Z³.

Осы формуланы пайдаланып әртүрлі заттардың массалық коэффициенттерін салыстыруға болады, мысалы, сүйектің Са₃(РО₄)₂ массалық коэффициенті μ_mс мен жұмсақ ұлпалардың не судың Н₂О массалық коэффицентін μ_mсу.

Са, Р, О және Н атомдық нөмірлері 20, 15, 8 және 1. Осы сандарды қолданып, олардың арасындағы қатынасты есептеуге болады

Әртүрлі ұлпалардың рентген сәулелерін түрліше жұтуы адам денесінің ішкі құрылымдарын көлеңкелі кескін түрінде көруге мүмкіндік береді.

Егер рентген сәулелерін бәсеңдетуге когерентті және когерентті емес шашыраулардың әсерін ескерсе, массалық коэффициент формуласы μ_m= k λ³ Z⁴болады.

Кейінгі формулалардан бәсеңдеудің массалық коэффициенті толқын ұзындығының үшінші дәрежесіне байланысты. Рентген сәулесінің толқын ұзындығы неғұрлым үлкен болса, жұтылу да көп болады және керіснше.

А) Ұзын толқынды сәулелер жұмсақ сәулелер деп аталады, олар күштірек жұтылады,

Б) Қысқа толқынды сәулелер, яғни қатты сәулелер азырақ жұтылады.

Қатты сәулелердің өтімділік қабілеті, жұмсақ сәулелердікінен анағұрлым үлкен.

Д.И. Менделеев кестесіндегі атомдық нөмірлері үлкен элементтер рентген сәулесінің ағынының көбірек бөлігін жұтады да, аз бөлігін өткізеді. Сондықтан мұндай элементтер, мысалы қорғасын, рентген сәулелерінен қорғану үшін кең түрде қолданылады. Бұл әдіс медицинада медицина қызметкерлерін де, ауруларды да қорғау үшін қолданылады. Рентгенологтар жұмыс кезінде қорғасындалған алжапқыштар мен қолқаптарды, шағылыстырушы экрандарды қолданады. Олар үшін жеңілдіктер мен ерекше қысқартылған жұмыс уақыттары белгіленген.

8. Рентген сәулелерін медицинада қолдану әдістері.

Рентген сәулелері иондаушы сәулелер тобына жатады. Иондаушы сәулелер дегеніміз ортамен өзара әсерлесуі кезінде осы ортаның атомдары мен молекулаларының иондануын тудыратын бөлшектердің және электромагниттік кванттар ағынын айтады. Олардың бұл қабілеттілігі адамның рентген сәулелерімен сәулеленгендегі алған сәулелену дозасын анықтау үшін қолданылады.

Рентген сәулелері медицинада терап иялық мақсатта да, диагности калық мақсатта да қолданылады.

Терапиялық мақсатта рентген сәулелері негізінен қатерлі құрылымдарды құрту үшін (рентгенотерапия) қолданылады. Мұндай жағдайларда өтімділігі аз және жұтылу қабілеттілігі жоғары болатын жұмсақ рентген сәулелерін қолданады.

Диагностикалық мақсатта рентген сәулелері ішкі құрылымдардың жағдайларын бақылау үшін қолданылады. Рентгенодиагностиканың екі түрі бар: рентгеноскопия және рентгенография. Рентгеноскопияда кескінді рентгенолюминесцияланушы экранда қарастырады, ал рентгенографияда – кескінді фотопленкаға түсіріп алады. Рентгеноскопияда жұмсақ ұлпалар арқылы өткен аз жұтылған сәулелер ағыны экранды жарықтандырады, ал сәулелерді көп жұтатын тығыз ұлпалар қара көлеңке береді. Рентгенографияда жұмсақ ұлпалар арқылы өткен сәулелер аз жұтылады да фотопленкада фитохимиялық реакцияларға қатысып қара кескін тудырады, ал тығыз орта арқылы өткен сәулелер ақшыл кескін береді, себебі ортадан шыққан сәулелер интенсивтілігі өте аз болғандықтан олар фотохимиялық реакцияны тудырмайды.

