4.ABSORPCJA
PROMIENIOWANIA
JONIZUJĄCEGO W
TKANKACH

a)

Dawki promieniowania jonizującego;
ekspozycyjna i absorpcyjna, jednostki.

b)

Porównanie oddziaływania z materią
różnych rodzajów promieniowania; liniowe
przenoszenie energii (LET), zasięg.

c)

Skutki biologiczne wywołane absorpcją
promieniowania jonizującego na
poziomach: molekularnym i komórkowym.
Radioliza wody.

DAWKA

ABSORPCYJNA

ILOŚĆ ENERGII

PROMIENIOWANIA

POCHŁONIĘTEJ PRZEZ

JEDNOSTKĘ MASY OŚRODKA

POCHŁANIAJĄCEGO.WYRAŻANA

JEST W GREJACH (Gy)

1

Gy =

1

J/Kg

(DAWKA 1 Gy ODPOWIADA

POCHŁONIĘCIU PRZEZ

1

kg

NAPROMIENIOWANEJ SUBSTANCJI

ENERGII

1

J )

(DAWNIEJ JEDNOSTKĄ BYŁ RAD – 1

RAD= 0,01 Gy)

(MOC DAWKI POCHŁONIĘTEJ

Gy/S

)

DAWKA

EKSPOZYCYJNA

DAWKA PROMIENIOWANIA ,

KTÓRA W 1 kg SUCHEGO

POWIETRZA WYWOŁUJE

JONIZACJĘ DAJĄCĄ ŁADUNEK 1

C JONÓW JEDNEGO

ZNAKU.JEDNOSTKA:

C/Kg

(POPRZEDNIO JEDNOSTKĄ

BYŁ RENTGEN – 1R= 2,58 *

10 -

4

C/Kg )

( MOC

DAWKI EKSPOZYJNEJ- AMPER/Kg)

TAKIE SAME DAWKI PROMIENIOWANIA RÓŻNYCH RODZAJÓW
MOGĄ POWODOWAĆ RÓŻNE SKUTKI.ODMIENNA SKUTECZNOŚĆ
BIOLOGICZNA RÓŻNYCH RODZAJÓW PROMIENIOWANIA
UWZGLĘDNIANA JEST PRZEZ WSPÓŁCZYNNIK JAKOŚCI Q ,
KTÓREGO WARTOŚĆ MÓWI NAM JAKI JEST STOSUNEK
POCHŁONIĘTYCH DAWEK POROWNYWANYCH RODZAJÓW
PROMIENIOWANIA, DAJĄCYCH JEDNAKOWY SKUTEK BIOLOGICZNY.

RÓWNOWAŻNIK DAWKI H=DNQ (D- WIELKOŚĆ DAWKI
POCHŁONIĘTEJ,)
JEDNOSTKA SIEVERT(Sv)

DAWKA PÓŁLETALNA 50/30 – MÓWI PRZY JAKIEJ DAWCE
PROMIENIOWANIA 50% POPULACJI NAPROMIENIOWANYCH
ORGANIZMÓW GINIE W CZASIE 30 DNI OD NAPROMIENIOWANIA.



DAWKA SKUTECZNA-suma wszystkich

równoważników dawki

zarówno

od narażenia zewnętrznego jak i wewnętrznego, we wszystkich

narządach i tkankach z uwzględnieniem

współczynników wagowych

poszczególnych narządów i tkanek. Dawka skuteczna określa stopień

narażenia całego ciała na promieniowanie nawet przy

napromieniowaniu tylko niektórych partii ciała. Określa się ją wzorem:

gdzie:H

T

– równoważnik dawki pochłoniętej dla tkanki T,

w

T

– współczynnik wagowy tkanki T,

w

R

–

współczynnik wagowy promieniowania R,
D

T,R

– średnia dawka pochłonięta promieniowania R przez tkankę

T.

