Міністерство охорони здоров’я україни

МІНІСТЕРСТВО ОХОРОНИ ЗДОРОВ’Я УКРАЇНИ

ВДНЗУ «УКРАЇНСЬКА МЕДИЧНА СТОМАТОЛОГІЧНА АКАДЕМІЯ»

КАФЕДРА ПРОМЕНЕВОЇ ДІАГНОСТИКИ, ПРОМЕНЕВОЇ ТЕРАПІЇ

ТА РАДІАЦІЙНОЇ МЕДИЦИНИ

 

 

 

Затверджено на методичній нараді

Протокол від 11вересня 2007р.

Зав. кафедрою д.мед.н.,

проф. Почерняєва В.Ф.

__________________________

Переглянуто: «» 200 р.

МЕТОДИЧНІ РЕКОМЕНДАЦІЇ ДЛЯ СТУДЕНТОВ

(для самостійної аудиторної та позааудиторної роботи)

3 курс медичний факультет

 

Навчальна дисципліна	Променева терапія
Модуль №	І
Змістовий модуль №	І
Тема	Історія розвитку радіології. Типи радіологічних відділень, особливості їх устрою. Будова атому, радіоактивність, доза. Одиниці. Взаємодія випромінювання з речовиною. ОСПУ. НРБУ
Курс	ІІІ
Факультет	Медичний

 

Учбовий предмет:

«Променева терапія»

 

 

Методичну розробку підготували:

ас. каф. Т.О. Жукова

Полтава – 2007

 

Тема: «Історія розвитку радіології. Типи радіологічних відділень, особливості їх устрою. Будова атому, радіоактивність, доза. Одиниці. Взаємодія випромінювання з речовиною».

1. Кількість годин: 2.
2. Актуальність теми: Променева терапія (ПТ) займає одне із провідних місць у лікуванні онкологічних хворих і застосовується майже у 80 % пацієнтів. У зв’язку із зростанням ролі методів радіоіндикації у комплексі клінічного обстеження хворих, а також збільшення кількості пацієнтів, які потребують променевої діагностики та проведення променевої терапії збільшується з кожним роком є доцільним викладання студентам медичних ВУЗів матеріалу по основам ядерної фізики, загальних питань променевої терапії та діагностики. Для розуміння біологічної сутності дії іонізуючих випромінювань (ІВ) необхідні знання про фізичні процеси, які відбуваються в опромінюваних тканинах в залежності від виду та енергії випромінювання.

 

1. Навчальні цілі:

Знати:

v вивчити загальні положення ядерної фізики;

v пояснити будову атому і ядра атому;

v загальні радіологічні величини та одиниці, їх вимірювання;

v варіанти взаємодії випромінювання з речовиною;

v що таке радіоактивність?

v що таке доза випромінювання?

v знайти питому активність радіоактивного препарату.

Вміти:

v користуватись одиницями виміру

v правильно себе вести у відділенні промневої тепарії

 

4. Матеріали доаудиторної самостійної роботи.

Базові знання, вміння, навички, необхідні для вивчення теми (міждисциплінарна інтеграція).

Дисципліна	Знати	Вміти
Нормальна та топографічна анатомія	Анатомічні будови органів та навколишніх тканин, топографію для проведення променевої терапії.	Орієнтуватися в топографічній анатомії для проведення адекватного лікування.
Нормальна фізіологія	Характер фізіологічних процесів організму.	Розрізняти фізіологічні процеси від потологічних і корегувати останні.
Патологічна фізіологія	Характер патологічних процесів в організмі.
Внутрішні хвороби	Для установлення остаточного діагнозу та тактики лікування, враховуючи супутні діагнози.	Орієнтуватися в протіканні та клінічних проявах хвороб.
Онкологія	Особливості протікання онкозахворювань, верифікації діагнозу та лікування онкологічних хворих.	Орієнтуватися в протіканні та клінічних проявах онкохвороб.
Рентгенологія	Вміння в достатньому обсязі орієнтуватися в рентгенограмах для орієнтування в локалізації.	Правильно призначити те чи інше рентгенобстеження та розібратися оцінити його.

 

Зміст заняття.

Історія розвитку радіології

Типи радіологічних відділень, особливості їх устрою

Будова атома.

Класична фізика описує світ, що складається з двох видів об'єктів:

v безперервних – полів (електромагнітне випромінювання)

v дискретних – частинок|часток,часточок| (молекули і атоми)

Електромагнітне випромінювання виникає при русі електрично заряджених частинок|часток,часточок| з|із| частотою коливання V, при цьому збуджується електромагнітна хвиля такої ж частоти. Період коливання Т і довжина хвилі До електромагнітного випромінювання пов'язані з частотою такими співвідношеннями. Отже, електромагнітне або хвильове випромінювання характеризується довжиною хвилі (відстанню між сусідніми гребенями хвилі) і частотою, тобто числом коливань хвилі в секунду. Для вимірювання|виміру| частоти використовується одиниця, рівна одному коливанню в секунду і звана герцем|.