Егер зерттелуші мүше мен оларды қоршаған ұлпалар рентген сәулелерін бірдей әлсірететін болса, онда арнаулы контрасты заттар қолданылады. Мысалы, қарын мен ішектерді ботқа тәріздес барий сульфатымен толтырып, олардың көлеңкелі кескінін көруге болады.

Экрандағы кескіннің жарықтылығы мен фотопленкаға түсірілу уақыты рентген сәулесінің интенсивтілігіне байланысты.

Халық көпшілігін тексергенде рентгенографияның флюорографиятүрі қолданылады. Флуорографияда үлкен рентгенолюминесценцияланушы экранның орнына кіші форматты фотопленка қолданады.

Рентгенографияның қызықты және болашағы зор әдісі рентген томографиясы және оның “машиналық” түрікомпьютерлік томографияболып табылады. Қалыпты рентгенограмма дененің үлкен бөлігін қамтиды, нәтижесінде әртүрлі мүшелер мен ұлпалар бірін- бірі жауып көлеңкелеп тұрады. Бұл кемшілікті болдырмауға болады, егер зертелушуі объект мен салыстырғанда периодты түрде қарсы фазада рентген түтігі РТ мен фотопленканы Фп орын ауыстыртып тұрса. Денеде рентген сәулелеріне мөлдір емес бірнеше қосылыстар бар, олар 12-суретте дөңгелектер түрінде көрсетілген. Рентен түтігігің кезкелген жағдайында (1, 2 жене т. б.) рентген сәулелері объектінің, РТ мен Фп-ның қозғалыстарының орта нүктесі болатын, бір нүктесі, РТ мен Фп-нің қозғалыстарының орта нүктесі болатын, арқылы ғана өтеді. Бұл нүкте, яғни мөлдір емес қосылыс, суретте қара дөңгелек түрінде көрсетілген. Оның көлеңке түріндегі кескіні Фп-мен бірге қозғалып, оның бетінде ретімен 1, 2 және т.б. орындарға орналасады. Денедегі басқа қосылыстар (сүйектер және басқалар) Фп-да тек қана жалпы “фон” береді, себебі олар ретген сәулелерін тұрақты көлеңкелемейді. “Тербелістің орта нүктесінің” жағдайын өзгерту арқылы дененің әртүрлі қабаттар бойынша рентген кескінін алуға б

олады. Осыған байланысты оның аталуы — томография(қабатты жазу).

Ретген сәулелерінің жіңішке шоғын қолданып, ФП орнына иондағыш сәулелердің шалаөткізгішті қабылдағыштарынан тұратын экран (Фп орнына) мен ЭЕМ пайдаланып, томография кезінде алынған кескінді өңдеуге болады. Томографияның осындай қазіргі кездегі түрі (компьютерлік рентген томографиясы), рентген сәулелерінің 0,1%-ы жұтылатын жағдайдың өзінде 2 мм-ден кіші бөлшектеріне дейін ажыратып, дененің қабат-қабат кескінін электрондық-сәулелік түтікте не қағазда бере алады. Бұл әдіс, мысалы, мидың ақ және сұр заттарын ажырата алады және өте кішкентай ісікті көрсете алады.

Рентгеноқұрылымдық зерттеулерде рентген сәулелері кристалл заттардың тіпті әртүрлі агрегеттық түрдегі заттардың ішкі құрылымдарын анықтауға мүмкіндік береді.

9. Радиоактивті сәулелер. Aтомның құрылысы.

