КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ

Радиационные поражения возникают в результате воз­действия на организм различных видов ионизирующих излучений, которые подразделяются на два класса: а) электромагнитные и б) корпускулярные.

К электромагнитным относят рентгеновские лучи, гам­ма-лучи радиоактивных элементов и тормозное излучение, возникающее при прохождении через вещество сильно ускоренных заряженных частиц. Электромагнитные излу­чения имеют ту же природу, что и видимый свет, отличаясь от него более короткой длиной волны, а соответственно и более высокой энергией и проникающей способностью.

Корпускулярные излучения представляют собой поток ядерных частиц, характеризующихся наличием определен­ной массы и заряда (а- и р-частицы, протоны, дейтроны и др.). К корпускулярным излучениям относят также и нейтроны — ядерные частицы, не имеющие заряда.

Проникающая способность ионизирующих излучений зависит от их природы, заряда и энергии, а также от плотности облучаемого вещества.

Рентгеновское и гамма-излучение обладают наиболь­шей проникающей способностью, измеряемой для живой ткани десятками сантиметров. Чем выше энергия излуче­ния, тем выше его проникающая способность.

При взаимодействии с веществом энергия квантов рентгеновского и гамма-излучения или полностью погло­щается атомом с образованием свободного электрона (фотоэлектрический эффект), или передается частично выбиваемому электрону в результате упругого столкнове­ния между падающим фотоном и электроном. В результа­те образуются быстролетящие электроны, расходующие

свою энергию на ионизацию молекул вещества. При высокой энергии фотонов рентгеновского и гамма- излучения их взаимодействие с веществом вызывает обра­зование в поле ядра пары электрон — позитрон. При облучении биологических объектов электромагнитными излучениями ядерного взрыва наибольшее значение имеет поглощение энергии путем комптон-эффекта.

Бета-частицы представляют собой электроны, несущие отрицательный заряд, и позитроны, имеющие положитель­ный заряд. Проникающая способность р-частицы в возду­хе измеряется метрами, а в живых тканях — долями сантиметра (2—5 мм). Бета-частицы взаимодействуют в основном с электронами электронных оболочек атомов, вызывая при этом ионизацию последних.

Альфа-частицы представляют собой положительно за­ряженные ядра гелия, состоящие из двух протонов и двух нейтронов. Они вызывают ионизацию высокой плотности и обладают малой проникающей способностью. В воздухе пробег а-частиц составляет несколько сантиметров, в тканях организма — сотые доли миллиметра.

Нейтроны являются ядерными частицами, не имеющи­ми заряда. По энергии нейтроны подразделяют на нес­колько групп: медленные (с энергией ниже 0,5 эВ), промежуточные (0,5 эВ — 20 КэВ), быстрые (20 КэВ — 20 МэВ), сверхбыстрые (с энергией более 20 МэВ).

Являясь нейтральными частицами, нейтроны непосред­ственно не вызывают ионизации атомов, а вступают во взаимодействие с их ядрами, которое протекает в форме двух процессов: рассеяния (упругого и неупругого) и поглощения (радиационного захвата). При неупругом рас­сеянии происходит передача ядру значительной части энергии нейтрона, что приводит к сильному возбуждению ядра и ядерным реакциям трансформации элементов с испусканием элементарных частиц (нейтронов, протонов, а-частиц). Этот вид взаимодействия наиболее характерен для сверхбыстрых и быстрых нейтронов при столкновении с ядрами относительно тяжелых элементов. При упругом соударении (по типу столкновения твердых шаров) возни­кают так называемые ядра отдачи, скорость которых тем больше, чем меньше их масса. Наибольшее количество энергии нейтронов передается ядрам легких элементов, в частности водороду. Упругое рассеяние является основ­ным типом взаимодействия с веществом быстрых нейтро­нов. В результате этого образуются протоны и ядра отдачи, являющиеся заряженными частицами, способны­ми вызывать сильную ионизацию среды.

Для тепловых и промежуточных нейтронов преоблада-

ющей формой взаимодействия с ядрами атомов становится радиационный захват. При этом образуются радиоактив­ные изотопы С, N, S, О, Na, Р, распад которых сопровождается образованием вторичных гамма-квантов (наведенная радиоактивность). Последняя не вносит суще­ственного вклада в поражающее действие нейтронов, но имеет диагностическое значение, характеризуя общую дозу нейтронного облучения.

Образовавшиеся в процессе взаимодействия нейтронов с ядрами заряженные частицы (протоны и ядра отдачи, электроны, а-частицы) и гамма-излучение являются не­посредственной причиной ионизации атомов и молекул. Нейтронное излучение характеризуется высокой способ­ностью вызывать молекулярные повреждения в веществе, состоящем преимущественно из легких элементов. К таким веществам относятся живые ткани, содержащие в основном легкие элементы. Из них водород по числу атомов занимает первое место.

Таким образом, ионизирующие излучения, взаимодей­ствуя с веществом, вызывают ионизацию и возбуждение атомов и молекул, сопровождающееся нарушением хими­ческих связей и возникновением высокореакционных про­дуктов.

Биологический эффект ионизирующих излучений прежде всего связан с количеством поглощенной энергии, т. е. с дозой облучения. Оценка дозы производится различными физическими и химическими способами. Раз­личают экспозиционную дозу, под которой понимают ионизирующую способность излучения в воздухе, и погло­щенную дозу, представляющую энергию любого вида излучения (включая нейтроны), поглощенную в единице массы вещества. Единицей измерения экспозиционной дозы для гамма- и рентгеновского излучения служит кулон на килограмм (Кл/кг). Поглощенная доза излучения измеряется в джоулях на килограмм (Дж/кг). Последней единице измерения дано название «Грэй» (Гй)' в честь английского физика Л. Грэя (1 Гй=100 рад).