fizika_1 ответы на вопросы!!!!!!!!!!!!!!!. Действие раздражителя приводит к изменению мембранного потенциала клетки ф
 Скачать 242.72 Kb.
|
|
Определите параметры, характеризующие взаимодействие корпускулярного ионизирующего излучения с веществом (линейная плотность ионизации, линейная передача энергии, средний линейный пробег). Линейная плоскость ионизации. Основная часть энергии заряженных частиц и у-квантов, взаимодействующих с в-вом, идёт на ионизацию его атомов и молекул. Степень ионизации зависит от св-в излучения, структуры объекта и расстояния, которое квант проходит в в-ве. α – частицы и протоны создают max ионизацию в конце пробега – перед моментом полной растраты своей энергии. Кол-венной характеристикой ионизирующего эффекта является линейная плотность ионизации i=dl/dn (пар ионов/см), зависит от пути, пройденного частицей в в-ве. Линейная передача энергии ЛПЭ. Энергия, переданная в-ву, расходуется не только на его прямую ионизацию, но и на другие структурные перестройки. Чем больше энергия dE, переданная излучением слою в-ва толщиной dl, тем сильнее разрушительное действие ионизирующего излучения. Это воздействие характеризуется ЛПЭ=dE/dl [Дж/мкм]. Средний линейный пробег определяется средним значением расстояния, которое частица проходит до тех пор, пока ее Eкин не сравняется со средней Eкин энергией атомов и молекул в-ва.
Z=p*v; v=Z/p=1,63*106/1063=1533м/с.
Люминесценция – излучение, превышающее тепловое при данной температуре и имеющее длительность послесвечения много больше периода световых колебаний (τ>>10-15с). Если атом или молекулу перевести каким-либо образом в возбуждённое состояние, то они затем возвращаются в основное, испуская электромагнитное излучение – люминесценция. Фотолюминесценция – возбуждение происходит в результате поглощения электромагнитного излучения (обычно видимого или УФ-диапазона). Катодолюминесценция – возбуждение производится электронным ударом по атому или молекуле в-ва (наблюдается в кинескопе, электронно-лучевых трубках). Электролюминесценция – возбуждение атомов и молекул производится электрическим полем. Рентгенолюминесценция – возбуждение производится рентгеновскими лучами, (рентгенолюминесцирующие экраны). Хемилюминесценция – возбуждение происходит в результате хим. р-ции, по схеме: А+В=АВ*=АВ+hv (квант люминесценции). Биолюминесценция – возбуждение молекул происходит в результате биохим. р-ций, происходящих в живом организме. Основные характеристики. Спектр л. – зависимость интенсивности л. от длины волны излучаемого света или частоты. Длительность л. τ – время за которое интенсивность л. уменьшается в е=2,7 раза, т.е. время жизни молекулы в возбужденном состоянии. Квантовый выход л. у – отношение числа квантов л. к кол-ву квантов, поглощенных при возбуждении молекул (всегда <1, из-за наличия неоптических переходов, в-во считается хорошо люминесцирующим, если у>0,01). Спектр возбуждения – зависимость интенсивности возбуждения л. света от длины волны возбуждающего излучения (для многих молекул совпадает со спектром поглощения). Степень поляризации л. – степень поляризации излучения л., при ее возбуждении линейно поляризованным светом и позволяет оценить скорость вращения люминесцирующей молекулы и микросвязь её окружения.
Классическая вероятность Р(А) – отношение числа случаев m, благоприятствующих появлению данного события, к общему числу n возможных исходов: Р(А)=m/n. Пусть в некоторой урне есть 20 черных и 80 белых шаров, тогда вероятность извлечения наугад из урны черного шара составит 20/100=0,2. Классическая вероятность принимает значения 0<=P(A)<=1. Если Р(А)=1, то событие достоверно, если же Р(А)=0, то оно невозможно. Статистическое определение вероятности. Проведём эксперимент. Пусть из общего число N бросков монеты число выпадений герба составило M, решки - К. М и К – частота события. M/N или K/N – относительная частота. При случайном бросании монеты данные будут самые разные. Но при увеличении числа бросков N относительная частота событий приближается к значению 0,5, которое и определяет их статистическую вероятность. Статистическая вероятность – предел, к которому стремится относительная частота события при неограниченном возрастании обшего числа испытаний: Р(А)=limM/N.