Jednostką dawki skutecznej w układzie SI jest siwert (Sv).
Dawka graniczna (wartość graniczna dawki skutecznej) dla ogółu ludności (wyłączając osoby
zawodowo narażone na działanie promieniowania jonizującego) wynosi 1 mSv/rok ponad
promieniowanie tła. Jeśli wartość tła naturalnego nie jest ustalona, przyjmuje się pewną wartość
odniesienia. W Polsce wynosi ona 2,4 mSv/rok.
Dawka graniczna (wartość graniczna dawki skutecznej) dla osób zawodowo narażonych na
działanie promieniowania jonizującego zakwalifikowanych do kategorii A wynosi 20 mSv/rok, przy
czym dawka skuteczna może zostać przekroczona w ciągu roku do 50 mSv pod warunkiem, że w
ciągu dowolnych, kolejnych pięciu latach dawka skuteczna wynosić będzie łącznie nie więcej niż
100 mSv. Dawka graniczna dla osób zawodowo narażonych zakwalifikowanych do kategorii B
wynosi 6 mSv/rok



W zależności od typu i własności promieniowania, czyli jego

energii, zasięgu, ładunku, materia, którą owo promieniowanie

napotyka na swej drodze, reaguje inaczej. najogólniej można

podzielić promieniowanie jonizujące na dwie kategorie:

1.PROMIENIOWANIE , W KTÓRYM NOŚNIKIEM ENERGII SĄ CIĘŻKIE CZĄSTKI
NAŁADOWANE LUB PRĘDKIE ELEKTRONY.
CZĄSTKI TE ODDZIAŁUJĄ W SPOSÓB CIĄGŁY Z ELEKTRONAMI OBECNYMI W
ŚRODOWISKU.JEST TO BEZPOŚREDNIE PRZEKAZYWANIE ENERGII ELEKTRONOM
ŚRODOWISKA.

2.PROMIENIOWANIE CZĄSTEK NIEPOSIADAJĄCYCH ŁADUNKU
ELEKTRYCZNEGO.
W PRZYPADKU TYCH CZĄSTEK MUSI NAJPIERW ZAJŚĆ ODDZIAŁYWANIE, W KTÓRYM
ENERGIA PRZEKAZYWANA JEST WTÓRNEJ CZĄSTECZCE NAŁADOWANEJ.POŚREDNIE
PRZENOSZENIE ENERGII.

Elektrony atomów absorbujących promieniowanie mogą być
przenoszone na wyższe poziomy energetyczne, co oznacza
wzbudzenie atomu lub mogą być z nich całkowicie
usunięte, co odpowiada jonizacji.

1.

PROTONÓW I CZĄSTEK α



DODATNI ŁADUNEK ELEKTRYCZNY CZĄSTKI I UJEMNY ŁADUNEK ELEKTRYCZNY ELEKTRONÓW

ATOMÓW ABSORBENTA WZAJEMNIE SIĘ PRZYCIĄGAJĄ. ODDZIAŁYWANIA Z JĄDRAMI

ATOMOWYMI SĄ BARDZO RZADKIE .



CIĘŻKA CZĄSTKA NAŁADOWANA ODDZIAŁUJE Z WIELOMA ELEKTRONAMI, WYWOŁUJĄC

WZBUDZANIE ATOMÓW LUB JONIZACJĘ. W KOLEJNYCH ZDERZENIACH Z POJEDYŃCZYMI

ELEKTRONAMI ZACHODZĄ MAŁE ZMIANY KIERUNKU PĘDU, KTÓRE KOMPENSUJĄ SIĘ NAWZAJEM

I W ZASADZIE CZĄSTKA PORUSZA SIĘ PO LINII PROSTEJ. W KAŻDYM ZDERZENIU Z

ELEKTRONEM CZĄSTKA TRACI MAŁĄ CZĘŚĆ ENERGI I W SPOSÓB CIĄGŁY ULEGA

SPOWOLNIENIU , AŻ DO CALKOWITEGO ZATRZYMANIE SIĘ.

