Методы наблюдения и регистрации ионизирующих излучений

Заряженные частицы создают скрытые изображения следа движения. По длине и толщине трека можно оценить энергию и массу частицы. Фотоэмульсия имеет большую плотность, поэтому треки получаются короткими.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 11 – Радиоактивное загрязнение эмульсии крупинкой соли радия

Этот метод имеет такие преимущества:

1. Им можно регистрировать траектории  всех частиц, пролетевших сквозь  фотопластинку за время наблюдения;

2. Фотопластинка всегда готова  для применения (эмульсия не требует  процедур, которые приводили бы  ее в рабочее состояние);

3. Эмульсия обладает большой  тормозящей способностью, обусловленной большой плотностью;

4. Он дает неисчезающий след  частицы, который потом можно  тщательно изучать.

Недостатки – малая чувствительность пленок, низкая точность, трудоемкость обработки пленок, невозможность повторного использования облученных пленок и главное - много времени требуется для рассмотрения каждой пластинки в сильном микроскопе.

3.3 БИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ

Основаны на способности излучений изменять биологические объекты. Величину дозы оценивают по уровню летальности животных, количеству хромосомных аберраций, изменению окраски и гиперемии кожи, выпадению волос, появлению в моче дезоксицитидина и др.

Биологические методы не всегда точны и менее чувствительны по сравнению с физическими. Однако они незаменимы в случае определения относительной биологической эффективности тяжелых частиц с большой энергией, учете индивидуальных различий радиочувствительности, а также при невозможности определить дозу другими методами.

1. Клинические - используется лишь для грубой оценки поглощенной

дозы. Неточности в оценках дозы возникают из-за высокой вариабельности симптоматики у различных пациентов и влияния множества других факторов. Клиническая дозиметрия рекомендуется в случаях, когда не требуется большой точности дозиметрических исследований. Частота, сроки развития и степень тяжести симптомов имеют прямую зависимость от мощности. Например, начало рвоты через 2 часа и позже характерно для дозы облучения 1-2 Гр, через 1-2 часа - для дозы 2-4 Гр, через 30 мин-1 час - для дозы 4-6 Гр, менее, чем через 30 мин - для дозы 6-10 Гр.

2. Гематологические - основаны на регистрации изменений в состоянии

гемопоэтической системы, которая высокочувствительна к излучению.

• метод подсчета лимфоцитов - лимфоциты чрезвычайно

радиочувствительны и реагируют в течение нескольких часов от начала облучения (даже в малых дозах по сравнению с другими клетками крови)

• метод подсчета гранулоцитов - доза облучения до 2 Гр вызывает

постепенную депрессию числа гранулоцитов до 50 % через 30 дней после облучения. Дозы 2-5 Гр вызывают начальное повышение числа гранулоцитов (сдвиг влево), которое обычно длится только часы и сопровождается затем резким снижением (из-за снижения образования и поступления в кровь зрелых гранулоцитов). Через 2 недели после облучения возникает еще один подъем гранулоцитов (абортивный) с дальнейшим резким снижением их числа за несколько дней (из-за выхода в кровь клеток, находившихся на заключительных стадиях дифференцирования, а потому менее чувствительных к облучению). Дозы более 5 Гр обычно вызывают резкое снижение с дальнейшим постепенным снижением содержания вплоть до агранулоцитоза в течение 3 недель.

3. цитогенетические:

• подсчет хромосомных аберраций - основан на анализе дицентриков и

других аберраций хромосом. В случае высоких доз (> 1 Гр острого облучения) необходим для планирования терапии, при подостром облучении используется для определения риска развития стохастических эффектов. С помощью данного метода можно обнаруживать «ложные тревоги», когда доза, зарегистрированная на индивидуальном дозиметре действительно не получалась владельцем; подтверждать подлинное сверхнормативное облучение и обеспечивать альтернативную оценку дозы независимо от физических методов; подтвердить или опровергнуть подозреваемое облучение лиц, не носящих индивидуальные дозиметры [3].

Возможные радиационно индуцированные повреждения ДНК: двойные разрывы, одиночные разрывы, повреждения оснований, сахаридов, сшивки ДНК-ДНК, ДНК-белок и др.

• Подсчёт количества дицентриков в лимфоцитах и FISH-метод

(Fluorescent In Situ Hybridization) - предварительное окрашивание определённых участков ДНК различными флуоресцентными красителями (прямой метод) или нефлуоресцирующими метками с последующей обработкой флуоресцентными антителами (косвенный метод).

• анализ упаковки хроматина - в оптическом микроскопе при окраске

серебром на различных стадиях митоза видны основные структуры упаковки ДНК; по степени их повреждения судят о дозе облучения.

4. биофизические - представлены методом электронного парамагнитного

резонанса - основной прямой метод обнаружения свободных радикалов.