Участки аксона длиной в 2-3 мм покрыты миелиновой оболочкой (шванновской клеткой), между ними перехваты Ранвье около 1мкм. На участках аксона, покрытых миелином, мембрана полностью изолирована и не имеет контакта с межклеточной жидкостью, содержащей ионы Na+, вследствие чего потенциал действия здесь сформироваться не может. Потенциал может сформироваться только в перехватах Ранвье, где мембрана имеет необходимый контакт с межклеточной жидкостью. Пусть один из перехватов возбужден, деполяризован до потенциала φmax. Тогда под действием разности потенциалов (φmax – φ0) между возбужденным и невозбуждённым участками в аксоплазме и на наружной стороне мембраны возникают локальные токи, благодаря которым мембранный потенциал распространяется вдоль аксона как по электрическому кабелю и с большой скоростью. Но по мере удаления от возбужденного участка мембранный потенциал аксона экспоненциально уменьшается. Проведение нервного импульса – сальтаторным (скачкообразным), так как потенциал действия генерируется только в перехватах Ранвье. Скорость распространения потенциала действия возрастает с увеличением его диаметра. Если с помощью яда заблокировать натриевые каналы в одном перехвате, то потенциал действия сформирует на следующем, так как амплитуда затухающего местного потенциала ещё сможет достичь на нем порогового потенциала возбуждения. Но если заблокировать подряд 2 или более перехватов, то потенциал на последующих сформироваться не сможет и проведение нервного импульса будет блокировано. Билет 15
Рентгеновское излучение – электромагнитные волны с длиной 80нм до 10-5нм. Его длинноволновая область перекрывается с коротковолновым УФ-излучением, а коротковолновая – с у-излучением. Длинноволновое рентгеновское излучение – мягкое, а коротковолновое – жестким. Тормозное рентгеновское излучение – возникает при резком торможении заряженных частиц (обычно е). Источник – рентгеновская трубка. Раскалённая током Iнак спираль катода испускает е (термоэлектронная эмиссия), которые под действием высокого напряжения U движутся на анод, приобретая Екин=еU. При падении на анод е резко тормозят, их Екин переходит частично в энергию рентгеновского излучения hv, а оставшаяся часть – в тепло Q, eU=hv+Q. Если Q=0, то eU=hvmax, отсюда находим коротковолновую границу R-спектра – Lmin (vmax) рентгеновского излучения при заданном напряжении U на трубке: Lmin=c/vmax=hc/eU=1,23/U(кВ). Поток электронов, падающих на анод, порождает рентгеновские кванты разных энергий, вследствие чего спектр тормозного рентгеновского излучения оказывается сплошным. Спектры тормозного рентгеновского излучения. По оси ординат спектральная плотность потока Ф рентгеновского излучения. Max тормозного излучения приходится на длину волны в 1,5 раза большую коротковолновой границы: Lmax=1,5Lmin. С повышением напряжения между катодом и анодом рентгеновской трубки (U2>U1) в спектре тормозного рентгеновского излучения уменьшается Lmin и излучение становится более жестким. Поэтому регулировка жесткости излучения в рентгеновских аппаратах осуществляется изменением напряжения между катодом и анодом рентгеновской трубки. Полный поток Ф (Вт) тормозного рентгеновского излучения зависит от силы тока I и напряжения U в рентгеновской трубке и рассчитывается по формуле: Ф=kIU2Z, где k=10-9 (Вт-1) – коэф. пропорциональности, Z – номер атома в-ва анода в системе элементов. Регулировать поток ренгеновского излучения можно как путем изменения напряжения U, так и путем изменения тока I в рентгеновской трубке. При изменении напряжения поток излучения будет изменяться быстрее, пропорционально U2, но одновременно будет изменяться и жесткость (спектральный состав), что не всегда желательно. Если увеличить силу тока в трубке, то поток излучения растет медленнее, но спектр и жесткость излучения при этом не изменяются.