2

.PRĘDKICH ELEKTRONOW



ODDZIAŁYWANIA ELEKTRONÓW Z JĄDRAMI ATOMÓW ŚRODOWISKA MOGĄ

SPOWODOWAĆ GWAŁTOWNĄ ZMIANĘ KIERUNKU TORU.PROWADZI TO DO ODMIENNEJ, W

STOSUNKU DO CZĄSTEK α, CHARAKTERYSTYKI PROCESU PRZENIKANIA PRĘDKICH

ELEKTRONÓW PRZEZ MATERIĘ. STRATA ENERGI NASTĘPUJE ZAZWYCZJ SKOKOWO, Z

MNIEJSZĄ CZĘSTOŚCIĄ, A TORY ELEKTRONÓW RÓŻNIĄ SIĘ OD LINII PROSTEJ I MOGĄ

ULEGAĆ WILOKROTNEMU ZAKRZYWIENIU W RÓŻNYCH KIERUNKACH. . ELEKTRON TRACI

ENERGIĘ RÓWNIEŻ W PROCESACH RADIACYJNYCH . KAŻDY ŁADUNEK ELEKTRYCZNY

ULEGAJĄCY ZMIANIE WEKTORA PRĘDKOŚCI ,EMITUJE PROMIENIOWANIE

ELEKTROMAGNETYCZNE , TRACĄC CZĘŚĆ SWOJEJ ENERGII KINETYCZNEJ.



CAŁKOWITA STRATA ENERGII PRĘDKIEGO ELEKTRONU NA JEDNOSTKĘ DROGII JEST SUMĄ

WSZYSTKICH STRAT WYWOŁANYCH:

1) ODDZIŁYWANIEM Z INNYMI ELEKTRONAMI I JĄDRAMI ATOMOWYM

2) ODDZIAŁYWANIEM NA SKUTEK KTÓRYCH EMITOWANE JEST PROMIENIOWANIE

ELEKTROMAGNETYCZNE

3) JONIZACJĄ

1.PROMIENIOWANIE γ I X
PROMIENIOWANIE GAMMA JEST STROMIENIEM KWANTÓW PROMIENIOWANIA

ELEKTROMAGNETYCZNEGO , CZYLI POZBAWIONYCH ŁADUNKU ELEKTRYCZNEGO
NOŚNIKÓW , TZW. FOTONÓW , KTÓRYCH ODDZIAŁYWANIE Z MATERIĄ JEST ZNACZNIE
BARDZIEJ ZŁOŻONE NIŻ CZĄSTEK NAŁADOWANYCH. GDYŻ ZACHODZI WTEDY WIELE
RÓŻNYCH PROCESÓW , W KTÓRYCH FOTONY ODDZIAŁUJĄ Z ELEKTRONAMI, JĄDRAMI
I POLAMI ELEKTRYCZNYMI. WARTO ZWROCIĆ UWAGĘ NA 3 MECHANIZMY:

a)

ZJAWISKO FOTOELEKTRYCZNE

b)

EFEKT COMPTONA

c)

I ZJAWISKO TWORZENIA PAR ELEKTRONOWYCH.

W KAŻDYM Z TYCH TRZECH PROCESÓW DOCHODZI DO PRZEKAZANIA ENERGII FOTONU

ELEKTRONOWI ŚRODOWISKA ABSORBUJĄCEGO .   

