Физика ядерной медицины

• Название: Физика ядерной медицины
• Анкор: Part 1.docx
• Дата: 28.01.2017
• Размер: 9.62 Mb.
• Имя файла: Part 1.docx
• Тип: Документы; #616
• страница: 4 из 40

Глава 1. Ионизирующие излучения и их взаимодействие с веществом

1. Основные понятия

1.1. Физические величины и единицы их измерения

Используемая в настоящее время метрическая система единиц, известная как в России как СИ (англ. SI – International System of units) базируется на семи основных физических величинах:

Длина l : метр (м)

Масса m: килограмм (кг)

Время t : секунда (с)

Электрический ток I: ампер (а)

Температура T : кельвин (К)

Количество вещества: моль (моль)

Сила света : канделла (кд)

Все остальные величины и единицы их измерения определяются из семи основных. В то же время на практике нередко используется ряд внесистемных единиц, причем применение некоторых из них разрешается действующими ГОСТами. Соотношение между этими единицами приводится в таблице 1.1.
Таблица 1.1.
Соотношение между единицами измерения физических величин

Физическая величина	Обозначе-ние	Единицы измере- ния в СИ	Единицы, используемые на практике	Соотношение между единицами
Длина	l	м	см, нм, Å, фм	1 м=102 см=109 нм=1010 Å= =1015фм
Масса	m	кг	МэВ/с2	1 МэВ/с2=1,78×1010 кг
Время	t	с	мс, мкс, нс, пс	1 с=103 мс=106 мкс= =109 нс=1012 пс
Ток	I	а	ма, мка, на, па	1 а=103 ма=106 мка==109 на
Заряд	Q	Кл	е	1 е=1,602×109 Кл
Энергия	E	Дж	эВ, кэВ, МэВ	1 эВ=1,602×10-19Дж=10-3 кэВ

2. Классификация излучений

Излучения в зависимости от их способности ионизировать вещество разделяются на две основных категории: неионизирующее и ионизирующее излучение. Ионизационный потенциал атомов, т.е. минимальная энергия, требуемая для ионизации атома, находится в интервале от нескольких эВ для щелочных веществ до 24,5 эВ для гелия (благородный газ). Ионизирующее излучение в свою очередь подразделяется на непосредственно и косвенно ионизирующее излучение (рис.1.1).



Рис. 1.1. Классификация излучения
К непосредственно ионизирующему излучению относится излучение, состоящее из заряженных частиц (электроны, позитроны, протоны, α-частицы, тяжелые ионы). Это излучение передает свою энергию в среду, главным образом, через кулоновское взаимодействие между заряженными частицами и орбитальными электронами среды. Косвенно ионизирующее излучение, состоящее из незаряженных частиц, например из фотонов или нейтронов, передает свою энергию в среду в два этапа:

• 
  на первом этапе оно в результате взаимодействия со средой создает заряженные частицы;
  
• 
  на втором этапе уже эти заряженные частицы передают свою энергию, производя ионизацию среды.
  

Фотоны или γ-излучение принято разделять в зависимости от способа их образования на следующие виды:

• 
  характеристическое излучение (или х-лучи), образующееся в результате перехода орбитальных электронов на другую орбиту атома;
  
• 
  тормозное излучение (или х-лучи), являющиеся результатом кулоновского взаимодействия электронов с ядрами атомов;
  
• 
  фотоны (или γ-кванты), образующиеся при ядерных превращениях;
  
• 
  аннигилляционное излучение (или аннилилляционные кванты), образующиеся при аннигиляции пзитрона с электроном.
  

Принято различать также первичное и вторичное ионизирующее излучение. Под первичным понимается ионизирующее излучение, которое в рассматриваемом процессе взаимодействия со средой является или принимается за исходное. Вторичное ионизирующее излучение возникает в результате взаимодействия первичного ионизирующего излучения с данной средой. Вторичное ионизирующее излучение может также инициировать вторичное излучение по отношению к нему и третичное по отношению к первичному и т.д.

Распределение ионизирующего излучения в рассматриваемой среде называется полем ионизирующего излучения. В зависимости от величины, характеризующей ионизирующее излучение, различают характеристики поля по плотности потока ионизирующих частиц, мощности поглощенной дозы, мощности кермы и др. (см. далее).