При выбросе крови в аорту во время систолы часть Екин систолического объёма крови переходит в потенциальную энергию упруго деформированных стенок аорты. При диастоле потенциальная энергия деформированного крупного кровеносного сосуда переходит в Екин порции крови, создавая дополнительный фактор, способствующий ее движению. При выбросе крови во время систолы давление в аорте и других артериях возрастает, а затем падает во время диастолы. Пульсовая волна – распространяющаяся по артериям волна деформации стенок сосудов и сопровождающая её волна повышенного давления в сосудах. Первый пик (70-120мм.рт.ст.) образуется за счёт систолической, прямой волны, формируемой объёмом крови в систолу, передающимся напрямую от левого желудочка к пальцам верхних конечностей. Второй пик образуется за счёт отражённой волны, которая возникает из-за отражения объема крови, передающегося по аорте и крупным магистральным артериям нижним конечностям, и направляющегося обратно в восходящий отдел аорты и далее к пальцам верхних конечностей. Давление на стенки кровеносных сосудов в некоторой точке сосудистой системы Р=Рср+Р(t), где Рср – средний уровень трансмурального давления (разность давлений на внутреннюю и наружную стенки сосуда) в сосуде (постоянная составляющая в сосуде), Р(t) – переменная составляющая, определяемая пульсовыми колебаниями давления в сосуде. Колебания давления вызывают и изменяют объём кровенаполнения: V=V0+kP, где V0 – средний во времени объём крови в сосуде; k – коэф. пропорциональности между давлением и объёмом, зависит от эластичности сосуда; Р – переменная, составляющая давление. Зависимость давления крови от времени в крупном кровеносном сосуде: пульсовое давление (70-120); min или диастолическое (0-70); среднее давление (0-100); max или систолическое (0-120). Пульсовые колебания давления могут представлены в виде набора гармонических составляющих. Первая гармоника: Р1=Р0е-αxsinω(t-x/v), где Р0 – амплитуда пульсовых колебаний, α – коэф. затухания пульсовой волны, х – расстояние от сердца до данной точки, ω – циклическая частота сердечных сокращений; t – время; v – скорость распространения пульсовой волны. Формула Моенса-Кортевега v=(Eh/pd), где Е – модуль упругости стенки сосуда=Юнга; h – толщина стенки сосуда; d – диаметр сосуда, р- плотность крови. С увеличением жесткости Е сосуда, увеличением толщины его стенки и с уменьшением диаметра скорость пульсовой волны возрастает. Частота и продолжительность пульсовой волны зависят от особенностей работы сердца, а величина и форма ее пиков – от состояния сосудистой системы. Скорость пульсовой волны увеличивается: с возрастом, т.к. сосуды становятся более хрупкими и модуль упругости увеличивается, с увеличением кровяного давления. Определение скорости распространения пульсовой волны: Начало систолы происходит раньше, чем начало увеличения прилива крови к исследуемому участку сосуда. Для распространения волны давления по сосудистой системе требуется некоторое время ∆t. Зная из анатомических соображений расстояние по сосуду от сердца до исследуемого участка v=L/∆t. В любой точке сосудистой системы давление крови: Рсс=Р0+pgh+P, где Р0 – атмосферное давление (в правом предсердии); pgh – гидростатическое давление; Р – давление, создаваемое сердцем.
AS=A/S; A=LN=0,69N/T; AS=0,69*400/109*10-4=276*10-5Бк/3,7*1010=74,6*10-15Ки/м2. Ответ: 74,6-15Ки/м2.
