лекция 11 для студентов 1 курса, обучающихся по специальности Педиатрия К.п.н., доцент Шилина Н.Г. Красноярск, 2012 Рентгеновское излучение. Радиоактивность Тема: Рентгеновское излучение. Радиоактивность Кафедра медицинской и биологической физики

План лекции: 1. Виды рентгеновского излучения и способы его получения. 2. Взаимодействие рентгеновского излучения с веществом. 3. Применение рентгеновского излучения в медицине. 4. Радиоактивность. Виды радиоактивности. 5. Элементы дозиметрии.

Рентгеновское излучение Рентгеновское излучение - электромагнитные волны с длиной от 80 до нм.

Рентгеновская трубка ХАРАКТЕРИСТИЧЕСКОЕ РЕНТГЕНОВСКОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ ТОРМОЗНОЕ

Вращающийся анод

Спектр тормозного рентгеновского излучения ( U 1

Спектр характеристического рентгеновского излучения - закон Мозли А, В – константы; Z – атомный номер испускающего элемента.

Взаимодействие рентгеновского излучения с веществом Когерентное рассеяние ФотоэффектНекогерентное рассеяние hν< Ав hν Ав hν = Ав + Ek – уравнение Эйнштейна hν >> Ав (эффект Комптона) hν = Ав + Ek+ hν' – уравнение Комптона

Закон ослабления рентгеновского излучения Линейный коэффициент ослабления зависит от плотности вещества Не зависит от плотности вещества Массовый коэффициент ослабления μ m кости / μ m воды = 68

Применение рентгеновского излучения Рентгенодиагностика (до 120 кэВ) Рентгенография Изображение на фотопленке Рентгеноскопия Изображение на рентгенолюминесцирующем экране Рентгенотерапия кэВ

Цифровая рентгенография Цифровая рентгенограмма Рентгенограмма челюсти Аппарат для цифровой рентгенографии

Флюорография

Рентгеноскопия, рентгенография

Рентгеновская томография – послойное изображение органов и тканей

СКАНОГРАММА ПЕЧЕННИ

Радиоактивность – это самопроизвольный распад неустойчивых ядер с испусканием других ядер и элементарных частиц Радиоактивность ЕстественнаяИскусственная

Виды радиоактивного распада: Альфа – распад

Бета – распад а) положительный б) отрицательный в) е – захват

Бета – распад

Спектры альфа и бета распада дискретный сплошной

ОСНОВНОЙ ЗАКОН РАДИОАКТИВНОГО РАСПАДА Радиоактивный распад – статистическое явление. dN = - λ·N·dt ; N - общее число радиоактивных ядер

ОСНОВНОЙ ЗАКОН РАДИОАКТИВНОГО РАСПАДА Число нераспавшихся радиоактивных ядер убывает со временем по экспоненциальному закону λ - постоянная распада

График закона радиоактивного распада Т = ln2/ λ =0,69/ λ Т – период полураспада

АКТИВНОСТЬ характеризует скорость распада. [А]= беккерель (Бк) = 1 распад/секунду [А]= кюри (Ки) 1 Ки =3,7·10 10 Бк = 3,7·10 10 с -1 [А]= резерфорд (Рд); 1 Рд = 10 6 Бк

ПЕРВИЧНЫЕ ПРОЦЕССЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ С ВЕЩЕСТВОМ: 1. Ионизация и возбуждение 2. Увеличение скорости молекулярно- кинетического движения 3. Характеристическое рентгеновское излучение 4. Радиолюминесценция 5. Химические процессы.

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ С ВЕЩЕСТВОМ Количественные оценки взаимодействия Линейная плотность ионизации Линейная тормозная способность Средний линейный пробег

Линейная плотность ионизации – это отношение ионов одного знака, dn образованных заряженной ионизирующей частицей на элементарном пути dL, к длине этого пути. I = dn/dL Линейная тормозная способность – это отношение энергии dE, теряемой заряженной ионизирующей частицей при прохождении элементарного пути dL, к длине этого пути. S = dE/dL

Средний линейный пробег – это расстояние, которое ионизирующая частица проходит в веществе без столкновения. R

Характеристикиα- излучение - излучение Скорость, см/с2 · · Энергия, МэВ70,01 3 Пробег (воздух)2 9 см см Пробег (ткань)0,01 см1 1,5 см Плотность ионизации (пар ионов/см ) 50 · Взаимодействие с веществом

Элементы дозиметрии Доза излучения (поглощенная доза) – отношение энергии, переданной веществу, к его массе. 1 рад = Гр