Атом ядросы протондар мен нейтрондар деп аталатын элементар бөлшектерден тұрады. Оларды нуклондар деп атайды. Оларға тән сипат- күшті әсерлесулерінде. Еркін (бос) күйде олар бейтарап бөлшектер, бірақ олар ядрода бір-біріне өзара түрлене алады. Ядродағы нейтрондар саны біршама артық болса, ядроның орнықтылығы кемиді. Сол кезде олар бір бөлшектің әртүрлі күйлері ретінде қарастырылады. Ядродағы протондар саны элементтің атомдық нөміріне (Z) тең. Протондар саны атомды сипаттайды. Массалық сан (А) дегеніміз массаның атомдық бірлігімен өрнектелген элементтің (изотоптың) атомдық массасына жуық бүтін сан. Ядродағы нейтрондар саны (N) элементтің (изотоптың) массалық саны мен атомдық нөмірінің айырмасына тең: N=A-Z.

Ядро радиусы жуықтау формуласымен анықталады : ; яғни шамасындай (атом радиусынан шамамен 10⁵ есе кем).

10. Ядролық күштер. Олардың қасиеттері.

Нуклондар ядрода өзара ерекше тартылыс күштерімен байланысқан. Оларды ядролық күштер деп атайды. Ядролық күштердің табиғаты жеткілікті зерттелмеген. Бірақ олардың негізгі қасиеттері нақты тағайындалған:

- Ядролық күштер- қысқа мерзімде әсер етуші күштер.

- Ядролық күштер күшті әсер етуші күштері .

- Ядролық күштер нуклондар арасында олардың электр зарядына тәуелсіз әсер етеді

және екі нейтрондар арасында да, нейтрон мен протон арасында да, екі протон

арасында да әсер етеді.

- Ядролық күштердің қанығу қасиеті бар, яғни әрбір нуклон өзін қоршаған нуклондардың шекті бір санымен ғана әсерлеседі, сондықтан ядрода нуклондар саны артқан кезде, ядролық күштер артпайды.

Ядродағы нуклондардың жалпы саны артқан сайын, әсіресе протондарға қарағанда нейтрондар саны едәуір артық болғанда , ядроның орнықтылығы төмендейді, соның салдарынан соңғы қатардағы элементтердің өздігінен ыдырауы орындалады. Осы құбылыс радиоактивтілік деп аталады.

Байланыс энергиясы.

Нуклондардың байланыс энергиясы деп бос (еркін) нуклондардың жалпы потенциалдық байланыс (Е_ерк) энергиясы мен мен ядрода өзара тартылыс күшімен байланысқан осы нуклондардың ядроларының Е_яд потенциалды энергиясы айырмасын айтады:

Байланыс энергиясы- еркін (бос) нуклондардан ядро түзілгенде бөлініп шығатын энергия немесе сыртқы күштің әсерінен ядроны бұзу үшін жұмсалатын энергия. Ядроның байланыс энергиясы нуклондар санына пропорционал, сондықтан әртүрлі элементтердің ядроларын өзара салыстыру үшін бір нуклонға келетін меншікті байланыс энергиясы деп аталатын байланыс энергиясының орташа мәні пайдаланылады:

11. Радиоактивтілік. Радиоактивті сәулелер түрі.

Радиоактивтілік дегеніміз белгілі бір элементтердің орнықсыз ядроларының өздігінен (ешбір сыртқы әсерсіз) ерекше бір сәулелер шығарып, басқа элементтердің ядроларына айналу қасиеті. Осы ерекше сәулелерді радиоактивті сәулелер деп атайды. Радиоактивті сәулелердің иондаушы әсері осы сәулелену жылулық қозғалыс энергиясына жеткенде аяқталады. Ал осы құбылыстың өзі радиоактивті ыдырау деп аталады. Радиоактивті ыдырау біраз жылу бөлінумен қатар жүреді.

Изотоптар дегеніміз химиялық қасиеттері бір, физикалық қасиеттері әртүрлі заттар.

Табиғатта кездесетін изотоптарда жүретін радиоактивтік кұбылыстар табиғи радиоактивтілік деп аталады, ал жасанды алынған изотоптардағы радиоактивті кұбылыстар- жасанды радиоактивтілік деп аталады. Радиоизотоптардың медицинада кен қолданылуының басты себебі-олардың таңдаулығы.

Радиоактивті сәулелер.