При моноактивной методике один из электродов имеет очень малый размер (активный), а другой (индифферентный, пассивный) – большую площадь соприкосновения с телом. Плотность тока под малым электродом в тысячи раз выше, чем под пассивным. В результате под активным электродом ткани нагреваются на десятки и сотни градусов, тогда как под пассивным прогрев незначительный. При нагреве живой ткани до 60-80С происходит электрокоагуляция – денатурация белка и сваривание ткани. Iэф=1А. Активный электрод в форме шара или диска прижимается к ткани, включается ВЧ-ток. При нагреве до 150-200С – рассечение ткани (электротомия), при этом вода в тканях вскипает, клетки разрушаются, их содержимое выгорает. Активный электрод в форме лезвия после включения ВЧ-тока проводят по рассекаемой ткани. Биактивная методика применяется для удаления папиллом, бородавок, небольших новообразований.
В поглощающих средах интенсивность света уменьшается по закону Бугера: I=I0e-kx,где k – показатель поглощения (м-1 или см-1). Интенсивность излучения, прошедшего через слой рассеивающей среды толщиной х, уменьшается по закону Бугера: : I=Iпрошe-δx, где δ – показатель рассеяния, зависящий от св-в в-ва и длины волны падающего излучения (м-1 или см-1), I0 – интенсивность падающего излучения. При одновременном наличии в среде и поглощения и рассеяния интенсивность прошедшего излучения определяется обобщенной зависимостью: I=Iпрошe-(δ+k)x, где µ=(δ+ k) – показатель ослабления.
Закон Стокса: спектр люминесценции в-ва смещен в область более длинных волн относительно его спектра поглощения. Закон Вавилова: квантовый выход и спектр люминесценции сложных молекул не зависит от длины волны возбуждения. Основное требование: спектр возбуждения должен попадать внутрь поглощения этого в-ва. Оба закона объясняются наличием внутренней конверсии. Билет 16
Уменьшение интенсивности излучения происходит за счёт двух процессов: поглощения, когда энергия полностью или частично расходуется на структурные перестройки в в-ве, и рассеяния, когда рентгеновские кванты изменяют свое первичное направление распространения. Если на в-во падает параллельный пучок рентгеновских лучей интенсивностью I0, то при прохождении слоя толщиной х интенсивность принимает значение I. Ослабление по экспоненциальному закону: I=I0e-µx, где µ - линейный показатель ослабления (поглощение + рассеяние). Линейный показатель ослабления прямо пропорционален плотности в-ва (µ-р), тогда как массовый (µm=µ/p) не зависит от плотности и определяется порядковым номером Z атомов этого в-ва и длиной волны L рентгеновского излучения: µm=kL3Z3, где k – коэф. пропорциональности. Длинноволновое рентгеновское излучение поглощается гораздо сильнее, чем коротковолновое. Элементы с большим Z поглощают рентгеновское излучение значительно сильнее, чем с малым. Для оценки проникающей способности рентгеновского излучения используют понятие слоя половинного ослабления d1/2 –толщина слоя в-ва, которая ослабляет интенсивность прошедшего излучения в 2 раза. При х= d1/2, будет I=I0/2. I0/2= I0e-µd1/2, d1/2=ln2/µ. Слой половинного ослабления зависит как от св-в в-ва, так и от жесткости (длины волны) излучения. Например, для рентгеновского тормозного излучения с энергией кванта hv=60кэВ, слой половинного ослабления составляет для воды -10мм, а для алюминия – 1мм. Разные ткани и органы по-разному поглощают рентгеновские лучи. Изображение костей отчётливо проявляется на фоне изображения мягких тканей. Для исследования мягких тканей вводят рентгеноконтрастные в-ва, содержащие элементы с большим Z. При осмотре желудка или кишечника – Ва (Z=56), для сосудистого русла – нетоксичные соединения йода (Z=53). Рентгенодиагностика создаёт лучевую нагрузку на организм, особенно при рентгеноскопии, когда изображение долго рассматривают на люминесцирующем экране. При рентгенографии время экспозиции для получения снимка составляет доли секунды, поэтому лучевая нагрузка меньше. Достоинства: информативные, не инвазивные, бесконтактные. Основным принципом защиты от излучения является уменьшение мощности дозы посредством удаления от источника и его излучения, ослабления при помощи подходящих защитных устройств до такой степени, чтобы при правильном манипулировании аппаратом получаемая доза не превышала максимально допустимой. Защита - свинцовые фартуки. |