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, как разрешается парадокс Ольберса?
(Фотометрический парадокс, парадокс Ольберса - это один из парадоксов космологии, заключающийся в том, что во Вселенной, равномерно заполненной звёздами, яркость неба (в том числе ночного) должна быть примерно равна яркости солнечного диска. Это должно иметь место потому, что по любому направлению неба луч зрения рано или поздно упрется в поверхность звезды.
Иными словами парадос Ольберса заключается в том, что если Вселенная бесконечна, то черного неба мы не увидим, так как излучение дальних звезд будет суммироваться с излучением ближних, и небо должно иметь среднюю температуру фотосфер звезд. При поглощении света межзвездным веществом, оно будет разогреваться до температуры звездных фотосфер и излучать также ярко, как звезды. Однако в дело вступает явление "усталости света", открытое Эдвином Хабблом, который показал, что чем дальше от нас расположена галактика, тем больше становится красным свет ее излучения, то есть фотоны как бы "устают", отдают свою энергию межзвездной среде. На очень больших расстояниях галактики видны только в радиодиапазоне, так как их свет вовсе потерял энергию идя через бескрайние просторы Вселенной. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.