Микродозиметрия. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Микродозиметрия - исследование микроскопич. распределения поглощённой энергии при воздействии ионизирующего излучения на объект (живой или неживой природы) и установление связи между параметрами этого распределения и откликом объекта на его облучение (радиационно - индуцированный эффект). Наблюдаемый радиац. эффект - результат сложных физ., физ--хим. и биохим. процессов, вызванных поглощением энергии в его чувст-вит. структурах. Так, в полупроводниковых приборах чувствит. структурой может быть область r - п-перехо-да, или гетероперехода ,в живом организме - клетка, в клетке- ядро, мембрана, хромосомы, молекула ДНК и т.п. В чувствит. областях возникают первичные "повреждения" (ионизация и возбуждение атомов и молекул, диссоциация молекул, выбивание атомов и ионов из узлов кристаллич. решётки и др.), дающие начало цепочкам превращений, к-рые в конечном счёте приводят к наблюдаемому макроскопич. эффекту. В этих условиях отклик на облучение должен определяться не столько поглощСнной дозой D, сколько распределением поглощённой энергии

по микрообъёмам для разных видов излучения. Осн. величиной в M. является т. н. уд. энергия Z, равная переданной энергии

малому объёму вещества, отнесённой к массе т этого объёма:

Акты передачи энергии внутри микрообъёма при попадании в него заряж. частицы являются случайными событиями. Вероятностный характер поглощения приводит к флуктуациям Z, к-рые тем значительнее, чем меньше объём (рис. а, б), меньше доза излучения и чем больше линейные потери энергии (ЛПЭ) ионизирующих частиц. Величину флуктуации можно проиллюстрировать на след, примерах: при дозе 10^-2 Гр

-излучения отклонение Z от ср. значения

в объёме живой клетки

При такой же дозе нейтронного излучения (значительно большие ЛПЭ) флуктуации таковы, что в 9 клетках из 10 Z = 0, а в каждой 10-Й клетке может превышать

в 10 раз; в объёме, занимаемом хромосомой (при той же дозе нейтронного излучения),

хромосомах из 1000, а в одной из них может превысить

в 1000 раз.

Флуктуации уд. энергии существенны для объёмов с линейными размерами ~ 1 мкм.

Переданная в микрообъём энергия равна разности между суммарной кинетич. энергией всех ионизирующих частиц, попавших в данный микрообъём, и энергией частиц, покинувших его (в сумме с увеличением энергии внутри объёма за счёт ядерных реакций). Cp. энергия по микрообъёмам рассматривается как интегральная доза D в объёме:

Стохастич. аналог ЛПЭ - т. н. линейная энергия

где l - ср. длина хорды рассматриваемого микрообъёма (измеряется в КэВ*мкм^-1). Распределение

, соответствующее оп-редел. величине поглощённой дозы D, может быть записано в виде

. Пусть, напр., гибель клеток при облучении наступает тогда, когда уд. энергия Z в чувствит. объёме клетки превосходит нек-рое критич. значение Z_кр. При этом доля s клеток, выживших после облучения:

В реальном случае, когда вероятность выживания клетки при поглощённой в её чувствит. объёме уд. энергии описывается как

функция

может быть измерена или вычислена для разных микрообъёмов, а левые части соотношений найдены экспериментально.

Mикродозиметрию применяют как для выявления закономерностей биол. действия разл. ионизирующих излучений, так и для оптим. планирования облучения в медицине. Мик-родозиметрич. метод используют также для исследований радиац. повреждений в твердотельной электронике.

Литература по микродозиметрии

Знаете ли Вы, что любой разумный человек скажет, что не может быть улыбки без кота и дыма без огня, что-то там, в космосе, должно быть, теплое, излучающее ЭМ-волны, соответствующее температуре 2.7ºК. Действительно, наблюдаемое космическое микроволновое излучение (CMB) есть тепловое излучение частиц эфира, имеющих температуру 2.7ºK. Еще в начале ХХ века великие химики и физики Д. И. Менделеев и Вальтер Нернст предсказали, что такое излучение (температура) должно обнаруживаться в космосе. В 1933 году проф. Эрих Регенер из Штуттгарта с помощью стратосферных зондов измерил эту температуру. Его измерения дали 2.8ºK - практически точное современное значение. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.