Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Биология -> Кудряшов Ю.Б. -> "Радиационная биофизика (ионизирующие излучения)" -> 29

Радиационная биофизика (ионизирующие излучения) - Кудряшов Ю.Б.

Кудряшов Ю.Б. Радиационная биофизика (ионизирующие излучения) — М.: ФИЗМАТЛИТ, 2004. — 448 c.
ISBN 5-9221-0388-1
Скачать (прямая ссылка): radiacionnayabiofizika2004.djvu
Предыдущая << 1 .. 23 24 25 26 27 28 < 29 > 30 31 32 33 34 35 .. 210 >> Следующая

Вся энергия падающего кванта используется на образование пары, причем энергия, равная 1,022 МэВ, всегда преобразуется в «массу покоя» элементарных частиц, а остаток — в их кинетическую энергию:
^кин.е- + -®кин.е+ = 1,022 МэВ. (П.5)
Суммарную кинетическую энергию пары можно условно разделить поровну между электроном и позитроном, но в действительности она зависит от углов разлета этих частиц.
Пролетающий через вещество позитрон испытывает взаимодействия с электронами среды, при этом происходит их аннигиляция. В результате образуется 7-квант, способный передать энергию веществу за счет комлтоновского и фотоэффекта, а также ядро отдачи, которое обязательно получает свою порцию энергии за счет действия закона сохранения энергии. Вероятность рождении пары электрон-позитрои увеличивается с ростом энергии кванта и пропорциональна Z2. В биологических системах этот эффект выражен слабо, так как средний эффективный атомный номер Z имеет малые значения.
4- Механизмы процессов поглощения энергии излучевий______63
Относительная частота трех перечисленных процессов поглощения веществом квантов ионизирующего излучения показала на рис. П.4.
Как видно из рисунка, кванты с энергией 10-100 кэВ в биологических тканях поглощаются преимущественно за счет фотоэффекта; в диапазоне энергий 0,3-10 МэВ основной тип взаимодействия — эффект Комптона, а при энергиях квантов более 10 МэВ начинает преобладать эффект образования пары электрон-позитрон. Аннигиляция пары приводит к образованию деух 7-квантов с энергией 0,511 МэВ (рис. II.3). Проходя через вещество, они теряют свою энергию в результате комптоновского рассеяния и фотоэффекта. Поэтому в дальнейшем мы ограничимся рассмотрением характера взаимодействия с веществом фото- и комптоновских электронов.
Поглощение квантов электромагнитного излучения высокой энергии приводит к возникновению в веществе небольшого числа атомов, утративших электроны. Эта первичная ионизация — следствие фото-и комптоновского эффектов. Высвободившиеся электроны обладают огромным запасом кинетической энергии (к ним перенесена большая часть энергии падающего кванта) и могут многократно взаимодействовать с атомами и молекулами, отдавая энергий на их ионизацию и возбуждение. Так продолжается до тех пор, пока энергия свободного электрона не снизится до того минимального уровня, при котором электрон уже сможет присоединиться к нейтральному атому с образованием отрицательного иона.
Каждый первичный электрон от момента своего рождения до захвата нейтральным атомом или молекулой многократно взаимодействует с атомами, расположенными вдоль направления его движения, генерируя большое число вторичных электронов. Распределение энергии вторичных электронов точно может быть рассчитано дашь для атома водорода. Для более сложных молекул возможны лишь качественные рассуждения (подробнее см. гл. IV). В среднем около 70% энергии первичных электронов переносится к вторичным электронам, обладающим энергией, достаточной для того, чтобы индуцировать дальнейшую ионизацию. Остальные 30% энергии первичного электрона расходуются на возбуждение молекул и высвобождение электронов с «нулевой» кинетической энергией. Незначительная доля энергии затрачивается на тормозное излучение. Следовательно, перенос веществу энергии квантов излучения осуществляют главным образом высокоэнергетические вторичные электроны.
Первичная ионизация при действии рентгеновского или 7-излучения пренебрежимо мала по сравнению с тем количеством ионизированных и возбужденных атомов, которое возникает в результате
0,01 0.1 1,0 Ю 100
Е, МэВ
Рис.11.4. Относительная частота образования электронов и пар фотонами в углероде: 1 — фотоэффект; 2 — комптоновский эффект; 3 — образование пар
64
Гл. IL Поглощение энергии ионизирующих излучений
взаимодействия вторичных электронов с веществом. Поэтому фотоны рентгеновского и 7-излучения следует относить к косвенно ионизирующим частицам, высвобождающим в веществе непосредственно ионизирующие частицы — высокоэнергетические вторичные электроны.
4.2. Поглощение нейтронного излучения
Нейтронное излучение представляет собой поток элементарных частиц с массой 1,0087 атомной единицы и нулевым зарядом. Нейтронное излучение в зависимости от энергии частиц подразделяется на группы: быстрые, промежуточные и медленные нейтроны.
Вследствие электронейтральности нейтроны не взаимодействуют с кулоновскими полями атомов и молекул и могут проходить в веществе значительные расстояния, не отклоняясь от первоначального направления. Нейтрон, не имея заряда, тем ие менее вызывает ионизацию атомов и молекул. Происходит это за счет косвенных эффектов, связанных со следующими типами взаимодействия нейтронов с ядром атома.
Упругое рассеяние — результат соударения нейтрона с ядром атома. Кинетическая энергия нейтрона распределяется между ним и «ядром отдачи» согласно уравнению:
Е = тт^шЕ^в' (IL6)
Предыдущая << 1 .. 23 24 25 26 27 28 < 29 > 30 31 32 33 34 35 .. 210 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed