Понятие об ионизирующем излучении (ИИ)

Важнейшим свойством различных ядерных превращений является их способность образовывать различные виды ионизирующих излучений (ИИ), которые, в свою очередь, при прохождении различных сред (газы, твердые тела и жидкости) неорганического или органического происхождения вызы-

вают в них ионизацию атомов и молекул. Это приводит к образованию электрически заряженных частиц – ионов (катионов и анионов).

Ионизирующая радиация называется «ионизирующей» потому, что при прохождении через любое вещество заряженных или нейтральных частиц, а также квантов электромагнитного излучения происходит ионизация: элек-трически нейтральные атомы и молекулы возбуждаются и возникают поло-жительные и отрицательные ионы и свободные электроны. Действие ионизи-рующего излучения существенно отличается от действия химических веществ тем, что радиация не может «растворяться» (Остапенко В.А., 2002) до всё более низкой концентрации. Переданная энергия концентрируется вдоль трека электрона или кванта электромагнитного излучения и эту локальную концентрацию энергии нельзя уменьшить. Потому радиационное загрязнение – самое опасное для живых существ (Яблоков А.В., 2002).

Итак, ионизирующие излучения, проходя через различные вещества, взаимодействуют с их атомами и молекулами. Такое взаимодействие приводит возбуждению атомов и отрыву отдельных электронов из атомных оболочек. В результате атом, лишенный одного или нескольких электронов, превращается в положительно заряженный ион - происходит первичная ионизация.

Выбитые при первичном взаимодействии электроны, обладающие энергией, сами взаимодействуют со встречными атомами и также создают новые ионы - происходит вторичная ионизация. Электроны, потерявшие в результате многократных столкновений свою энергию, остаются свободными или присоединяются («прилипают») к нейтральному атому, образуя отрицательно заряженные ионы. Энергия излучения при прохождении через вещество расходуется в основном на ионизацию среды.

Число пар ионов, создаваемых ионизирующим излучением в веществе на единице пути пробега, называется удельной ионизацией, а средняя энергия, затрачиваемая ионизирующим излучением на образование одной пары ионов, - средней работой ионизации.

По мере продвижения заряженная частица теряет свою энергию, а на некотором расстоянии от начала пути скорость её становится равной скорости теплового движения атомов и молекул среды. Расстояние, пройденное частицей от места образования до места потери ею избыточной энергии, называется длиной пробега.

На каждую пару ионов возникает, кроме того, два-три возбуждённых атома или молекулы, в которых при столкновении происходит перемещение электронов на оболочках. В результате атом или молекула приобретают избыточную энергию, которая излучается или в виде фотонов видимого, ультрафиолетового света, или в виде рентгеновских лучей и гамма- квантов.

Количество образовавшихся ионов и их пространственное расположение

неодинаково для различных видов излучений. Это, прежде всего, зависит от проникающей способности излучений. Наибольшей проникающей способностью обладают гамма-лучи, рентгеновские лучи и быстрые нейтроны, затем бета-частицы и, наконец, альфа-частицы.

При оценке биологического действия излучений на ткани организма необходимо учитывать плотность ионизации. Плотностью ионизации называется число пар ионов, образующихся на единицу пути ионизирующей частицы в тканях. Наибольшей плотностью ионизации обладают альфа- частицы и нейтроны, затем бета – частицы, а на последнем месте - рентгеновские и гамма - лучи.

Следовательно, при внешнем облучении наибольшую опасность представляет поток быстрых нейтронов, так как они обладают и высокой плотностью ионизации и довольно большой проникающей способностью. А при попадании радиоактивных веществ внутрь организма наиболее опасны, кроме нейтронов, альфа-частицы, так как они обладают высокой плотностью ионизации.

Радиобиологические эффекты, возникающие при воздействии ИИ на живые организмы, обусловлены, прежде всего, количеством энергии, поглощенной единицей объема биологической ткани. Вплоть до начала пятидесятых годов прошлого столетия для измерения количества радиации использовалась единица экспозиционной дозы «рентген» (Р). Один рентген соответствовал эффекту действия 1 г радия-226 за час на расстоянии одного метра и обнаруживался по покраснению кожи руки.

В настоящее время один рентген - это такая величина поглощенной энергии ионизирующего излучения, которая в 1 см ³ абсолютно сухого воз-

духа при температуре 0ºС и атмосферном давлении 760 мм рт. ст. приводит к образованию 2,08 • 10 ⁹ пар ионов.

Ионизирующие излучения по своей природе неоднородны, т.к. создаются различными видами радиоактивных лучей.