2014-02-02
743
Если использовать рис. 2.1, то, разделив на dE/dx, можно получить по оси y модель ОБЭ (рис. 2.2), по оси х по-прежнему откладывается скорость частиц (для наглядности добавлена ось со значениями энергий частиц и потерями энергии).
Эффект плотности все же действует на взаимодействие с глубокими оболочками при энергии частиц, превосходящей граничную энергию ~ Ii mc 2/ hν(p), где ν(p) – плазменная частота и hν(p) для воды равняется 19,2 эВ. В нашем случае потенциал ионизации К-оболочки углерода и кислорода достаточно велик, и эффект плотности можно было бы не учитывать вплоть до энергий протонов 15 ГэВ (для электронов 15 МэВ). Обнаружение релятивистского роста в плотной среде, может служить доказательством преимущественной роли взаимодействия с внутренними оболочками атома.
Количественно дифференциальная потеря энергии заряженной частицы, т.е. потери энергии на единицу длины трека (в единицах МэВ/см), определяются из уравнения Бете-Блоха:
 ,
| (2.10) |
где е = 1,02×10 ‑19 Кл – заряд электрона; v – скорость частицы в см/с; z – заряд частицы в единицах элементарного заряда е; N – число атомов в 1 см3 вещества; Z – среднее число электронов в атоме, т.е. «эффективный» атомный номер; I 0 – средний потенциал ионизации или возбуждения атома, определяемый экспериментально; b = v / c (отношение скорости заряженной частицы к скорости света); для того, чтобы получить потери энергии в единицах МэВ/см, массу электрона принимаемравной m = 0,511 МэВ/с2.
Можно преобразовать формулу (2.10) в выражение, учитывающее только передачи энергии больше Ii – потенциала ионизации внутренней оболочки атома. Оценочно для этого в формуле (2.10) следует заменить I0 на Ii .
Аналогичным образом преобразуются выражения для числа взаимодействий, соответствующие первичной ионизации по Бруно Росси [66]. Рассчитанное по формуле сечение образования δ-электронов можно использовать при определении ОБЭ. Число столкновений с передачей энергии больше порога с увеличением энергии частиц уменьшается, достигая минимума при энергии Ei. Здесь не учитывается вклад вторичных взаимодействий.
Релятивистское возрастание зависит от выбора порога энергии δ-электрона, следовательно существует некий порог V. Самая крутая зависимость на графике соответствует свободным δ-электронам. Наибольшее релятивистское возрастание должно наблюдаться при V ~ Iк, наименьшее при V = 0 (первичная и полная ионизация, и как раз вторая линия на первом графике соответствует первичным ионизациям). На графике (рис. 2.2) точки В – Барендсена [74], ромбы – точки, измеренные Ярмоненко и Вайнсоном в ИТЭФ [47], и все они имеют значительные ошибки, однако попадают в нужную область. Это всего 4 точки, имеющиеся в наличии на данный момент.
Оже-электроны выносят из ионизированного атома энергию перестройки внутренних оболочек. При ионизации К-оболочки кислорода вероятность испускания дополнительного электрона с энергией около 540 эВ близка к 100%.
Рис. 2.2. Наблюдаемое в экспериментах возрастание ОБЭ от ЛПЭ.
Рассмотренный эффект позволяет предполагать, что этот механизм объясняет наблюдаемое возрастание ОБЭ протонов при уменьшении их энергии.
Перед освоением новых клинических направлений всякий раз проводятся эксперименты на животных.
Впервые зависимость ОБЭ от энергии протонов была установлена в эксперименте, выполненном ВОНЦ-ИТЭФ A. Вайнсоном, M. Ломановым, Н. Шмаковой и др. [47], когда была обнаружена разница для ОБЭ протонов с энергией 90 МэВ и в пике Брэгга. Было получено, что для клеток китайского хомячка отношение ОБЭ(пик) / ОБЭ(плато) по критерию выживаемости равно 1,44±0,08, для хромосомных аберраций – 1,85±0,15. Контрольные серии измерений ОБЭ протонов производились в ИТЭФ силами радиобиологов Института биофизики [84]: на входе пучка 1,10±0,04, в пике Брэгга – 1,87±0,15.
В таблице 2.1 приводится оценка параметров трека в области ЛПЭ, значимой для клинического применения протонных пучков.
