Любое излучение, взаимодействие которого со средой приводит к образованию электрических зарядов разных знаков, называется ионизирующим. Различают фотонное и корпускулярное ИИ.
Фотонное излучение представляет собой поток электромагнитных колебаний, которые распространяются в вакууме со скоростью 300000 км\с и характеризуются определенной длиной волны, частотой и энергией. Фотонное излучение при взаимодействии с веществом проявляет как волновые так и корпускулярные свойства. Поэтому его можно рассматривать и как поток незаряженных частиц-фотонов, обладающих определенной массой и энергией. Фотонное излучение по условиям его образования подразделяется на рентгеновское и гамма-излучение.
Источник рентгеновского излучения – рентгеновская трубка, состоящая из катода и анода, помещенных в вакуумированный стеклянный балон. Катод при накаливании испускает электроны, которые ускоряются в поле высокого напряжения, бомбардируют анод. ВСЛЕДСТВИЕ ТОРМОЖЕНИЯ УСКОРЕННЫХ ЭЛЕКТРОНОВ ИХ КИНЕТИЧЕСКАЯ ЭНЕРГИЯ ЧАСТИЧНО ИЛИ ПОЛНОСТЬЮ ПРЕВРАЩАЕТСЯ В ЭНЕРГИЮ ИЗЛУЧЕНИЯ.
Гамма-излучение возникает при изменении энергетического состояния атомного ядра в результате радиоактивного распада или ядерных реакций, а также при аннигиляции частиц.
Корпускулярным называется ИИ, состоящее из частиц с массой покоя, отличной от пули. Наиболее значимыми видами корпускулярных излучений являются нейтронное, протонное, бета- и альфа-излучения.
Нейтронное излучение – корпускулярное излучение, возникающее при ядерных реакциях и состоящее из нейтронов – электрически нейтральных нуклонов.
Протонное излучение – это поток протонов, имеющих положительный заряд, равный единице элементарного заряда (заряд электрона 1,6 х 10 Кл).
Бета-излучение представляет собой поток электронов или позитронов с единичным соответственно отрицательным или положительным зарядом и возникает при распаде ядер или нестабильных частиц, а также при взаимодействии фотонов с веществом.
Альфа-излучение является потоком ядер гелия, содержащих по два нейтрона и протона и имеющих заряд две единицы, возникает при радиоактивном распаде ядер или при ядерных реакциях.
Корпускулярное излучение, представленное заряженными частицами, является непосредственно ионизирующим. Фотонное, нейтронное излучения, состоящие из нейтральных элементарных частиц, относится к косвенно ионизирующему, так как ионизация атомов и молекул в этих случаях осуществляется опосредованно через высвобождаемые в процессе взаимодействия этих видов излучения со средой заряженных частиц.
Разные виды излучений сопровождаются высвобождением разного количества энергии и обладают разной проникающей способностью, поэтому они оказывают неодинаковое воздействие на ткани живого организма.
| Вид излучения | Природа излучения | Заряд и обычные пределы энергии | Ионизирующая способность в воздухе на 1 см пути | Проникающая способность В воздухе В тканях чело века | Скорость распространения | |
| Альфа- | Ядра гелия | +2\4-6МэВ | Несколько десятков тысяч пар ионов | Несколько см | Несколько микронов | 10000-2300 |
| Бета- | Поток электронов Позитронов | -1 +1\несколько кэВ до 3 МэВ | Около 100 пар ионов | Несколько м | До 1см | |
| Гамма- | Поток квантов | 0\то же | Несколько пар ионов | Десятки и сотни м | То же | |
| Рентгеновские | То же | 0\1 кэВ-1 МэВ | То же | То же | То же | |
| Нейтроны | Частицы ядра | 0\около 2 МэВ | То же | То же | То же |
Повреждений, вызванных в живом организме излучением, будет тем больше, чем больше энергии оно передаст тканям. Количество такой переданной организму энергии называется дозой (поглощенная доза, доза на орган, эквивалентная доза, эффективная доза, ожидаемая эффективная доза – в зависимости от контекста).
Количество энергии излучения, поглощенное (переданное) единицей массы облучаемого тела (тканями организма) называется поглощенной дозой (Д) (дозой на орган) и измеряется в системе СИ в джоуль на килограмм, единица имеет специальное название грей (Гр), специальной единицей является рад.
Но поглощенная доза не учитывает того, что при одинаковой поглощенной дозе альфа-излучение гораздо опаснее бета- или гамма-излучений (в 20 раз). Если принять во внимание тот факт, что разные излучения имеют разный риск опасности, то поглощенную дозу следует умножить на взвешенный коэффициент, отражающий способность излучений данного вида повреждать ткань организма. Пересчитанную таким образом дозу называют эквивалентной дозой (Н), ее измеряют в системе СИ в Дж\кг, имеющей специальное наименование зиверт (Зв), специальной единицей эквивалентной дозы является бэр (биологический эквивалент рада).
Следует учитывать также, что одни части тела более чувствительны, чем другие к действию радиации. Например, при одинаковой эквивалентной дозе облучения рак в легких более вероятен, чем рак щитовидной железы, а облучение половых желез особенно опасно из-за риска генетических повреждений. Поэтому дозы облучения органов и систем (тканей) также следует учитывать с разными коэффициентами. Умножив эквивалентную дозу в органе на соответствующие взвешенные коэффициенты для данного органа или ткани и просуммировав по всем органам и тканям, получим эффективную дозу (Е), отражающую суммарный эффект облучения для организма. Она также измеряется в Дж\кг (Зв), бэрах.
Просуммировав индивидуальные эффективные дозы, полученные группой людей, мы придем к коллективной эффективной дозе (S), которая измеряется в человеко-зивертах (чел х Зв).
Коллективную эффективную или эквивалентную дозу, которую получают многие поколения людей от какого-либо радиоактивного источника за все время его дальнейшего существования (за время после поступления радионуклида в организм или ткань, если время неизвестно, то его следует равным 50 годам для взрослых и 7 годам для детей), называют ожидаемой (полной) коллективной эффективной или эквивалентной дозой (Нт) (Sт).
