Средним линейным пробегом заряженной ионизирующей частицы R является среднее значение расстояния между началом и концом пробега заряженной частицы в данном веществе.

Ионизация и возбуждение являются первичными процессами. Вторичными процессами могут быть увеличение скорости молекулярно-теплового движения частиц вещества, характеристическое рентгеновское излучение, радиолюминесценция, химические процессы.

Взаимодействие б-частиц с ядрами - значительн6о более редкий процесс, чем ионизация. При этом возможны ядерные реакции, а также рассеивание б-частиц.

в-излучение, так же как и б-излучение, вызывает ионизацию вещества. Кроме ионизации в-частицы могут вызвать и другие процессы. Так, например, при торможении электронов возникает тормозное рентгеновское излучение. в-частицы рассеиваются на электронах вещества, и их пути сильно искривляются в нем. Если электрон движется в среде со скоростью, превышающей фазовую скорость распространения света в этой среде, то возникает характерное черенковское излучение. Излучение Черенкова-Вавилова - свечение, вызываемое в прозрачной среде заряженной частицей, которая движется со скоростью, превышающей фазовую скорость распространения света в этой среде.

При попадании в+-частицы (позитрона) в вещество с большой вероятностью происходит такое взаимодействие ее с электроном, в результате которого пара электрон-позитрон превращается в два г-фотона. Этот процесс называют аннигиляцией.

При попадании г-излучения в вещество наряду с процессами, характерными для рентгеновского излучения, возникают и такия явления, которые неспецифичны для взаимодействия рентгеновского излучения с веществом. К этим процесса следует отнести образование пары электрон-позитрон, происходящее при энергии г-фотона, не меньше суммарной энергии покоя электрона и позитрона, и фотоядерные реакции, которые возникают при взаимодействии г-фотонов больших энергий с атомными ядерами. Для возникновения фотоядерной реакции необходимо, чтобы энергия г-фотонов была не меньше энергии связи, приходящейся на нуклон.

В результате различных процессов под действием г-излучения образуются заряженные частицы, следовательно, г-излучение также является ионизирующим.

7.5 Использование радионуклидов и нейтронов в медицине

Медицинские приложения радионуклидов можно представить двумя группами. Одна группа - это методы, использующие радиоактивные индикаторы (меченные атомы) с диагностическими и исследовательскими целями. Другая группа методов основана на применении ионизирующего излучения радионуклидов для биологического действия с лечебной целью. Метод меченных атомов заключается в том, что в организм вводят радионуклиды и определяют их местоположение и активность в органах и тканях. Так, например, для диагностирования заболеваний щитовидной железы в организм вводят радиоактивный йод часть которого концентрируется в этой железе. Счетчиком расположенным поблизости от нее, фиксируют накопление йода. По скорости увеличения концентрации радиоактивного йода можно сделать диагностический вывод о состоянии щитовидной железы.

Рак щитовидной железы может давать метастазы в разные органы. Накопление радиоактивного йода в них может дать информацию о метастазах.

Для обнаружения распределения радионуклидов используют гамма-топограф (сцинтиграф), который автоматически регистрирует распределение интенсивности радиоактивного препарата. Гамма-топограф представляет собой сканирующий счетчик, который постепенно проходит большие участки над телом больного. Регистрация излучения фиксируется, например, штриховой отметкой на бумаге. На рисунке 34а схематично показан путь счетчика, а на рисунке 34б - регистрационная карта.

Рисунок 34.

Применяя радиоактивные индикаторы, можно проследить за обменом веществ в организме. Объемы жидкостей в организме трудно измерить непосредственно, метод меченых атомов позволяет решить эту задачу. Так, например, вводя определенное количество индикатора в кровь и выдержав время для его равномерного распределения по кровеносной системе, можно по активности единицы объема крови найти ее общий объем.

Гамма-топограф дает сравнительно грубое распределение источников ионизирующего излучения в биологических тканях. Более детальные сведения можно получить методом авторадиографии.

В этом методе на исследуемый объект, например биологическую ткань, наносится слой чувствительной фотоэмульсии. Содержащиеся радионуклиды оставляют след в соответствующем месте эмульсии, как бы фотографируя себя (отсюда и название метода). Полученный снимок называют радиоавтографом или авторадиограммой. На рисунке 35 схематически показан слой биологического препарата, содержащий радионуклиды (радиоактивные метки) и слой фотоэмульсии, в котором, после проявления, возникнут темные точки от ионизирующего излучения.

Рисунок 35.

В живой организм радиоактивные атомы вводятся в небольшом количестве, что ни они, ни продукты их распада не оказывают вреда организму.

Лечебное применение радионуклидов в основном связано с использованием г-излучения (г-терапия). Гамма установка состоит из источника, обычно 60С, и защитного контейнера, внутри которого помещен источник; больной размещается на столе. Применение г-излучения высокой энергии позволяет разрушить глубоко расположенные опухоли, при этом поверхностно расположенные органы и ткани подвергаются меньшему губительному действию.

Терапевтическое применение имеют и б-частицы. Так как они обладают значительной линейной плотностью ионизации, то поглощаются даже небольшим слоем воздуха. Поэтому использование б-частиц в терапии возможно лишь при их непосредственном контакте с организмом, либо при введении внутрь организма. Характерным примером является радоновая терапия: минеральные воды содержащие радон и его дочерние продукты используются для воздействия на кожу (ванна), органы пищеварения (питье), органы дыхания (инголяция)

Еще одно лечебное действие б-частиц связано с использование потока нейтронов. В опухоль предварительно вводятся элементы, ядра которых под действием нейтронов вступают в ядерную реакцию с образованием б-частиц. Облучая после этого больной орган потоком нейтронов, вызывают ядерную реакцию и, следовательно, образование б-частиц. Таким образом, они образуются внутри органа на который должны оказать разрушительное действие. Можно ввести радиоактивный препарат в больной орган на острие иглы.

И другие приемы лечебного воздействия ионизирующим излучением радионуклидов и нейтронами.

Размещено на Allbest.ru