Жалпы радиоактивті сәулелерге табиғаттары әртүрлі, кейбір ұқсас қасиеттері бар үш сәуле түрі жатады:

1) Альфа-сәуле ( ) - гелий ядросы болып табылатын жоғары кинетикалық энериясы бар -бөлшектердін ағыны. Альфа- сәуленің өтімділік қабілеттілігі төмен. Радиоактивті препарат шығаратын альфа бөлшектің иондаушы қабілеті жоғары.

Альфа-бөлшек екі протон мен екі нейтроннан тұрады және былайша белгіленеді:

2) Бета-с ә уле ( )- жоғары кинетикалық энергиясы бар-бөлшектер. Олар не электрондар (радиоактивті элементтердің көпшілігіндегі) не позитрондар (кейбір жасанды алынған изотоптардағы) болып табылады. Бета-сәуле магнит және электр өрістерінде көп ауытқиды. Бета бөлшек былайша белгіленеді:

немесе (электрон) және немесе- (позитрон).

3) Гамма- с ә уле ( )- электромагниттік табиғаты бар, энергиясы жоғары (шамамен 1-ден 2-3 МэВ дейін), әртүрлі ұзындықтағы (0,1 нм және кіші) фотондар ағыны болып табылады. Гамма- сәулеленуден қорғану үшін судың, жердің, бетонның, кірпіштің қалың қабатын қолдануға болады. Радиоактивті препарат шығаратын гамма квант бөлшегінің өтімділік қабілеті жоғары.

Радиоактивті сәулелердің сипаттамалары:

- белшектердің заряды және массасы бар,

- бөлшектердің ядродан ыршып шыққандағы жылдамдығы мен соған сәйкес кинетикалық энергиясы,

- радиоактивті сәулелену спектрі деп аталатын энергиялар бойынша бөлшектердің орналасуы (таралуы).

12. Радиоактивті ыдырау түрлері.

Радиоактивті ядролардың ыдырауының негізгі үш түрі бар:

1) - ыдырау,

2) -электронды ыдырау

3) -позитронды ыдырау

Осы ыдыраулардың кез келгені -фотондардың сәулеленуімен қатар жүруі мүмкін.

- ыдырау және оның формуласы.

Ауыр элементтердің ядроларына - ыдырау тән, осы кезде ядродағы нуклондардың жалпы саны азайып, ядро аса орнықты болады. Альфа-ыдырау мына теңдеумен өрнектеледі:

- бөлшектердің ыршып шығуына байланысты ядро заряды мен соған сәйкес элементтің атомдық нөмірі екі бірлікке азаяды, ал массалық сан 4 бірлікке кемиді.

- ыдырау және оның формуласы.

Бета-ыдырау орнықтылығы нейтрондар мен протондар санының қолайсыз қатынасына байланысты болатын ядроларда орындалады. Егер ядрода нейтрондар артық болса, онда электронды - ыдырау орындалады, осы кезде нейтрондардың біреуі протонға түрленіп, ядрода электрон пайда болады:

Ол ыршып шығып, ядрода нуклондардың аса орнықты комплексі калады.

Нейтронның протонға түрленуі кезінде электронмен бірге ыршып шығатын бөлшек антинейтрино деп аталады. Электронды -ыдырау мынадай теңдеумен өрнектеледі:

Осы кезде ядро заряды, соған сәйкес элементтің атомдық нөмірі бір бірлікке артады. ал оның массалық саны өзгеріссіз қалады.

Электронды -ыдырау көптеген табиғи және жасанды жолмен алынған радиоактивтіизотоптарға тән, мысалы, калий изотопының кальцийге түрленуі арқылы ыдырауы:

позитронды ыдырау және оның формуласы.

Позитронды -ыдырауда протондардың біреуі нейтронға түрленіп, ядрода
позитрон пайда болады:

Ол ыршып шығып, ядрода нуклондардың аса орнықты комплексі қалады. Позитронды -ыдырау мынадай теңдеумен өрнектеледі:

Ядро заряды, соған сәйкес элементтің атомдық нөмірі бір бірлікке кемиді, ал оның массалық саны өзгеріссіз қалады.

