Классификация ионизирующее излучение: Основы радиационной безопасности

3. Виды ионизирующего излучения: классификация и их свойства

Термин ионизирующей радиации, многообразие единиц для количест­венной оценки излучений затрудняют восприятие и понимание проблем, связанных с их биологическим действием на человека.

В условиях все более широкого применения в медицине, на произ­водстве и в науке различных источников ионизирующих излучений (ИИИ) возникает необходимость знания всеми, и в первую очередь медицинскими работниками, этого феномена. Учитывая, что вопросы физики ядерных из­лучений и дозиметрии достаточно широко освещены в учебной и научной литературе, остановимся лишь на некоторых из них.

Термин «ионизирующие излучения» используется для описания перено­са через пространство энергии в виде электромагнитных волн либо суба­томных частиц. Ионизирующие излучения — это разновидности излучения, способные вызвать ионизацию атомов в любой среде, через которую они проходят.

По типу

ионизации

По физическому состоянию

Ионизирующее излучение классифицируется по разным признакам: по типу ионизации и по физическому состоянию (рис.). По физическому сос­тоянию различают два вида ИИ: корпускулярное и фотонное.

непосредственно

ионизирующие

Косвенно

ионизирующие

Корпускулярное

 — частицы

 — частицы

протоны

нейтроны

 — кванты

характеристическое излучение

тормозное излучение рентгеновское излучение

 — частицы

 — частицы

протоны

нейтроны

 — кванты

характеристическое излучение

тормозное излучение рентгеновское излучение

Рис. Виды ионизирующего излучения

Фотонное излучение представляет собой поток электромагнитных ко­лебаний, которые распространяются в вакууме со скоростью (с) 300000 км/с и характеризуются определенными длиной волны (), частотой () и энергией (Е).

Фотонное излучение по условиям его образования подразделяется на характеристическое, тормозное, рентгеновское и гамма-излучение. Харак­теристическое излучение возникает при изменении состояния атома, свя­занном с перестройкой его внутренних электронных оболочек, когда избы­ток энергии выделяется в виде кванта электромагнитного излучения опре­деленной энергии. В связи с этим характеристическое излучение имеет дискретный спектр. Тормозное излучение образуется при изменении кине­тической энергии заряженных частиц, связанным с их торможением в поле ядра атома. Энергия тормозного излучения колеблется от 0 до величины, равной первоначальной энергии заряженной частицы, т.е.

энергетический спектр этого излучения является непрерывным. Рентгеновское излучение генерируется при торможении электронов в электронно-лучевых трубках и представляет собой совокупность тормозного и характеристического излу­чений в диапазоне энергии 1 кэВ — 1 МэВ. Гамма-излучение возникает при изменении энергетического состояния атомного ядра в результате ради­оактивного распада или ядерных реакций, а также при аннигиляции частиц.

Корпускулярным называется ионизирующее излучение, состоящее из частиц с массой покоя, отличной от нуля. Наиболее гигиенически значи­мыми видами корпускулярных излучений являются нейтронное, протонное, бета- и альфа-излучение. Нейтронное излучение представляет собой поток нейтронов — электрически нейтральных нуклонов. Протонное излучение ­это поток протонов, имеющих положительный заряд, равный единице эле­ментарного заряда. Бета-излучение представляет собой поток электронов или позитронов с единичным соответственно отрицательным или положи­тельным зарядом.

Альфа-излучение является потоком ядер гелия, содержа­щих по 2 нейтрона и протона и имеющих заряд 2 единицы и массу 4 а. еS.

Корпускулярное излучение, представленное заряженными частицами,

является непосредственно ионизирующим. Фотонное, нейтронное и другие виды излучений, состоящих из нейтральных элементарных частиц, относят­ся к косвенно ионизирующим, так как ионизация атомов и молекул в этих случаях осуществляется опосредовано через высвобождаемые в процессе взаимодействия данных излучений со средой заряженных частиц.

Поле ионизирующего излучения характеризуется потоком, переносом (флюенсом) и плотностью потока частиц и энергии. Поток частиц (F 4n 0) и энергии (Е) — это число частиц или энергия ионизирующего излучения, проходящие через данную поверхность в единицу времени. Перенос, или флюенс, частиц (Ф 4n 0) и энергии (Ф) определяется числом частиц или энер­гией ионизирующего излучения, проникающих в объем элементарной сферы через единицу площади поперечного сечения (dS) этой сферы. Плотность потока частиц (q 4n 0) и энергии (q) — это число частиц или энергия ионизирующего излучения, проходящие через единицу площади в единицу времени, т.е. плотность потока представляет собой поток частиц или энергии излучения через единицу площади.

