Види випромінювання

Іонізуючим називається випромінювання, яке здатне прямо або не прямо іонізувати середовище. До нього відносять рентгенівське і гама- випромінювання, а також випромінювання, яке складається з потоків заряджених або нейтральних частинок, які мають достатню енергію для іонізації.

Радіоактивні речовини звичайно випускають альфа-, бета-частинки та гама- випромінювання, нейтрони ( іноді можуть бути протони і важкі ядра ).

Згадаємо з курсу середньої школи, що альфа-частинки – це позитивно заряджені атоми гелію. Вони володіють великою іонізаційною та малою проникаючою здібностями. Альфа-частинки можуть пройти шар повітря товщиною не більше 11 см або шар води до 150 мкм. Бета-частинки – це електрони.
Кількість іонізованих та збуджених атомів, які утворюються під дією альфа- частинки на одиниці довжини шляху в середовищі, в сотні разів більше, ніж у бета-частинки. А гама-випромінювання – це електромагнітне випромінювання високої енергії, що володіє великою проникаючою здатністю. Його іонізуюча здатність значно менше, ніж у альфа- чи бета-частинок.

Бета-частинки можуть проникати через верхній шар шкіри (0.07 мм). А бета-частинки з великою енергією можуть пройти через шар алюмінію до 5 мм.

Альфа-частинки мають дуже високу іонізаційну здатність, це пояснюється тому, що маса альфа-частинки в 8000 разів більша ніж маса електрона, а за нейтрон в 2 раза. Біологічна ефективність кожного виду іонізуючого випромінювання знаходиться в залежності від питомої іонізації. Так, наприклад, альфа-частинки з енергією 3 Мев утворять 40 000 пар іонів на одному міліметрі шляху, бета-частинки з такою же енергією – до чотирьох пар іонів. Зовнішнє опромінення альфа- і бета-випромінюваннями менш небезпечно, тому що альфа- і бета-частинки мають невелику величину пробігу в тканині і не досягають кровотворних і інших органів.

Нейтрони, як і фотони, непрямо іонізуючі частинки, іонізація середовища в полі нейтронного випромінювання проводиться зарядженими частинками, які з’являються при зіткненні нейтронів з речовиною.

Таблиця 1

Властивості радіоактивного природного випромінювання
|Тип |Склад |Іонізуюча |Проникаюча здатність |
|випромінювання |випромінювання |здатність | |
|( |Іони Не++ |Дуже висока |Низька. Захист: 0,1 |
| | | |мм води, лист папера |
|( |Електрони |Значно висока|Висока. Захист: шар |
| | | |алюмінію до 0,5 мм. |
|( |Електромагнітне |Значно низька|Дуже висока. Захист: |
| |випромінювання | |шар свинцю до |
| | | |декількох см. |

Види і одиниці вимірювання доз опромінення.

Біологічну дію іонізуючого випромінювання умовно можна розділить на: первинні фізико-хімічні процеси, що виникають в молекулах живих клітин та порушення функцій організму як наслідок первинних процесів – біологічний.

Початковий етап розвивається на атомарному рівні – іонізація і збудження атомів. Час протікання цього процесу складає 10-16-10-14с. Це фізико-хімічний етап радіаційного впливу на живий організм

Первинним фізичним актом взаємодії іонізуючого випромінювання з біологічним об'єктом є іонізація. Саме через іонізацію відбувається передача енергії об'єкту. Не можливо прямо виміряти іонізацію об’єкта. Тому найкращим способом вимірювання енергії є доза опромінення.

Доза випромінювання – це кількість енергії іонізуючого випромінювання, поглиненої одиницею маси середовища, що опромінюється. Розрізняють експозиційну, поглинену й еквівалентну дози випромінювання. Для визначення поглиненої енергії будь-якого виду випромінювання в середовищі прийняте поняття поглиненої дози випромінювання.

Поглинена доза випромінювання визначається як енергія, поглинена одиницею маси речовини, що опромінюється. За одиницю поглиненої дози випромінювання приймається джоуль на кілограм (Дж/кг).

У системі СІ поглинена доза виміряється в греях (Гр). 1Гр – це така поглинена доза, при якій 1 кг речовини, що опромінюється, поглинає 1 Дж енергії, тобто 1 Гр = 1 Дж/кг. Поглинена доза залежить від матеріалу, що опромінюється. Так історично склалось, що еталонним матеріалом є повітря.

Для оцінки біологічного впливу іонізуючого випромінювання використовується еквівалентна доза Dекв. Вона залежить від коефіцієнта відносної біологічної ефективності даного виду випромінювання ?.

Для рентгенівського, гама-, бета- випромінювань ? =1; для альфа- випромінювання ? =20; для нейтронів ? =3ч10.

Одиницею вимірювання еквівалентної дози в системі СІ використовується зіверт (Зв), названий на честь одного з перших дослідників по радіаційній безпеці. 1Зв = 100 бер =1 Гр( ? ·

Для характеристики джерела випромінювання по ефекту іонізації застосовується так названа експозиційна доза рентгенівського і гамма- випромінювань. Експозиційна доза виражає енергію випромінювання, перетворену в кінетичну енергію заряджених часток в одиниці маси атмосферного повітря.

За одиницю експозиційної дози рентгенівського і гамма-випромінювань приймається кулон на кілограм – 1 Кл/кг. Кулон на кілограм – експозиційна доза рентгенівського і гамма-випромінювань, при якій сполучена з цим випромінюванням корпускулярна емісія на кілограм сухого повітря при нормальних умовах (при t0 = 0°C і тиску 760 мм рт. ст.) робить у повітрі іони, що несуть заряд в один кулон електрики кожного знаку.

Несистемною одиницею експозиційної дози рентгенівського і гамма- випромінювань є рентген. Рентген – це доза гамма-випромінювання, під дією якої в 1см3 сухого повітря при нормальних умовах (t =0°C і тиску 760 мм рт. ст.) створюються іони, що в одиниці об’єму несуть одну електростатичну одиницю електрики одного знака. Дозі в 1Р відповідає утворенню 2,08·109 пар іонів у 1см3 повітря. Випромінювання може вимірятися в рентгенах - Р, мілірентгенах - мР чи мікрорентгенах - мкР (1 Р = 103 мР = 106 мкР).
Рентген – це випромінювання від 1 гр радія на відстані 1м.

Отже, для одержання експозиційної дози в один рентген потрібно, щоб енергія, витрачена на іонізацію в одному кубічному сантиметрі повітря (чи грамі), відповідно