Мысалы:

Позитронмен бірге ыршып шығатын бөлшек нейтрино деп аталды. Нейтрино немесе антинейтриноның ыршып шығуын есепке ала отырып, нуклондардың өзара түрлену теңдеуі мынадай түрге ие болады:

Протонның нейтронға түрленуі ядроға жақын К қабықшадан электронның біреуін ядроның қармап алу жолымен орындалуы мүмкін:

Осы кұбылыс электрондық қармау не К- қармау деп аталады, мысалы, бериллий изотопының литийге түрленуі:

13. Радиоактивті ыдырау заңы. Ыдырау тұрақтысы.

Бір элементтің ядроларының радиоактивті ыдырауы біртіндеп жүреді және әртурлі

элементтерде әртүрлі жылдамдықпен орындалады. Радиоактивтік ыдырау-ықтималдықтар теориясы заңдарына бағынатын статистикалық процесс. Әрбір ядроның ыдырау уақытын алдын-ала көрсету мүмкін емес, бірақ бұл теория бір ядроның белгілі бір уақыт аралығында (бірлігінде) ыдырау ықтималдығын анықтауға мүмкіндік береді.

Бұл ықтималдық коэффициентімен сипатталады және ол ыдырау тұрақтысы деп аталады, ол элементтің табиғатына, ыдырау уақытына байланысты болады. Ыдырау тұрақтысы бірлік уақытта бір ядроның ыдырау ықтималдығын көрсетеді.

Радиоактивті ыдыраудың негізгі заңыбылайша тұжырымдалады: бірдей уақыт аралығында берілген элементтің барлық (яғни берілген уақыттың басында ыдырамаған) ядроларының бірдей үлесі ыдырайды. Ол ыдырау тұрақтысымен сипатталады.

Осы заңнан шығады: уақыт аралығында ыдырайтын ядролар саны ( ) берілген бастапқы уақыт аралығында әлі ыдырамаған ядролар санына N және уақыт аралығына пропорционал болады:

немесе - радиоактивті ыдыраудың негізгі занының дифференциалдық түрі, (минус таңбасы уақытқа байланысты N шамасының кемуін білдіреді).

Осы теңдеудің шешуі экспоненциалды функция болып табылады:

Осы теңдеу уақытқа байланысты ыдырамаған ядролар санын анықтайтын радиоактивтік ыдыраудың негізгі заңы (интегралдық түрі) болып табылады.

Мұндағы - бастапқы ядролар саны ( кезеңіндегі),

N саны- уақытқа байланысты ыдырамаған (яғни активті) ядролар саны. Ол жоғарыда көрсетілген тәуелділік бойынша уақытқа байланысты кемиді Ыдыраған ядролар саны уақытқа байланысты мынадай тәуелділікте өзгереді:

Жартылай ыдырау периоды

Әртүрлі элементтердің ыдырау жылдамдығы тәжірибеде жартылай ыдырау

периодымен ( ) сипатталады.

Радиоактивті ядролардың нақты (берілген) санының жартысы ыдырайтын уақыт аралығы жартылай ыдырау периоды деп аталады. Жартылай ыдырау периодын былайша анықтауға болады.

болғанда ыдырамаған ядролар саны болады.

Мұндағы немесе , ендеше

Элементтердің (изотоптардың) жартылай ыдырау периоды өте кең диапазонда

ерекшеленеді- миллиондаған жылдардан секундтық үлеске дейін.

Радиоактивті ыдырау белсенділігі.