Элементы дозиметрии Экспозиционная доза Х – мера ионизации воздуха рентгеновским или гамма-излучением 1 рентген – экспозиционная доза рентгеновского или гамма-излучения, при которой в результате полной ионизации 1см 3 сухого воздуха при н.у. образуются ионы, несущие заряд, равный 1 ед.СГС каждого знака. 1Р = 2,58·10 -4 Кл/кг; D = fX

Эквивалентная доза Позволяет сравнивать биологические эффекты, вызванные различными радиоактивными излучениями К – коэффициент качества (ОБЭ) показывает во сколько раз эффективность биологического действия данного вида излучения больше, чем рентгеновского или гамма-излучения. Н = КD [Н] = Зиверт (Зв) 1бэр = 0,01 Зв

Единицы измерения мощности доз: ДЗ составляет 5 Бэр в год Минимальная летальная доза гамма–излучения 600 Бэр

ЗАЩИТА ОТ ИЗЛУЧЕНИЯ где Р – мощность дозы; А – активность препарата; R – расстояние от источника излучения до места воздействия; к γ – постоянная радиоактивного изотопа..

Проникающая способность

Зависимость коэффициента качества от вида радиоактивного излучения Вид излученияК Рентгеновское, γ –, β – излучения1 Тепловые нейтроны (до 0,01эВ)3 Нейтроны (5 МэВ)7 Нейтроны (0,5 МэВ), протоны10 α – излучение20

ДозаСИВнесистемные ПоглощеннаяДж/кг=Гр 1Гр = 100 рад рад 1 рад = 0,01 Гр Мощность поглощенной Вт/кг=Гр/срад/c ЭкспозиционнаяКл/кг Кл/кг=3876 Р Р(рентген) · 1 Р=2,58 · Кл/кг Мощность экспозиционной Кл/(кг·с) = А / кг (ампер на кг) Р/сР/с ЭквивалентнаяДж/кг=Зв 1Зв = 100 бэр бэр 1 бэр = 0,01 Зв Мощность эквивалентной Зв/c=Дж/(кг·с)бэр/c Соотношения между единицами доз

Предельно допустимая эквивалентная доза за год: для взрослого населения 0,5 бэр/год = 5 мЗв/год; для детей, беременных женщин 0,17 бэр/год = 1,7 мЗв/год; для профессионалов 5,0 бэр/год = 50 мЗв/год. Предельно допустимая доза (ПДД)

радиометр радиометр прибор для измерения активности или концентрации радиоактивных изотопов. Дозиметрические приборы

Рентгенометр рентгенометр рентгенометр прибор для измерения экспозиционной дозы рентгеновского и гамма- излучения; детектором является ионизационная камера; заряд, протекающий в цепи камеры, пропорционален экспозиционной дозе, а сила тока ее мощности.

Заключение: В лекции рассмотрены: строение, основные функции и свойства мембран; виды транспорта веществ через мембрану (пассивный и активный) виды мембранного потенциала.

Тест-контроль Примером пассивного транспорта является: 1. натриевый насос 2. эстафетный перенос 3. кальциевый насос 4. протонный насос.

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА Обязательная: Ремизов А.Н. Медицинская и биологическая физика: учебник. -М.: Дрофа, Дополнительная: Федорова В.Н. Краткий курс медицинской и биологической физики с элементами реабилитологии: учебное пособие. -М.: Физматлит, Антонов В.Ф. Физика и биофизика. Курс лекций: учебное пособие.-М.: ГЭОТАР-Медиа, Богомолов В.М. Общая физиотерапия: учебник. -М.: Медицина, Самойлов В.О. Медицинская биофизика: учебник. -СПб.: Спецлит, Руководство к лабораторным работам по медицинской и биологической физике для самост. работы студентов /сост. О.Д. Барцева и др. Красноярск: Литера-принт, Сборник задач по медицинской и биологической физике: учебное пособие для самост. работы студентов / сост. О.П.Квашнина и др. -Красноярск: тип.КрасГМА, Физика. Физические методы исследования в биологии и медицине: метод. указания к внеаудит. работе студентов по спец. – педиатрия / сост. О.П.Квашнина и др. -Красноярск: тип.КрасГМУ, Электронные ресурсы: ЭБС КрасГМУ Ресурсы интернет Электронная медицинская библиотека. Т.4. Физика и биофизика.- М.: Русский врач, 2004.

БЛАГОДАРЮ ЗА ВНИМАНИЕ