Ионизирующие излучения сопровождают радиоактивный распад, ядерные реакции и превращения частиц. Их источником являются также генераторы и ускорители частиц.

Дозиметрия ионизирующих излучений (измерение радиации)

Содержание

• Основные понятия клинической дозиметрии
• Классификация доз излучения
• Способы дозиметрии ионизирующих излучений
• Цель проведения регулярных дозиметрических измерений

В любом медицинском учреждении, где проводятся рентгенодиагностика и лучевая терапия, обязательны к неукоснительному соблюдению все нормативы радиационной безопасности. В их числе осуществление во время облучения корректного учёта поглощаемой пациентами и медперсоналом энергии излучения. Для этого проводится измерение радиации.

Дозиметрия ионизирующих излучений предполагает проведение регулярных замеров мощности дозы радиационного фона используемых в учреждении рентген-аппаратов, а также: стен и перекрытий здания, воздуха в помещении и за его пределами, почвы и воды в ближайших окрестностях.

Основные понятия клинической дозиметрии

Для точного определения количественных показателей ионизирующего излучения в научный обиход было введено такое понятие, как «доза». Оно подразумевает соотношение объёма или массы облучаемого вещества и энергии излучения.

Количественный процесс распада атомов в течение одной временной единицы определяется активностью радиоактивного вещества. При обозначении уровня активности в интернациональной системе используется общепринятая единица – Беккерель. Его характеристика – 1 распад в течение 1-й секунды. Внесистемный аналог Беккереля – Кюри. Предполагает 3,7.1010 распадов за идентичную единицу времени.

Классификация доз излучения

Существует несколько разновидностей доз излучения. Для каждой из них характерны особые условия замера и свои сферы применения. Основные разновидности:

1. Экспозиционная. Её измерение осуществляется в сухом воздушном пространстве. Важное условие для получения корректных данных – отсутствие рассеивающих тел. Доза наиболее ярко выражает стабильность основных параметров и мощность источника излучения. Возможно применение дозы исключительно по отношению к ионизирующему излучению при максимальной энергии до 3-х МэВ. Внесистемная единица измерения – Рентген, системная – Кулон;
2. Поглощенная. Применяется в качестве количественного показателя влияния ИИ на подвергшиеся облучению части тела. Определяющий фактор доли – величина энергии, принятой во время облучения одной единицей массы облучаемой ткани. Область применения – все типы ионизирующих излучений. Системная единица измерения – Грей, внесистемная – Рад;
3. Эквивалентная. Понятие введено для сопоставления оказанных биологических действий на облучаемую часть тела разными типами ионизирующих излучений с равной поглощенной дозой. За основу при сравнении принято считать эффект фотонного излучения с базовым уровнем энергии в 200 кэВ. Применяется главным образом с целью определения степени радиационной опасности. Внесистемная единица измерения – Бэр, системная – Зиверт.

В современной медицине при проведении дозиметрического замера мощности ионизирующего излучения принято использовать системные единицы измерения. Но поскольку внесистемные единицы измерения активно применялись на протяжении достаточно долгого времени, с их использованием было выпущено большое количество тематической литературы и дозиметрических приборов. Поэтому актуальным остаётся навык соотношения обеих типов единиц.

Способы дозиметрии ионизирующих излучений

Ионизирующее излучение невозможно определить по запаху, на вкус или благодаря иным человеческим рецепторам. Для фиксации наличия излучения, а также определения его качественных и количественных характеристик, необходимо обеспечить плотное взаимодействия ИИ с облучаемым веществом. Фиксация полученных эффектов достигается с помощью дозиметра во время измерение радиации.

Дозиметры позволяют определить мощность дозы ионизирующего излучения, а также инициализировать химические, фотографические, сцинтилляционные, ионизационные и другие эффекты, возникающие вследствие взаимодействия ионизирующего излучения с облучаемым веществом. Они бывают трёх типов:

1. Индивидуальные. Предназначены для проведения регулярного мониторинга сотрудниками медицинских учреждений мощности поглощаемой ими дозы ионизирующего излучения;
2. Клинические. Позволяют осуществить измерение уровня ионизирующего излучения в рабочем пучке. Применяются во время подготовки и проведения лучевой терапии;
3. Дозиметры контроля защиты. Предназначены для оценки мощности дозы рассеянных лучей источника ионизирующего излучения. Мониторинг производится на постоянных рабочих местах медперсонала.