2.PROMIENIOWANIE NEUTRONOWE
NEUTRONY PRZEKAZUJĄ ENERGIĘ KINETYCZNĄ ABSORBENTOWI ZA

POŚREDNICTWEM WTÓRNEJ CZĄSTKI NAŁADOWANEJ, POWSTAŁEJ W
ODDZIAŁYWANIU PIERWOTNYM .NEUTRONY ODDZIAŁUJĄ PRAWIE WYŁĄCZNIE Z
JĄDRAMI ATOMOWYMI ABSORBENTA. ZDERZENIA TE MOGĄ BYĆ:

a)

SPRĘŻYSTE – ENERGIA ODDAWANA PRZEZ NEUTRONY ZWIĘKSZA ENERGIĘ
KINETYCZNĄ JĄDRA

b)

NIESPRĘŻYSTE- ENERGIA JEST POCHŁANIANA PRZEZ JĄDRO, KTÓRE ULEGA
WZBUDZENIU, NASTĘPNIE PRZECHODZI DO STANU PODSTAWOWEGO I
WYPROMIENIOWUJE KWANT PROMIENIOWANIA γ LUB NEUTRON.



LET OKREŚLA ILOŚĆ ENERGII TRACONEJ PRZEZ PROMIENIOWANIE

(ROZPROSZONEJ) NA JEDNOSTKĘ DŁUGOŚCI PRZEBYWANEJ PRZEZ NIE DROGI.



DLA PROMIENIOWANIA KORPUSKULARNEGO LET OKREŚLA SIĘ WZOREM

BETHEGO :



B – wielkość zależna m.in. od ilości ładunków elementarnych niesionych przez

cząstkę promieniowania;



v – prędkość cząstki jonizującej



ρ – gęstość absorbującego ośrodka



Z – liczba atomowa



A – liczba masowa



d – pochodna funkcji

DLA OKREŚLONEGO RODZJU PROMIENIOWANIA (PODANE B I v)

ABSORBCJA ENERGII JEST PROPORCJONALNA DO GĘSTOŚCI

OŚRODKA POCHŁANIAJĄCEGO

ABSORPCJA ENERGII ROŚNIE W MIARĘ SPADKU
PRĘDKOŚCI CZĄSTKI

LET=dE/dx

x

Zasięg promieniowania - parametr
charakteryzujący dany rodzaj promieniowania
jonizującego, określany w jednostkach
długości. Zależy od:

 rodzaju ośrodka

prędkości

 energii promieniowania.

Zasięg cząstek alfa

w powietrzu wynosi 2-
8 cm, a w innych
ośrodkach znacznie
mniejszy -ułamek
milimetra. Zasięg
promieniowania beta i
jego przenikliwości przez
materię są większe niż
promieniowania alfa.
Promieniowanie gamma
jest promieniowaniem
elektromagnetycznym
-jednym z najbardziej
przenikliwych rodzajów
promieniowania

Uszkodzenie kwasów nukleinowych , którego
efektem może być m. in. Rozregulowanie pracy
komórki , jej śmierć lub pojawienie się mutacji w
następnych pokoleniach komórek, powstawanie zmian
nowotworowych.

Uszkodzenie aminokwasów prowadzące do zmiany
właściwości całych cząsteczek (zmiany aktywności
enzymów , zaburzenia innych funkcji sprawowanych
przez białka)

Zakłócanie funkcji błon
biologicznych np. zmiany
w procesach syntezy
białek zachodzących w
błonie retikulum
endoplazmatycznego,
zaburzenia procesu
fotosyntezy, zmiana
przepuszczalności błon
dla jonów, zaburzenia
fosforylacji oksydacyjnej
w mitochondriach.

USZKADZANIE

MATERIAŁIAŁU

GENETYCZNEGO

Radioliza wody – rozpad wody pod wpływem promieniowania .
Radioliza wody prowadzi do powstania rodników: wodorowego
(H*) wodorotlenowego  (OH*) i wodoronadtlenowego ( HO

2

* ). 

Produkty radiolizy wody mogą uszkadzać substancje pełniące
ważne funkcje biologiczne (kwasy nukleinowe, białka,
lipidy).Schemat radiolizy wody:
 

        H

2

O

+

    H

2

O

+

+e

-

       H

2

O

+

  H

+

+

OH

         H

2

O

+

 + e

-

H

2

O

-

         H

2

O

-

  H

*

+

OH

-

       H

*

+ O

2

HO

2

*