Таблица 2.1. Параметры трека в области ЛПЭ, значимой для клинического применения пучков протонов.
| dE / dx, МэВ/см | ||||
| ЛПЭ, кэВ/мкм | 0,5 | |||
| ОБЭ | 1,15 | 1,3-1,4 | 1,4-1,8 | |
| Е, МэВ | ||||
| Пробег, мм | 0,7 | 0,01 | ||
| Первичная ионизация, ионов/мкм | 4,5 | |||
| На отрезке 30 нм число ионов | 0,25 | |||
| На отрезке 1 нм число оже-электронов | 0,2 | |||
| На отрезке 1 нм число ионов |
Просмотренные файлы:
Просмотренные главы учебника ЮБ РБиоф.: гл 1 -2 (подч!). 4-6.
Учтенные главы Б.Росси:
АНАЛИЗ ПО ФЭ – МИКРОДОЗИМЕТРИЯ
Основания микродозиметрии можно строить на представлениях Г.Росси или же применить логику Б.Росси. Последняя развита Д.Ли и затем ФИАН. Переход от (dE/dx)Δ к ЛПЭ – это 1-й шаг, за к-м следует замена ЛПЭΔ на (dN/dx)Δ. И логический переход сделан.
Здесь произошёл переход к новым понятиям, характеристикам флуктуаций (jitter, perturbation, fluctuate).
Далее по Иванову, с 10.
Микродозиметрия существенна там, где наблюдаемый радиационный эффект обусловлен поражением ч-х микроструктур столь малых Еразмеров, что существенны флуктуации поглощённой в них энергии излучения. Характерные линейные размеры ЧО – 0,1-1 мкм.
Флуктуация переданной МО энергии опр-ся флуктуацией длин хорд в сф-м объёме, это 1-й, геометрический фактор. Кстати, сегодня м говорить о 4-мерном МО, геометрическая форма к-го непрерывно меняется. Это названо страгглингом (Ив с 16, точнее страг и δ-частицы, с 51, 55, 59) – это физический фактор, особенно важен он у ТЗЧ (с 51, 59). Говоря о распределении радикалов при их диффузии, добавляет ещё химический фактор.
Итак, доза одна, а флуктуации тем значительнее, чем меньше объём, меньше доза и больше ЛПЭ (т к возрастает вклад частиц, заканчивающих свой пробег в ЧО). Главное – это что флуктуации погл энергии значительно превосходят её среднее значение (с 18). Стохастических величин три: переданная энергия (энерговыделение СТРАННО, ПРЕЕДАНО НЕ ВСЁ ЧТО ВЫДЕЛЕНО?) ε, линейная энергия y и удельная энергия z.
Осталось одно странное утверждение, что доза – это предел уд энергии при диаметре ЧО в пределе 0 (с 29). Другая странность – связь с одноразрывной хромосомной аберрацией (с 44), где играет роль энергопоглощение в объёме 1 мкм, к-й «занимается одной ч м-структурой (хром-й)». Об этом сказано на с 69, что в р/б структуры в сотни и даже десятки ангстрем.
Есть ссылка на Ли (с 105), событие попадания ε0=110 эВ, но «по совр пр-ям = 60 эВ», метод присоед объёмов как универсальный с 106 и 123. (Кстати, в парагр 2 двух групп объектов не нашёл).
Метод присоед объёмов должен быть возрождён в модели 4-объёма.
Адекватность введенных представлений анализируется на с 65-. Адекватна ли замена действительной микроструктуры её модельным макроо бъёмом (это ОПИСКА? С 66 – НЕТ, Т К это пропс ч газовый, по т Фано «изменение плотности не меняет углового и энергетического р-я потока частиц» с 67).
Ландау рассм т-д флуктуации, к-е распределены по Гауссу. (с 355-8). При малом числе событий – переход к ф-ле Пуассона с 373. Аномально велики фл в критической точке с 379.
«Дозиметрия» - измерение, иссл-е и теор расчёты тех х-к ион изл-й (и их вз со средой), от к-х зависят рад-е эффекты в обл объектах живой и нежиаой природы. Радиац эффекты, в частности, иониация ч-ц среды, зависят от погл энергии изл-я.
Измерение экспоз дозы было в течение длительного периода времени основой практич дозиметрии, обсл-й гл обр медицину. Однако воздух не мог рассматриваться как модель облучаемой среды. В этой связи утвердилось понятие поглощ дозы как универсальной величины, применимой ко всем ион излучениям и всем средам. Однако при равных погл дозах воздействие изл-я зависит также от его вида и др х-к – «качества» изл-я. Его колич х-кой вначале служила погл доза, впоследствии ЛПЭ. Вдияние ЛПЭ на радиац эффекты наиболее подробно было иссл в р-биологии, где изучалась эависимость ОБЭ от ЛПЭ. Применительно к хрон обл людей зависимость такого рода – это з-сть КК от ЛПЭ.