Спектр фізичної величини (спектр енергій, швидкостей, мас) – це розподіл частоти явища по значеннях цієї фізичної величини. Так, розподіл ізотопів хімічного елементу по масах називають спектром мас елементу, розподіл фотонів (квантів світла), що випромінюються речовиною по їх енергіях, називають спектром випромінювання і т.д.

Розрізняють два види спектрів:

v якщо при спостереженні випромінювання зустрічаються будь-які значення фізичної величини, то спектр називають суцільним або безперервним. Розподіл енергії рентгенівського випромінювання є|з'являється,являється| прикладом|зразком| безперервного спектру.

v якщо ж зустрічаються тільки|лише| певні значення фізичної величини, то спектр цієї величини називають дискретним або лінійчатим. Прикладом|зразком| дискретного спектру служить вже згадуваний спектр мас елементу.

Згідно законам квантової механіки, електромагнітному випромінюванню одночасно властиві властивості як хвилеві, так і корпускулярні. Така двозначність природи електромагнітного випромінювання одержала|отримала| назву корпускулярно-хвильового дуалізму. Цією властивістю володіють не тільки|не лише| фотони (елементарні частинки|частки,часточки| електромагнітного випромінювання), але і будь-які інші частинки|частки,часточки| матерії.

Будова|споруда| атома. Геніальне відкриття|відчинення| у області вивчення властивостей речовин було зроблено в 1869г. російським ученим Д. І. Менделєєвим. Відкритий|відчинений| ним періодичний закон, що свідчить, що властивості елементів знаходяться|перебувають| в періодичній залежності від величини їх атомних мас, дозволив ученим легко орієнтуватися в найскладніших лабіринтах хімічних властивостей атомів, передбачати|пророчити| існування невідомих у той час хімічних елементів і описувати їх властивості, виходячи тільки|лише| із займаного|позичати,посідати| ними місця в періодичній системі.

Атомна маса елементу позначається|значиться| буквою|літерою| А. Як вимірювання|вимір| її використовується атомна одиниця маси (а.е.м.), яка рівна 1/12 маси нейтрального атома вуглецю З|із| (1 а.е.м.=1,660 54 -10^-27 кг).

Для хімічних елементів, які мають природні ізотопи, атомна маса є середня величина мас атомів його ізотопів з урахуванням|з врахуванням| їх поширеності. Атомна маса звичайно указується|вказується| разом з символом елементу X, при цьому її розміщують дещо вищий за символ елементу АХ. Дещо нижче поміщають порядковий номер елементу в таблиці Менделєєва zX. Величина Z грає виключно|винятково| важливу|поважну| роль в розумінні структури атома.

Розміри атомів і їх маси надзвичайно малі. Атом водню має| масу 1,67-10-27 кг, а діаметр приблизно рівний 0.5-10-10 м. У 1г водню міститься|утримується| 6,02 -10²³ атомів (число Авогадро). На початку поточного століття вже був зміряний|виміряний| діаметр атома і було відомо, що, хоча атом нейтральний, в його склад входять два типу електрично заряджених частинок|часток,часточок|: електрони дуже легені з|із| негативним|заперечним| зарядом і важкі|тяжкі| частинки|частки,часточки|, заряджені позитивно. Масу і заряд елементарних частинок|часток,часточок| часто виражають|виказують,висловлюють| через масу і заряд протона.

Згідно планетарної теорії Резерфорда – Бору, в центрі атома знаходиться|перебуває| важке|тяжке| позитивно заряджене ядро, навколо|навкруг,довкола| якого обертаються негативно|заперечний| заряджені електрони. Сучасні уявлення про будову|споруду| атома цілком спираються|обпираються| на квантову механіку. У атомі існують стаціонарні орбіти, рухаючись|сунучись| по яких електрони не випромінюють електромагнітні хвилі і мають строго|суворо| визначену для кожної орбіти енергію, тобто характеризуються дискретним набором дозволених енергій: ei ez,es. Під час переходу електрона з однієї орбіти на іншу енергія електрона змінюється стрибкоподібно на величину ДЈ, внаслідок чого він випускає або поглинає електромагнітне випромінювання певної частоти V у вигляді фотона з|із| енергією, рівною ДЕ|. При випусканні фотона електрон переходить на орбіту з|із| меншою енергією, при поглинанні – на орбіту з|із| більшою енергією. Набори можливих частот випромінювання при переходах електрона з орбіти на орбіту і складають лінійчатий спектр атома (характеристичне випромінювання).

Згідно співвідношенню незрозумілого|, поняття про орбіту електрона в атомі втрачає|розгублює| класичний сенс|зміст,рацію|. Адже електрон, що володіє хвильовими властивостями, розподілений (який би розмазав) в просторі і його можна виявити в різних місцях атома. Тому говорять про електронну хмару в атомі, маючи на увазі під ним область, де розподілений електрон. Уявлення про електрон як про деяку хмару електричного заряду зручно, оскільки|тому що| досить точно передає особливості його поведінки. Згідно хвилевої функції, вірогідність|ймовірність| знаходження електрона в різних точках простору різна, тому говорять, що електронна хмара має різну щільність в різних точках атома.

З позицій квантової теорії як орбіта електрона в атомі можна рахувати безліч точок простору, де щільність електронної хмари найбільша, тобто де з|із| найбільшою вірогідністю|ймовірністю| можна виявити електрон.

У реальних атомах, що знаходяться|перебувають| в стійкому стані, спостерігається не більше 7 оболонок (ДО, L, M, N, ПРО, Р, Q). Максимальна кількість електронів на оболонці визначається по наступній|слідуючій| формулі: N = 2л2, де п – номер оболонки. Заповнення електронних оболонок в атомі відбувається|походить| згідно принципу найменшого запасу енергії. Цей принцип полягає в тому, що електрон, що знаходиться|перебуває| в стійкому стані, володіє мінімально можливою енергією, тобто займає|позичає,посідає| найближчу до ядра вільну орбіту з|із| мінімальною загальною|спільною| енергією.

Мал. 1. Схематичне зображення електронних оболонок атомів Н, З|із|, Na.

 

Розглядаючи|розглядуючи| періодичну систему елементів Д.І. Менделєєва, стає зрозумілою суть|сутність,єство| періодичного закону: періодично повторюється число електронів на зовнішніх оболонках атомів, а отже, періодично повторюються і їх основні хімічні властивості (групи і періоди), відповідні числу електронів і кількості електронних оболонок даного конкретного атома.

Всі хімічні властивості атомів визначаються в основному числом електронів зовнішнього| «незабудованого» шару, так званих валентних електронів, які щодо|відносно| слабкого|слабого| зв'язку з|із| ядром легко вступають у взаємодію з|із| іншими атомами. Хімічні елементи, у|в,біля| яких немає «незабудованих оболонок», хімічно інертні (Не, Ne, Ar, Кг, Хе, Rn).

Положенню|становищу| електрона на тій або іншій оболонці відповідає певне значення енергії (потенційної і кінетичної). Перехід з одного рівня на іншій завжди супроводжується|супроводиться| або поглинанням, або випромінюванням енергії.

При поглинанні енергії відбувається|походить| видалення|віддалення| електрона (фотоелектрона) з|із| атома (іонізація) або переміщення його з|із| внутрішніх оболонок на рівень з|із| меншою енергією зв'язку (збудження). Такий стан атома нестійкий. Місце, що звільнилося|визволилося|, швидко заповнюється переходом одного або ряду|лави,низки| електронів з віддаленіших від ядра оболонок (рекомбінація). Переходи електронів із зовнішніх енергетичних рівнів на внутрішні супроводжуються|супроводяться| випусканням квантів світла, енергія яких залежить від енергії збудження. Сукупність квантів, випромінюваних збудженими атомами в результаті|унаслідок,внаслідок| перегрупування електронів на енергетичних рівнях, називається характеристичним випромінюванням, оскільки кожен атом має характерний|вдача| тільки|лише| для нього набір дискретних енергетичних рівнів (С-спектр, L-спектр, Ai-спектр і т.д.).

Серед різних видів електромагнітних і корпускулярних випромінювань тільки|лише| ті здатні|здібні| викликати|спричинити| іонізацію і збудження, енергетичні запаси яких більше енергії зв'язку електронів в атомі, Це випромінювання прийняте називати іонізуючим.

Атоми в хімічних сполуках об'єднуються за допомогою сил, що одержали|отримали| назву хімічні зв'язки. Існує декілька типів хімічного зв'язку, заснованого на перенесенні|переносі| або зсуві|зміщенні| електронів:

v Ковалентний зв'язок – зв'язок атомів за допомогою загальних|спільних| електронних пар. При скріпленні|зв'язуванні| один з|із| одним однакових атомів їх незавершені шари перетворюються на завершені.

v Іонний зв'язок обумовлюється|зумовлюється| тяжінням один до одного іонів різнойменно заряджених тіл. Так, при утворенні хлористого натрію атом натрію віддає єдиний електрон із|із| зовнішньої орбіти атому хлора, при цьому зовнішні оболонки обох атомів повністю насищаються|насичуються| електронами. Атоми натрію і хлора перетворилися на позитивно і негативно|заперечний| заряджені іони, і в молекулі хлористого натрію хімічний зв'язок здійснюється електростатичним тяжінням.

v Координаційний зв'язок – різновид ковалентного зв'язку, коли один атом представляє|уявляє| обидва електрони (вільну пару) атому, що має в своєму розпорядженні вільний зв'язок.

v Водневі зв'язки обумовлені силою тяжіння полярних молекул, тобто молекул, що складаються з атомів з|із| декількома вільними парами електронів, які не залучені в зв'язок з|із| іншими атомами.

Серед різних типів існують переходи, і один тип зв'язку може перетворюватися на інший. Будова|споруда| і основні властивості атомних ядер. Атомне ядро є центральною, масивною, позитивно зарядженою частиною|часткою| атома. Як і атом в цілому|загалом|, ядро не має різко виражених|виказаних,висловлених| меж|кордонів|, що пов'язано з хвилевими властивостями складових його частинок|часток,часточок|, проте|однак| середній радіус ядра можна розрахувати достатньо|досить| точно – він в сотні тисяч разів менше середнього радіусу атома і складає у|в,біля| різних атомів приблизно від 1 до 10 Ф (Ферми| – одиниця довжини, 1 Ф = 10^~15м).

У ядрі зосереджена майже вся маса атома, бо маса електронів дуже мала. Середня щільність ядерної речовини в порівнянні з щільністю звичайних|звичних| речовин є колосальною величиною: р=1,3-1017 кг/м3 (маса одного кубічного сантиметра ядерної речовини 130 млн. тонн).

В даний час|нині| є|з'являється,являється| загальновизнаним|загальнопризнаним|, що всі ядра складаються з протонів і нейтронів. Кількість протонів відповідає заряду ядра, а отже, кількості електронів і порядковому номеру елементу в системі Менделєєва (Z). Сумарна кількість протонів (р) і нейтронів (п) складає масове число ядра (А). Атомні ядра звичайно позначають|значать| тими ж символами, що і відповідні їм хімічні елементи, указуючи|вказуючи| зверху зліва|ліворуч| масове число ядра А, а внизу|унизу| – заряд, тобто число протонів (наприклад, jHe).

v Атоми з|із| однаковими властивостями та будовою| називаються нуклідами. Зараз відомо більш 1600 нуклидів.

v Атоми, які мають однакову кількість протонів, а отже, і однакові хімічні властивості, називаються елементами.

v Атоми одного елементу, що відрізняються кількістю нейтронів, називаються ізотопами даного елементу.

v Іноді|інколи| виділяють ізогони – атоми з|із| однаковим числом нейтронів

v Ізобари – атоми з|із| однаковим масовим числом.

v В даний час|нині| всього більшого значення набувають ізомери – атоми з|із| однаковою кількістю протонів і нейтронів в ядрі, але|та| з|із| різним змістом|вмістом,утриманням| внутріядерної|внутрішньоядерної| енергії. При цьому ядра з надміром енергії називаються метастабільними і позначаються|значаться| індексом Т.

Протонно-нейтронна теорія будови|споруди| атомного ядра була вперше|уперше| сформульована в 1932 р. радянським фізиком Д.Д. Іваненко спільно з|із| Е.В. Гапоном, а надалі розвинена німецьким ученим В. Гейзенбергом.

У вільному стані нейтрон розпадається на протон, електрон і антинейтрино. У ядрі протон і нейтрон з|із| великою частотою (1023 с-1), обмінюючись π-мезонами, перетворюються один на одного. Це дало можливість|спроможність| вважати|лічити| їх двома станами однієї ядерної частинки|частки,часточки| і об'єднати їх під однією назвою – нуклони.

Нейтрони і протони утримуються|стримуються| в ядрі могутніми ядерними силами тяжіння, які пригнічують|придушують| відштовхуючу|відразливу| дію кулонівських сил між протонами. Ядерні сили в мільйони разів перевищують сили взаємодії між атомами і молекулами. Завдяки цим силам енергія зв'язку в ядрі досягає декілька мегаелектроновольт| на кожен нуклон.

Ядерні сили характеризуються зарядовою незалежністю, тобто вони однаково діють між зарядженими протонами (р-р|), незарядженими нейтронами (п-п|), зарядженим протоном і не зарядженим нейтроном (р-п|). Квантова природа цих сил зростають і для можливості|спроможності| існування атомних ядер необхідне розбавлення протонів нейтронами, тобто необхідно, щоб нейтрони, що входять в ядро, відсовували|відсували| один від одного протони і тим самим ослабляли|послабили,послаблювали| ефект дії кулонівських сил.

Як і в краплі|краплині| рідини, поверхня в ядрі може коливатися|вагатися|. При цьому амплітуда коливань може мимоволі наростати, що веде по аналогії з краплею|краплиною| до ділення|поділки,розподілу,поділу| ядра. По краплинній моделі викид частинки|частки,часточки| з|із| ядра аналогічний випаровуванню молекули з|із| краплі|краплини| рідини. Одержана|отримана| ядром енергія, перерозподіляючись серед нуклонів шляхом їх численних|багаточисельних| зіткнень|сутичок|, може зосередитися на поверхневій|поверховій,зверхній| частинці|частці,часточці| (нуклоні, ά-частинки|χΰρςφ³,χΰρςξχφ³|). Якщо енергія частинки|частки,часточки| більше за її енергію зв'язку в ядрі, то частинка|частка,часточка|, долаючи|переборюючи| сили поверхневого|поверхового,зверхнього| натягнення, виходить з|із| ядра – випаровується. Не дивлячись на|незважаючи на| визнання|зізнання| краплинної моделі, вона не може пояснити деякі властивості ядра, а її прогнози|передбачення| повною мірою не виконуються в досвіді|досліді|.

Ще на початку розвитку ядерної фізики була відмічена деяка схожість між властивостями ядра і атомом в цілому|загалом|. Збуджені ядра, як і атоми, випускають електромагнітне випромінювання, що має лінійчатий спектр. Аналогічно хімічним властивостям елементів при збільшенні масового числа було відмічено періодичну повторюваність підвищеної стійкості ядер. Особлива стійкість, а звідси і поширеність в природі спостерігається при кількості протонів, рівній 2, 8, 20, 50, 82, і кількості нейтронів 2, 8, 20, 50, 82 і 126. Ці числа одержали|отримали| назву магічних чисел.

Вказані властивості послужили основою для створення|створіння| оболонкової моделі ядра. По цій моделі, нуклони в ядрі знаходяться|перебувають| на певних енергетичних рівнях згідно квантовим станам, причому відповідно до принципу Паулі в одному стані може знаходитися|перебувати| не більше одного протона і одного нейтрона. Групи близьких рівнів утворять одну оболонку. Оболонки заповнюються відповідно до принципу мінімальної енергії. Спочатку заповнюється перша оболонка, потім друга і т.д. Магічні властивості ядра спостерігаються тоді, коли протони або нейтрони повністю заповнюють зовнішню нуклоновую| оболонку. Ядра, магічні і по протонах, і по нейтронах,.называются двічі магічними: це гелій, кисень, кальцій, свинець. Вони володіють особливою стійкістю.

При збудженні ядра один або декілька нуклонів переходять на вищі рівні. Повернення їх на вільні (лежачі нижче) рівні супроводжується|супроводиться| випусканням γ-квантів. При цьому можливий послідовний перехід через декілька рівнів, що супроводжується|супроводиться| випусканням каскаду (декількох різних по енергії) γ-квантів. Коли квантовий перехід в стан з|із| меншою енергією утруднений, ядро може порівняно довго залишатися у збудженому стані. В цьому випадку атомні ядра називаються метастабільними. Метастабільні ядра обумовлюють|зумовлюють| наявність ядерної ізомерії. Атомні ядра можуть знаходитися|перебувати| в декількох ізомерних станах, кожне з яких має свій час життя і при переході в основний стабільний стан виділяє різну кількість енергії. Звичайно енергія виділяється у вигляді у-квантов|, як вказано вище, або передається електронам з електронної оболонки атома. У останньому випадку спостерігається так звана внутрішня конверсія, в результаті|унаслідок,внаслідок| якої електрон покидає атом.

Для застосування|вживання| положень|становищ| краплинної і оболонкової моделей, що взаємно виключають, була запропонована узагальнена модель ядра, що враховує найбільш цінні|коштовні| властивості двох попередніх. Подальша|дальша| модифікація цієї моделі набула найбільш широкого поширення під назвою надтекуча|надплинна| модель ядра. У основі її лежить припущення|гадка|, що пари нейтронів і пари протонів з|із| рівними і протилежно направленими|спрямованими| моментами кількості руху в ядрі знаходяться|перебувають| в зв'язаному стані, а рух їх в ядрі подібно до руху атомів надтекучого|надплинного| рідкого гелію.

 

Природна радіоактивність.

Явище природної радіоактивності було відкрито|відчинено| в 1896 г.французским вченим|ученим| Анрі Беккерелем. У 1899р. Ернест Резерфорд, спостерігаючи проходження променів радію через металеву фольгу, встановив, що одна частина|частка| випромінювання поглиналася шаром алюмінію товщиною| декілька тисячних сантиметра, інша тільки|лише| після|потім| проходження через шар алюмінію товще в 100 разів. Неоднорідність і складність складу випромінювання радію були підтверджені роботами Марії і Пьера Кюрі, які вивчали відхилення цих променів в електричному і магнітному полях. Проте|однак| магнітне поле, вживане подружжям Кюрі, було недостатньо сильним, щоб розкласти пучок випромінювання на всі складові частини. Повторюючи ці дослідження, Резерфорд помістив препарат радію, ув'язнений в свинцеву капсулу з|із| отвором вгорі|нагорі,угорі| (мал. 1), в сильне магнітне поле. В результаті|унаслідок,внаслідок| дії цього поля випромінювання розпадалося на три складові частини, які одержали|отримали| назву альфа-частинок|, бета-частинок| і гамма-квантів.

v Альфа-промені відхилялися в один бік і були потоком позитивно заряджених частинок|часток,часточок|.

v Бета-промені відхилялися в інший бік і були потоком негативно|заперечний| заряджених частинок|часток,часточок|.

v Гамма-кванти під дією магнітного нуля абсолютно|цілком| не відхилялися.

Цей вид випромінювання, подібно до рентгенівських| променів, був електромагнітними коливаннями, тільки|лише| з|із| коротшою довжиною хвилі і більшою проникаючою|проникною| здатністю|здібністю|. Розділення|поділ| радиоактивного-излучения| на складові частини дозволило надалі ще детальніше вивчити їх властивості.

|із|

Властивості альфа-часток

 

Рис.1. Відхилення альфа-|, бета-| і гамма-променів в магнітному полі випромінювання: 1 – джерело випромінювання (радій); 2 – свинцева камера; 3 – гамма-кванты; 4 – бета-частки; 5 – альфа-частки; 6 – магнітне поле.

 

Альфа-випромінювання є потоком частинок|часток,часточок|, які при взаємодії з|із| сірчистим цинком викликають|спричиняють| ефект свічіння (сцинтиляція), що вказує|показуючий| на їх корпускулярну природу. У електричному полі альфа-частки відхиляються у вигляді вузького пучка і мають однакову енергію. Альфа-частки, повністю поглинаються тонким листком слюди або алюмінію завтовшки 0,05мм, шаром повітря від 3 до 7 см залежності від величини енергії. Експериментально встановлена|установлена| швидкість руху альфа-часток, вона виявилася рівною 20 000 – 25 000 км/сек. Довжина пробігу альфа-частки залежить від її енергії: чим більша енергія, тим більше швидкість частинки|частки,часточки| і тим, отже, довше буде пробіг. На величину пробігу впливає також щільність середовища|середи|, через| яку проходять|минають,спливають| частинки|частки,часточки|. Проникаюча|проникна| здатність|здібність| альфа-частки в м'яких тканинах, складає 50 – 70 мк|. Із|із| зростанням товщини поглинаючого шару енергія частинок|часток,часточок| продовжує зменшуватися, але|та| число їх зберігається|. Так відбуватиметься|походитиме| до тих пір, поки товщина поглинаючого шару не досягне такої, при якій затримаються відразу всі альфа-частки. Ці частинки|частки,часточки| проводять|виробляють,справляють| найбільшу іонізуючу дію (3000 – 4000 пар іонів на 1 мк| шляху|колії,дорозі|). Альфа-частки приблизно в 100 разів|якщо| сильніше ионизируют повітря, чим бета-випромінювання.

Між поглинанням альфа-|, бета-| і гамма-випромінювань і їх іонізуючою здатністю|здібністю| існує однозначний зв'язок. Промені, які сильніше іонізують, сильніше і поглинаються. Як відомо, одна альфа-частка створює в повітрі близько 200 000 пар іонів, що дозволило оцінити| її енергію в 6 000 000 эв|. Для придбання|надбання| такої енергії електрон повинен пройти|минути,спливти| електричне поле з|із| різницею потенціалів 6 000 000 в. Альфа-частки мають високу|роблять,виявляють,чинять| биологічну| дію, хоча в тканинах, їх пробіг вимірюється мікронами. Вони нездатні проникнути навіть через роговий шар шкіри, отже, небезпека зовнішнього опромінювання|опромінення| ними невелика.

Властивості бета-часток

Дослідження, проведені з|із| випромінюванням бета-частинок, показали, що вони, як і альфа-частки, мають корпускулярну природу і є потоком електронів. Енергія, варіюючи практично від нульової до 3 Мев, може досягати і більшої величини. Швидкість бета-часток близька, до швидкості світла. Щільність іонізації бета-частинками слабкіша|слабіше|, ніж у|в,біля| альфа-часток, приблизно в 100 разів. Бета-частки утворюють 75 пар іонів на 1 мк| шляху|колії,дорозі|. В повітрі бета-частки здійснюють|скоюють,чинять| пробіг до 20 м, у воді – до 2,5 см, в м'яких тканинах – до 1 см, в свинці – до 0,3 мм. Для поглинання бета-часток великої енергії вимагає шар алюмінію в 1 см. Бета-частки відхиляються в электричному полі| у вигляді широкого розмитого спектру. Це свідоцтво| тому, що бета-частки є потоком електронів різних енергій.

Властивості гама-квантів

Гама-випромінювання, так само як і рентгенівське, відноситься до групи електромагнітних випромінювань. Гама-кванти можуть мати енергію в декілька десятків мегаэлектрон-вольт, володіють дуже малою довжиною хвилі, вимірюваної десятими і сотими долями ангстрема|, невеликою проникаючою|проникною| здатністю|здібністю|. У просторі розповсюджуються|поширюються| із швидкістю світла.

Завдяки великій проникаючій|проникній| здатності|здібності|, довжині пробігу і інтенсивності кванти гамми надзвичайно активні в біологічному відношенні|ставленні|. Оскільки кванти гамми не мають заряду, іонізація, що викликається|спричиняється| ними в тканинах, звичайно буває вторинною|повторною|. Гама-кванти іонізують атоми, вибиваючи з|із| них електрони, які володіють високою енергією і викликають|спричиняють| утворення|утворення| у багато разів більшої кількості пар іонів, чим це роблять|чинять| безпосередньо гама-кванти.

Поглинання гама-квантів відбувається|походить| трьома шляхами|коліями,дорогами|:

v перший шлях|колія,дорога| полягає в тому, що фотони гама-квантів, які несуть мало енергії поглинаються, викликаючи|спричиняючи| так званий фотоелектричний ефект. Фотон віддає всю свою енергію електрону, причому лише невелика її частина, звичайно від 30 до 50 эв|, витрачається на вибивання електрона, інша переходить в кінетичну енергію. Фотон при цьому зникає.

v другий спосіб поглинання, характерний|вдача| для променів, що володіють великою енергією, пов'язаний з явищем так названим| комптонівської віддачі. В цьому випадку фотон не віддає своєї енергії, а летить далі, але|та| з|із| меншою енергією, маючи довшу хвилю. Електрон, що одержав|отримав| поштовх від фотона, вырываєтся з|із| атома, подібно до фотоелектрона.

v третій вид поглинання характерний|вдача| для фотонів, енергія яких вимірюється більш ніж в 1 000 000 эв|. В даному випадку деякі з фотонів, що стикаються з|із| матерією, зникають так само, як фотони при фотоелектричному ефекті, проте|однак| за іншим принципом. Замість того, щоб вибивати електрони з їх орбіт, деякі фотони пролітають дуже близько|поблизу| від ядра і зникають, утворюючи при цьому пару електронів, що несуть протилежні заряди або пари, що складаються з електронів і позитронів.

За своєю природою гама-кванти мають схожість з|із| рентгенівськими| променями. Довгий час вважалося|лічилося|, що різниця між ними полягає в неоднаковій довжині хвиль. В даний час|нині| признається, що різниця лише в механізмі випускання:

v рентгенівські| промені генеруються на високовольтних електричних установках

v а гама-кванти випускаються мимоволі і безперервно природними і штучними радіоактивними речовинами.

Властивості альфа-|, бета-| і гамма-випромінювань

Вид випромінювання	Природа випромінювання	Швидкість частинок|часток,часточок| км/сек	Енергія Мев	Довжина пробігу	Щільність іонізації в тканинах
в повітрі	у тканинах
α	ядра гелію	20 – 25	до 9	3 – 7 см	50 – 70 мк|	3000 – 4000 пар іонів на 1 мк|
σ	потік електронов|	87 – 298	до 3	до 20 м	до 10 мм	50 – 70 пар іонів на 1 мк|
γ	електромагнітні коливання		до 3	до 600 м	у см	3000 пар іонів на всьому шляху|колії,дорозі|

Штучна радіоактивність

Грудень 1934 р. запам`ятався новим важливим|поважним| відкриттям|відчиненням| великих французьких учених Фредеріка і Ірен Жоліо-Кюрі, які довели, що явище радіоактивності можна підпорядкувати|підкоряти| волі людини, тобто радіоактивність можна створити штучним шляхом|колією,дорогою|. При роботі з|із| радіоактивними елементами в ході дослідів на шляху|колії,дорозі| променів, що випускаються полониєм|, подружжю Кюрі потрібно було поставити тонку алюмінієву пластинку|платівку|, щоб поглинути альфа-випромінювання. Як і слід було чекати, альфа-частки затримувалися пластинкою|платівкою|. Дослідники відмітили|помітили|, що після|потім| вилучення полониєвого| джерела випромінювання продовжувалося|тривало|, тобто алюмінієва пластинка|платівка| стала радіоактивною, проте|однак| ця радіоактивність зберігалася дуже недовго. При повторенні досвіду|досліду| було встановлено|установлено|, що причиною появи короткочасної радіоактивності у|в,біля| алюмінію є|з'являється,являється| опромінювання|опромінення| його полониєм|. Випромінювання полонию| діє на атоми алюмінію так, що вони самі стають радіоактивними.

Ірен і Фредерік Жоліо-Кюрі виявили, що ядерна реакція розбивається на два послідовні етапи:

v спочатку відбувається|походить| захоплення|захват| альфа-частки і випускання нейтрона з|із| утворенням проміжного нестійкого ядра Р³⁰

v надалі відбувається|походить| радіоактивний розпад цього ядра з|із| випусканням позитрона.

Так з'явився|появився| добре тепер відомий термін радіоактивний ізотоп. У природі існує тільки|лише| один стійкий ізотоп фосфору P³¹₁₅, тому ізотоп Р³⁰ виявляється|опиняється| нестійким. Ізотоп Si³⁰₁₄ складає близько 4,2% кремнію, що зустрічається в природі.

При подальшому|дальшому| дослідженні подружжя Жолио-Кюрі виявили виникнення нейтронів і позитронів не тільки|не лише| у|в,біля| алюмінію, але і у|в,біля| бору, магнію при бомбардуванні їх альфа-частками. Таким чином, Ірен і Фредерік Жоліо-Кюрі одержали|отримали| три штучні радіоактивні речовини з|із| періодом напіврозпаду, у|в,біля| алюмінію рівним 3,25 хвилини, у|в,біля| магнію 2,5 хвилини, у|в,біля| бору 14 хвилинам. В результаті|унаслідок,внаслідок| перетворення магнію також виникають нестійкі ізотопи. Кремній 27 нестійкий (відомі три стійкі ізотопи кремнію: Si²⁸, Si²⁹, Si³⁰). Нестійкий ізотоп кремнію поступово розпадається. При цьому розпаді випускаються позитрони. Нестійкий ізотоп азоту (N¹³) розпадається, перетворюючись на стійкий ізотоп вуглецю. До теперішнього часу роботи по отриманню|здобуттю|, вивченню і застосуванню|вживанню| штучних радіоактивних речовин придбали|набули| широкий розмах. Лабораторним шляхом|колією,дорогою| готуються радіоактивні ізотопи всіх без виключення|винятку| хімічних елементів.

Розпад ядер у фізиці називають ядерними реакціями. В результаті|унаслідок,внаслідок| цих реакцій ядро деяких важких|тяжких| елементів під дією елементарної частинки|частки,часточки|, що потрапила|попала| в нього, розпадається на дві частини|частки|. При діленні ядер виділяється величезна енергія 200 мільйонів електрон-вольт на кожне ядро, що розділилося. Розпад ядер супроводжується|супроводиться| появою вторинних|повторних| нейтронів. Число вторинних|повторних| нейтронів, що утворюються при діленні|поділці,розподілі,поділі| одного ядра, більше одиниці. Щоб краще уявити собі цю реакцію, розберемо типову схему. Якщо один первинний нейтрон потрапляє|попадає| в ядро урану, воно розділиться, внаслідок чого утворюються два нові нейтрони. Вони в свою чергу захопляться ядрами урану, які при цьому розділяться, утворивши чотири нові нейтрони. Ці нейтрони викличуть|спричинять| ділення чотирьох ядер урану. В результаті|унаслідок,внаслідок| цього утворюється вісім нейтронів.

Кількість нейтронів, а разом з ними і кількість ядер, що діляться, буде безперервно збільшуватися. Розглянутий|розгледіти| варіант ядерної реакції є ланцюговою реакцією, що прискорюється. Назва «ланцюгова» взято | з|із| хімії, де під нею мають на увазі таку реакцію, продукти якої можуть знов|знову,щойно| вступати в з'єднання|сполучення,сполуку| з|із| початковими|вихідними| елементами. Завдяки цій обставині реакція безперервно розвивається. Звичайно, розглянутий|розгледіти| випадок значно відрізняється від дійсності – в природі все йде набагато складніше. Перш за все|передусім| не всякий|усякий| нейтрон, що потрапив|попав| в ядро урану, викликає|спричиняє| ділення|поділку,розподіл,поділ| цього ядра. Відомо, що ділення ядер ізотопу U²³⁸ можуть викликати|спричиняти| тільки|лише| нейтрони з|із| енергією не менше мільйона електрон-вольт. Якщо енергія нейтрона менша, то він поглинається U²³⁸, не викликавши|спри