Применяемые в международной практике способы дозиметрии ионизирующих излучений бывают следующих типов:

1. Биологический. В его основе лежит оценка получаемой реакции ткани во время облучения. Имеет три ориентировочных дозы: эпиляционную, эритемную и летальную. Основное применение способа дозиметрии – экспериментальная радиобиология;
2. Физический. Во время ионизирующего излучения происходит ионизация облучаемого вещества, вследствие чего наблюдается образование электропроводящей среды из электрического нейтрального газа;
3. Химический. При облучении определённых веществ происходит фиксация необратимой химической реакции. Подразделяется на две разновидности: фотографическую и радиохимическую.

Цель проведения регулярных дозиметрических измерений

Плановые дозиметрические мероприятия проводятся для предотвращения возможности получения сотрудниками медицинского учреждения критической дозы облучения. В первую очередь регулярный мониторинг поглощенной дозы облучения распространяется на медперсонал группы А, представители которой осуществляют ежедневный контакт с источником радиационного излучения.

Также осуществление дозиметрического контроля за радиационным фоном в основных рабочих помещениях медицинского учреждения и смежных с ним территориях позволяет защитить пациентов клиники и обитающих в её окрестностях жителей от необоснованного радиационного облучения. При выявлении повышенных рисков возникновения внештатных ситуаций – дает возможность принять превентивные меры по их устранению.

Дозиметрия ионизирующих излучений
Эксплуатация ПРТО в Москве
Мощность экспозиционной дозы гамма излучения
Порядок получения санитарно-эпидемиологического заключения на деятельность
Проект рентгеновского кабинета в стоматологии

Виды ионизирующего излучения | Портал по ядерной безопасности

Существуют различные виды ионизирующего излучения:

Альфа-излучение — это форма излучения частиц. Альфа-частицы — это ядра гелия-4: они состоят из двух протонов и двух нейтронов. Альфа-частицы очень быстро поглощаются веществом (например, воздухом и водой) и по этой причине имеют очень малый пробег (несколько сантиметров в воздухе, менее миллиметра в воде). Их можно закрыть листом бумаги.

При внешнем облучении альфа-излучение может проникать только через внешние слои кожи человека. Вдыхание или проглатывание альфа-излучателей, т. е. радиоактивных веществ, испускающих альфа-частицы при распаде, в организм (инкорпорация) может привести к значительному радиационному облучению. Поскольку альфа-частицы теряют свою энергию на очень коротком расстоянии, они вызывают особенно серьезные повреждения тканей.

Типичным и важным примером включения альфа-излучателей является потребление радона, естественного инертного газа, и его дочерних продуктов через вдыхаемый воздух.

Бета-излучение — это излучение частиц, возникающее, когда радиоактивные атомные ядра испускают (отрицательно заряженные) электроны или, реже, позитроны (положительно заряженные частицы с той же массой, что и электроны) при распаде. Бета-излучение менее легко поглощается веществом, чем альфа-излучение, и поэтому имеет больший радиус действия: проникающая способность бета-частиц колеблется от нескольких сантиметров до метров в воздухе и от нескольких миллиметров до сантиметров в мягких тканях и пластике. Бета-излучение довольно легко экранировать, например, алюминиевым листом толщиной в несколько миллиметров.

Радиоактивные частицы, испускающие бета-излучение, также могут привести к значительному радиационному облучению, когда они попадают в организм (встраиваются) через вдыхаемый воздух или пищу. В случае внешнего облучения бета-излучение также может повреждать ткани, так как может проникать в организм, пусть и не очень глубоко. Однако оно теряет значительно меньше энергии на определенном расстоянии, чем альфа-излучение. Таким образом, бета-излучение имеет более низкую биологическую эффективность, чем альфа-излучение.

В случае гамма-излучения энергия передается в виде электромагнитной волны. Электромагнитное излучение можно описать с точки зрения его частоты или длины волны: чем выше частота и чем короче длина волны, тем более энергичным является излучение. Гамма-излучение находится на высокоэнергетическом конце электромагнитного спектра, например, на высокочастотном или коротковолновом конце.

Гамма-излучение возникает в результате радиоактивного распада атомных ядер, часто в дополнение к альфа- или бета-излучению. Он очень легко проникает в материю. Для экранирования используются тяжелые материалы, такие как свинец и бетон.

Как внешнее облучение, так и инкорпорация гамма-излучения вредны для живых организмов, так как проникают глубоко в ткани. Однако его биологическая эффективность ниже, чем, например, у альфа-излучения, поскольку оно передает меньше энергии тканям на определенное расстояние.

Рентгеновское излучение также является формой электромагнитного излучения. В отличие от гамма-излучения, оно генерируется искусственно при торможении быстрых электронов на аноде (положительно заряженном электроде) рентгеновской трубки.

