Skan
6

Z ryciny 22.14 wynika, że masowy współczynnik osłabienia w wodzie szybko maleje ze wzrostem energii w granicach 10-100 keV. Przy energii 10 kcV około 93% energii ulega absorpcji w toku zjawiska fotoelektrycznego. podczas gdy przy 100 keV tylko 2%; reszta podlega rozproszeniu komptonowskiemu. Przy energii 25 keV obydwa procesy mają jednakowy współudział w osłabieniu promieniowania. W zakresie energii 100 keV-2 McV osłabienie promieniowania zależy prawie wyłącznic od zjawiska Comptona. W zakresie energii 3-10 MeV do głosu dochodzi efekt tworzenia par, który przy ok. 20 McV jest porównywalny ze zjawiskiem Comptona. W tym zakresie energii fotonów współczynnik p/p ma praktycznie stalą wartość, po czym powyżej 50 MeV zaczyna nieznacznie wzrastać.

Absoipcja promieniowania w tkankach również kształtuje się różnie w zależności od średniej Z, mimo że różnice w tym względzie między różnymi tkankami miękkimi nic są duże. Istotne różnice występują tylko między tkanką kostną i tkankami miękkimi. W przypadku promieniowania niskoenergclycznego (absolutna przewaga zjawiska fotoelektrycznego) I g tkanki kostnej pochłania w przybliżeniu 6 razy więcej energii niż 1 g tkanek miękkich. W przypadku oddziaływania komp-tonowskiego kość i tkanki miękkie pochłaniają w przybliżeniu jednakowe ilości energii. Wreszcie podczas oddziaływania promieniowania o dużej energii, absorpcja w tkance kostnej około 2-krotnic przewyższa absorpcję w otoczeniu kości. Transponując te dane do konkretnych warunków w radiologii, można przyjąć, żc:

-    promieniowanie rentgenowskie 60-160 keV jest pochłaniane w kościach w znacznie większym Stopniu niż w tkankach miękkich,

-    promieniowanie 160-400 kcV powoduje niewielkie obciążenie energią kości w porównaniu z tkankami miękkimi,

-    promieniowanie gamma emitowane ptzez ^Co, ^lł7Cs, preparaty radowe oraz promieniowanie rentgenowskie z betatronów są w jednakowym stopniu pochłaniane w tkankach bez względu na ich średnią Z.

Są to fakty dużej wagi i o praktycznym znaczeniu w medycznych zastosowaniach promieni rentgenowskich i gamma, w szczególności w radioterapii.

22.3.4. Wzajemne oddziaływanie neutronów i materii

Działając na tkankę żywą, neutrony biorą udział w jednym z trzech procesów: 1) zderzeniu sprężystym z jądrami atomów absorbenta, 2) zderzeniu niesprężystym, 3) wychwycie przez jądro atomowe absorbenta.

1. Zderzenie sprężyste zachodzi wówczas, gdy suma energii kinetycznych rozproszonego neutronu i jądra atomu, biorącego udział w zderzeniu (jądra odskoku), jest równa energii neutronu przed zderzeniem. Zderzenia sprężyste są najczęstszym sposobem wzajemnego oddziaływania neutronów o energiach 20 keV-20 McV i materii. W bezpośrednim zderzeniu z jądrem lekkiego atomu neutron przekazuje mu znaczną część swej energii kinetycznej. W tkankach jądrami odskoku oprócz jąder atomów tlenu, azotu i węgla są głównie jądra atomów wodoru. Ze względu na niewielką różnicę mas protonu i neutronu, protony w pewnych przypadkach mogą przejmować całkowitą energię neutronu. Neutrony zatem nie jonizują tkanki bezpośrednio, lec/. za pośrednictwem protonów.

2. W zderzeniach niesprętystych (nic zachodzi równość energii cechująca zderzenia sprężyste) neutron przekazuje część swej energii kinetycznej jądrom atomów absorbenta, które w związku z tym przechodzą w stan wzbudzenia. Powracając do stanu podstawowego, jądra te wysyłają jeden lub kilka kwantów promieniowania gamma.

22.4. Podstawowe wielkości stosowane w dozymetrii promieniowania jonizującego

Dawka pochłonięta (/))

Dawką pochłoniętą (D) nazywamy iloraz energii AE przekazanej przez promieniowanie jonizujące elementowi masy Am substancji przez masę Am, czyli:

D=^    (22.15)

A m

Jednostką dawki pochłoniętej jest 1 Gy (grej) = 1 J/kg. Stosowana do niedawna powszechnie jednostka I rd (rad) (1 rd = 100 erg/g) jest równa 0_;01 greja.

Dawka ekspozycyjna (X)

Wielkość ta może być zdefiniowana wzorem:

(22.16)

Am

gdzie jSQ oznacza sumę ładunków elektrycznych wszystkich jonów jednego znaku wytworzonych przez promieniowanie w masie powietrza bm (przy zachowaniu tak zwanej równowag: elektronowej).

Jednostką miary dawki ekspozycyjnej jest 1 kulomb/kilogram (1 C • kg '). Stosowany dawniej I rentgen (IR) jest jednostką pozaukładową (1R = = 2,58- 10"⁴ C • kg^-1).

Uwaga: użyte w podanych definicjach przyrosty Am i związane z nimi AE i AQ wynikają stąd, że na ogól pole promieniowania w obszarze, w którym znajduje się interesujący nas obiekt, jest niejednorodne.

Znaczenie wielkości zwanej dawką ekspozycyjną wiąże się z tym, że przeważnie podstawą określenia dawki pochłoniętej jest pomiar jonizacji powietrza. Bezpośredni pomiar D w tkankach lub innych substancjach jest bardzo trudny lub niemożliwy.

W celu bliższego wyjaśnienia różnicy pojęciowej między wielkościami X i D posłużmy się przykładem. Jeżeli organizm ludzki lub jego część umieścimy w jednorodnym polu promieniowania rentgenowskiego, dawka ekspozycyjna może być

719