Что происходит, когда ионизирующее излучение проходит через живую ткань?

Только испускает свет, не наносит вреда

Увеличивает массу ткани

Каковы три основных способа защиты от радиации?

Температура, давление и объём

Масса, скорость и сила

Для каких лучей коэффициент качества k наибольший (наиболее опасен)?

Рентгеновские лучи

Какие материалы обычно используются для защиты от радиации методом экранирования?

Пластик и пенопласт

g9f-4.5· Глава 4: Атом и атомное ядро· ~13 мин

Биологическое воздействие радиации и дозиметрия

Поглощённая доза, эквивалентная доза и защита от радиации

Ионизирующее излучение ( $\alpha$ , $\beta$ , $\gamma$ лучи), проходя через живую ткань, ионизирует атомы и молекулы, повреждает клетки и оказывает биологическое воздействие. Для количественной оценки этого воздействия используются дозиметрические величины. Поглощённая доза $D$ — это энергия излучения, поглощённая единицей массы вещества: $D = E/m$ , единица — Грей (Гр), $1 \text{ Гр} = 1 \text{ Дж/кг}$ . Однако одна и та же доза наносит разный биологический вред для разных видов излучения, поэтому вводится понятие эквивалентной дозы $H = D \cdot k$ ; здесь $k$ — коэффициент качества (вреда) излучения ( $k \approx 1$ для $\beta$ и $\gamma$ , $k \approx 20$ для $\alpha$ ), единица — Зиверт (Зв). Существует три основных способа защиты от радиации: расстояние (удаление), время (сокращение времени воздействия) и экран (использование преград, таких как свинец, бетон).

📌Пример

Например: если ткань массой $m = 2 \text{ кг}$ поглощает энергию $E = 0,1 \text{ Дж}$ , поглощённая доза равна $D = E/m = 0,1/2 = 0,05 \text{ Гр}$ ; это означает, что для $\gamma$ -излучения ( $k = 1$ ) эквивалентная доза составляет $H = D \cdot k = 0,05 \cdot 1 = 0,05 \text{ Зв}$ .

Ключевые термины

Ионизирующее излучение — Излучение (

\alpha

\beta

\gamma

), которое, проходя через живую ткань, ионизирует атомы и молекулы и повреждает клетки.

Дозиметрия — Область науки, количественно оценивающая биологическое воздействие радиации.

Поглощённая доза (

D

) — Энергия излучения, поглощённая единицей массы вещества:

D = E/m

, единица — Грей (Гр).

Эквивалентная доза (

H

) — Доза, учитывающая биологический вред:

H = D \cdot k

, единица — Зиверт (Зв).

Коэффициент качества (

k

) — Коэффициент вреда излучения; для

\beta

\gamma

k \approx 1

, для

\alpha

k \approx 20

Защита от радиации — Три способа снижения дозы: расстояние, время и экран (свинец, бетон).

Дозиметрические величины

Величина	Обозначение	Формула	Единица
Поглощённая доза	$D$	$D = E/m$	Грей (Гр)
Эквивалентная доза	$H$	$H = D \cdot k$	Зиверт (Зв)
Поглощённая энергия	$E$	$E = D \cdot m$	Джоуль (Дж)
Коэффициент качества	$k$	$k = H/D$	безразмерная величина

$1 \text{ Гр} = 1 \text{ Дж/кг}$ ; эквивалентная доза находится умножением поглощённой дозы на коэффициент $k$ .

Коэффициент качества видов излучения

Излучение	Коэффициент качества $k$	Биологический вред
$\beta$ -лучи	$k \approx 1$	малый
$\gamma$ -лучи	$k \approx 1$	малый
$\alpha$ -лучи	$k \approx 20$	наиболее опасный

При одинаковой поглощённой дозе $\alpha$ -лучи наносят в 20 раз больше биологического вреда, чем $\gamma$ -лучи.

✎Эквивалентная доза при

\alpha

-излучении

1Дано: $m = 2,5 \text{ кг}$ , $E = 0,5 \text{ Дж}$ , $\alpha$ -излучение ( $k = 20$ ).
2Поглощённая доза: $D = E/m = 0,5/2,5 = 0,2 \text{ Гр}$ .
3Эквивалентная доза: $H = D \cdot k = 0,2 \cdot 20 = 4 \text{ Зв}$ .

✎Суммарная эквивалентная доза при смешанном излучении

1Дано: От $\beta$ : $D_1 = 0,02 \text{ Гр}$ ( $k = 1$ ), от $\alpha$ : $D_2 = 0,01 \text{ Гр}$ ( $k = 20$ ).
2Вклад $\beta$ : $H_1 = D_1 \cdot k = 0,02 \cdot 1 = 0,02 \text{ Зв}$ .
3Вклад $\alpha$ : $H_2 = D_2 \cdot k = 0,01 \cdot 20 = 0,2 \text{ Зв}$ .
4Сумма: $H = H_1 + H_2 = 0,02 + 0,2 = 0,22 \text{ Зв}$ .

🚫Частая ошибка

Не записывайте формулу $D = E/m$ в перевёрнутом виде ( $m/E$ ): доза — это отношение поглощённой энергии к массе.

⚠️Внимание

При расчёте эквивалентной дозы применяйте для каждого вида излучения свой коэффициент $k$ : для $\alpha$ — $k = 20$ , для $\beta$ и $\gamma$ — $k = 1$ .

⚠️Внимание

Не путайте единицы измерения: поглощённая доза — Гр, эквивалентная доза — Зв, поглощённая энергия — Дж.

💡Заметка

Интенсивность излучения обратно пропорциональна квадрату расстояния: при увеличении расстояния в 2 раза доза уменьшается в $2^2 = 4$ раза.

Правила

1Ионизирующее излучение ( $\alpha$ , $\beta$ , $\gamma$ ), ионизируя ткань, наносит биологический вред.
2Поглощённая доза: $D = E/m$ , единица — Грей (Гр); $1 \text{ Гр} = 1 \text{ Дж/кг}$ .
3Эквивалентная доза: $H = D \cdot k$ , единица — Зиверт (Зв); $k$ — коэффициент качества.
4Коэффициент качества: для $\beta$ и $\gamma$ $k \approx 1$ , для $\alpha$ -лучей $k \approx 20$ (наиболее опасные).
5Три способа защиты: расстояние, время и экран (свинец/бетон).

Тренировка

15 лёгких · 15 средних · 15 сложных

В каждом тесте — 10 случайных вопросов

Лёгкий Средний Сложный Микс