Чем выше напряжение на трубке, при котором электроны в рентгеновской трубке ускоряются, тем короче длина волны и выше энергия результирующего рентгеновского излучения. Когда рентгеновский аппарат выключен, рентгеновское излучение не генерируется.

Нейтронное излучение состоит из незаряженных частиц (нейтронов). Нейтроны в основном высвобождаются при делении ядер.

Нейтронное излучение практически не поглощается воздухом. Материалы с максимально возможным содержанием водорода (например, парафин, полиэтилен, вода) используются для первоначального замедления нейтронов. Замедленные (тепловые) нейтроны должны быть захвачены поглотителем (например, бором или кадмием). Гамма-излучение испускается одновременно и должно быть экранировано свинцом.

Нейтронное излучение сильно взаимодействует с биологическими тканями (особенно с содержащимися в них молекулами воды) и поэтому обладает высокой относительной биологической эффективностью.

Ионизирующее излучение, часть 1: рентгеновское и гамма-(γ)-излучение и нейтроны

Монографии IARC по оценке канцерогенных рисков для человека, № 75

Рабочая группа IARC по оценке канцерогенных рисков для человека .

Лион (Франция): Международное агентство по изучению рака; 2000.

• Авторское право и Разрешения

Поисковый запрос

В данной монографии оцениваются канцерогенные риски для человека, связанные с воздействием рентгеновского и гамма-излучения и нейтронов от внешних источников. Книга начинается с общего введения в номенклатуру, дозиметрические методы и модели в профессиональных и экологических условиях, поведение радиации в биологических тканях и источники облучения человека. Естественный радиационный фон считается самым большим источником облучения населения мира. Медицинское использование рентгеновских лучей и радиофармпрепаратов представляет собой следующий по значимости источник, за которым следует облучение в результате атмосферных испытаний ядерного оружия. Коллективные дозы от других источников излучения считаются гораздо менее важными. Первая и самая большая монография, посвященная рентгеновскому и гамма-излучению, содержит обзор большого количества данных, полученных в результате обширных исследований канцерогенных эффектов у людей, в основном у выживших после атомных бомбардировок в Японии и у пациентов, подвергшихся облучению по медицинским показаниям. В обеих группах наблюдалось избыточное количество случаев лейкемии и других видов рака. Облучение в детстве увеличивает риск рака щитовидной железы, в то время как увеличение риска рака молочной железы наблюдается после облучения женщин в пременопаузе. Рентгеновские и гамма-лучи также были проверены на канцерогенность в различных дозах и при различных условиях на ряде видов животных. У взрослых животных заболеваемость лейкемией и опухолями молочной железы, легких и щитовидной железы увеличивалась дозозависимым образом при обоих типах облучения. Пренатальное воздействие также привело к увеличению числа случаев различных типов опухолей. На основании этих данных в монографии сделан вывод о том, что рентгеновское и гамма-излучение канцерогенны для человека. Канцерогенный риск для человека, связанный с облучением нейтронами, оценивается во второй монографии, в которой основное внимание уделяется рискам, связанным с облучением пациентов пучками нейтронной радиотерапии и облучением пассажиров и экипажа воздушных судов. В высокогорных городах нейтроны могут составлять до 25% фонового излучения. Нейтроны из различных источников с широким диапазоном средней энергии были проверены на канцерогенность у разных видов животных и при различных дозах и мощностях доз. У взрослых животных заболеваемость лейкемией и раком яичников, молочной железы, легких и печени увеличивалась дозозависимым образом. Пренатальное и родительское воздействие приводило к увеличению числа случаев рака печени у потомства. Практически во всех исследованиях нейтроны вызывали опухоли более эффективно, чем рентгеновские и гамма-лучи, если сравнивать их по поглощенной дозе. Хотя адекватных данных о канцерогенности для человека для оценки не было, в монографии использовались другие соответствующие данные, включая доказательства повреждения ДНК, чтобы прийти к выводу, что нейтроны канцерогенны для человека.

Содержание

• Примечание к читателю
• Список участников
• Преамбула
• Общее введение
  • 1. Номенклатура
  • 2. Дозиметрические методы и модели
  • 3. Трансмиссия. и Воздействие
  • 5. Детерминированные эффекты воздействия ионизирующего излучения
  • 6. Литература
• МОНОГРАФИИ
  • Рентгеновское и γ-излучение
    • 1. Данные о воздействии
    • 2. Исследования рака у людей
    • 3. Исследования рака у экспериментальных животных
    • 4. Другие данные, относящиеся к оценке канцерогенности и ее механизмов
    • 5. Резюме представленных данных и оценки
    • 6. Ссылки
  • Нейтроны
    • 1. Данные о воздействии
    • 2.