Радиоактивті сәулелер көздерін тәжірибеде қолдану кезінде осы көздің белсенділігі деген шаманың мәні зор. Радиоактивті көздің белсенділігі (активтілік А) деп радиоактивті элементтерде бірлік уақытта орындалатын жалпы ыдырау санын айтады. Ол салыстырмалы ыдырау жылдамдығына, ядролардың нақты санына, яғни көздегі изотоптың массасына байланысты. Активтілік берілген радиоактивті элементтердің абсолют ыдырау жылдамдығын сипаттайды: ;

Радиоактивтіліктің негізгі заңы мен жартылай ыдырау периодының формулаларын салыстырып, мына өрнекті аламыз:

Радиоактивті элементтің активтілігі уақыт бірлігінде ыдырайтын ядролар санына (изотоптар массасына) пропорционал және оның жартылай ыдырау периодына кері пропорционал. Ыдырау тұрақтысын анықтайтын формула:

Активтіліктің өлшем бірлігіне Халықаралық Бірліктер Жүйесінде (СИ) Беккерель (Бк) алынады. Практикада Кюри деген өлшем бірлігі қолданылады: .

Кюри-секундына ыдырауды беретін препараттың активтілігі. Сонымен қатар

секундына 10⁶ ыдырау сәйкес келетін Резефорд (Рд) деп аталатын активтілік бірлігі де қолданылады.

Табиғаттағы радиоактивті элементтер

Радиоактивті элементтер өте аз мөлшерде болса да, табиғатта кездеседі. Жер қабығында радиоактивті элементтер көбінесе уран рудасында кездеседі. Топырақта калийдің ⁴⁰К (проценттің бірнеше үлесіндей мөлшерінде) радиоактивті изотопы кездеседі, және де атмосферада түзіліп, одан топыраққа тусетін көмірсутегінің ¹⁴С және сутегінің ³Н изотоптары кездеседі. Табиғи суларда топырақтан және тау жыныстарынан шайылып келетін радиоактивті заттар бар. Осы көздер емдік мақсатта қолданылады. Өсімдіктер радиоактивті заттарды топырақтан, судан және атмосферадан алады.Көміртегі изотопы космостық сәулелердің нейтрондары әсерінен атмосферадағы азоттан мынадан реакция бойынша түзіледі:

Ол фотосинтез кезінде өсімдіктермен игеріледі. Жануарлар ағзасына радиоактивті заттар тамақпен, сумен, ауамен келеді және экскременттермен шығарылады, сондықтан олардың ағзада жиналуы болмайды. Осылайша, радиоактивті заттар бар барлық табиғатта радиоактивті сәулелену болады, ол космостық сәулеленумен бірге табиғи радиоактивті қорды кұрайды. Өсімдіктер мен жануарлар осы радиоактивті фонға және сыртқы ортаның физикалық факторларына бейімделген.

15. Иондаушы радиоактивті сәулелену мен оның биологиялық әсері.

Иондаушы сәулелену дегеніміз ортамен өзара әсерлесуі кезінде ортаның атомдары мен молекулаларының иондануын тудыратын бөлшектердің және электромагниттік кванттар ағынын айтады. Иондаушы сәулелерге жатады: радиоактивті сәулелер (альфа, бета, гамма сәулелер), рентген сәулелері, электрондардың, позитрондардың, нейтрондар мен протондардың ағыны. Ядролық реакциялар кезінде ыршып шығарылатын протондардың энергиясы мен жылдамдығы, осы бөлшектердің өтімділік және иондаушы қабілеттілігі альфа-бөлшектердікіндей. Нейтрондардың атом ядросымен соқтығысуы кезінде олардың серпімді шашырауы, серпімді емес шашырауы және ядроның нейтронды қармап алуы (радиациялы қармау) орындалуы мүмкін. Иондаушы сәулеленудің әсері заттың молекуласының кұрылысының бұзылуын тудыруы мүмкін. Альфа бөлшектен қорғану үшін қағаздың, киімнің қабаты жеткілікті; сәулеленуден ағаштың, шынының немесе кезкелген жеңіл металдың сантиметрлі қабатымен қорғануға болады, ал гамма сәуледен қорғану үшін судың, бетонның қалың қабаттары (метрге дейін), кірпіш қабырғалар, қалыңдығы 10 см қорғасын пластиналар қажет болады.