 

 

3.4 РАСЧЕТНЫЕ МЕТОДЫ

Дозу излучения определяют путем математических вычислений. Это единственный метод, которым можно определить дозы проникнувших в живой организм и зафиксированных в его органах и тканях

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В заключение отметим, что большое разнообразие методов регистрации и детекторов связано с причинами различного характера взаимодействия излучения с веществом и различным пробегом. Поэтому невозможно сконструировать универсальный детектор, который одинаково хорошо регистрировал бы гамма - кванты, альфа- и бета-частицы. Легче всего зарегистрировать проникающее гамма-излучение. Для этого хороши счетчики Гейгера—Мюллера, но более эффектны сцинтилляционные детекторы с кристаллическими сцинтилляторами большой плотности.

Для регистрации бета - излучения применяют жидкие или пластмассовые сцинтилляторы или ионизационные детекторы с очень тонкими стенками. Альфа-излучение из-за малого пробега в веществе регистрировать очень тяжело. В этом случае чаще используют ионизационные методы, но детекторы особых конструкций — открытые газовые или специальные полупроводниковые детекторы.

При регистрации ионизирующих излучений необходимо помнить о требованиях к измеряемым образцам. Особых требований не существует в случае гамма - излучающих образцов. В образцах, которые испускают бета-частицы, регистрация будет происходить только с верхнего тонкого слоя; все остальное бета-излучение поглощается в самом образце, не достигая детектора. Поэтому бета - излучающие образцы должны быть или очень тонкие или бесконечно толстые. Радиометрия альфа - радионуклидов возможна только с очень тонкой пленки, в этом случае перед измерением необходимо провести радиохимическую обработку образца; его предварительно сжигают, растворяют, выделяют альфа - излучающий радионуклид, который осаждают на подложку тонким слоем.

Также хочется отметить, что активность определяют, регистрируя радиоактивное излучение, которое сопровождает распад. Но так как для каждого вида излучения необходим отдельный детектор, активность можно определить только в том случае, когда известен состав радионуклидов в образце и число соответствующих частиц или квантов, которые излучаются при одном акте распада. Например, цезий-137, который распадается, излучая бета-частицу (электрон) и гамма-квант, можно регистрировать как бета -радиометром (с поправкой на эффективность к гамма-излучению), так и гамма - радиометром. При радиометрии стронция-90 необходимо помнить, что данный радионуклид излучает только бета-частицы, причем при распаде образуется иттрий-90, который также испускает бета-частицы, поэтому в образце всегда присутствуют два этих радиоизотопа.

Устройства, предназначенные для преобразования энергии ионизирующих излучений в другие виды энергии, удобные для индикации, последующей регистрации и измерения, называются детекторами ионизирующего излучения, но детекторы, как правило, это лишь часть комплекса аппаратуры, предназначенной для регистрации излучений. Эффект, создаваемый излучением в детекторе, должен быть преобразован в электрический ток, который может привести в действие электрическое регистрирующее измерительное устройство.

Устройства, предназначенные для регистрации действия ионизирующего излучения на детектор, называются регистраторами. Комплекты устройств – детектор и регистратор – называются радиометрами. Радиометры – приборы, предназначенные для получения информации об активности нуклидов, плотности потока и потоке ионизирующих частиц или фотонов. Разновидность радиометров представляют собой дозиметры, отградуированные в единицах дозы или мощности излучения. Дозиметры – приборы, предназначенные для получения информации об экспозиционной дозе и мощности экспозиционной дозы или (и) об энергии, переносимой ионизирующим излучением или переданной им объекту, находящемуся в поле его действия.

Иногда регистрация излучения сводится к регистрации следов прохождения отдельных ионизирующих частиц через вещество. По длине следа обычно определяют энергию зарегистрированных частиц, а по виду следа – вид частиц. Такие детекторы принято называть следовыми камерами, а также это могут быть толстослойные фотоэмульсии.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Виноградов Ю.А. Ионизирующая радиация: обнаружение, контроль,

защита. – М.: СОЛОН-Р, 2002. - 224 с.

2. Голубев Б.П. Дозиметрия и защита от ионизирующих излучений:

Учебник для вузов – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1986. – 464 с., ил.

3. Машкович В.П., Кудрявцева А.В. Защита от ионизирующих излучений:

Справочник. – М.:Энергоатомиздат, 1995. – 496 с.

4. Сидоренко В.В., Кузнецов Ю.А., Оводенко А.А. Детекторы

ионизирующих излучений: Справочник. – Л.: Судостроение, 1984.  - 240 с., ил.

5. Юрасова Т.И. Основы радиационной безопасности. Учебное пособие. –

М.: АТиСО, 2008. – 155 с. URL:

http://www.iqlib.ru/book/book.visp?uid={74078C6D-D6C7-4F19-A3FB-3A5D9CE70EF8}&action=text&idsLink=3008&resIndex=6&resType=1&searchWithText=True (дата обращения 26.11.2014)

6. Физика. Старые учебники [Электронный ресурс]. - Радиоактивность и

ядерная энергия. URL: http://phscs.ru/physicsus/nuclear-energy (дата обращения 25.11.2014)