Радиоактивтік көздерден шыққан альфа сәулелену тері жамылғысы арқылы өте алмайды, бірақ альфа сәулелерді сәулелендіретін нуклидтер тыныс алу, ас қорыту мүшелері, ашық жаралар арқылы, күйген беттік қабат арқылы ағзаның ішіне түскенде үлкен қауіп тудырады. Олар тек иондаушы сәулелер ретінде емес және де улы заттар ретінде де аса қауіп туғызады.

16. Жұтылу дозасы және экспозициялық доза. Доза қуаты. Өлшем бірліктері.

Радиациялық сәулелердің (радиоактивті ыдырау кезінде пайда болатын) затқа әсері сәуле ағынының энергиясының қандай мөлшерін заттың жұтқандығына байланысты. Иондаушы сәулелердің затқа әсері дозамен (D) бағаланады. Иондаушы сәулелердің затқа әсерін сипаттайтын негізгі шама сәулелену уақытында заттың бірлік массасы жұтқан сәулелену энергиясы болып табылады. Осы шама сәулелену дозасы немесе сәулеленудің жұтылу дозасы ( ) деп аталады. Жұтылу дозасы ( мөлшері) деп 1 кг заттың жұтқан радиациялық сәуле энергиясының мөлшерін айтады және оның СИ жүйесіндегі өлшем бірлігі Грэй:

1 Дж/ 1 кг=1 Гр (Грей).

Жұтылу дозасының жүйеден тыс өлшем бірлігі- 1 рад = 10^-2 Гр.

Экспозициялық доза ( ) радиациялық сәулелердің ауаны иондау қабілеттілігімен анықталатын доза. Практикада экспозициялық доза бірлігіне рентген (Р) алынады және де Кл/кг бірлігі алынады.

1 Рентген деп 0⁰ С температурада және қалыпты қысымда құрғақ ауаның толық иондануы кезінде екі миллиард иондар жұбын түзетін рентген немесе гамма-сәулеленудозасын айтады.

Доза қуаты.

Сәулелену әсерін сандық сипаттау үшін сәулелену дозасының қуаты деген (Р) ұғым енгізіледі. Доза қуаты бірлік уақытта объектінің алатын сәулелену

дозасымен өлшенетін шаманы айтады. Жеткілікті бірқалыпты сәулелену кезінде доза қуаты сәулелену дозасының (AD)сәулеленудін әсер ету уақытының қатысына тең:

Доза қуатының өлшем бірліктері:

- Жұтылған доза үшін - Ватт/кг және рад/с:

- Эспозициялық доза үшін- Ампер/кг (А/кг) және рентген/caғ (Р/сағ) немесе

микрорентген/сек (мкР/ с).

Салыстырмалы биологиялық тиімділік.

Сәулеленетін объектінің рентгенмен берілген экспозициялық дозасы белгілі

болса, онда әдетте үлгімен (фонтом) тәжірибе жүзінде анықталатын өтпелі коэффициент көмегімен объектіде радпен объектімен жұтылған дозаны анықтауға болады:

Мұндағы өтпелі коэффициент.

Өтпелі коэффициент ең алдымен объекті затының атомдық нөміріне және тығыздығына байланысты, ал фотондар энергиясына соншалықты байланысты емес.

Әртүрлі радиациялық сәулелердің биологиялық әсері әртүрлі болады. Иондаушы сәулелердің адамға және оның денсаулығына әсерін бағалау үшін биологиялықдоза (эквиваленттік ) деген ұғым қолданылады. Осы доза зивертпен (Зв) өлшенеді. Жүйеден тыс өлшем бірлігі Бэр.

Сәулеленудің биологиялық дозасы жұтылу дозасы мен сәулеленудің (СБЭ) салыстырмалы биологиялық эффектісі деп аталатын коэффициенттің көбейтіндісіне тең:

Дата добавления: 2018-10-27; просмотров: 2312; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

Мы поможем в написании ваших работ!