1. Trang chủ
  2. » Thể loại khác

Part No 3, Lesson No 1BiologyGiới thiệu chung Bức xạ ion hóa và cơ thể pptx

28 459 2
Tài liệu đã được kiểm tra trùng lặp

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Định dạng
Số trang 28
Dung lượng 19,67 MB

Các công cụ chuyển đổi và chỉnh sửa cho tài liệu này

Nội dung

Bộ môn Y Vật lý Năm học 2010 - 2011Bức xạ ion hóa và cơ thể sống Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 2 Giới thiệu chung Bức xạ ion hóa Bức xạ khô

Trang 1

Bộ môn Y Vật lý Năm học 2010 - 2011

Bức xạ ion hóa và cơ thể sống

Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 2

Giới thiệu chung

Bức xạ ion hóa Bức xạ không ion hóa

Nguồn Tần số Năng lượng photon (eV)

Tăng dần

Bước sóng (m)

So sánh bước sóng

Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 3

Giới thiệu chung

Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 4

Bức xạ ion hóa và không ion hóa

Bức xạ không ion hóa:

có năng lượng thấp (bước sóng dài) như ánh sáng nhìn thấy, hồng ngoại, sóng radio

Bức xạ ion hóa: có năng lượng đủ lớn để làm bật các điện tử ra khỏi lớp vỏ nguyên tử

Năng lượng cực tiểu cần thiết để ion hóa nguyên tử vật chất (tia tử ngoại, tia X và gamma): H (13,6 eV),

H2O (12,6 eV), C6H6(9,3 eV)

Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 5

Mục tiêu học tập

 Nêu bản chất của các bức xạ ion hoá

 Trình bày được cơ chế tương tác của bức xạ

ion hoá với vật chất

 Phân biệt cơ chế tác dụng của bức xạ ion hoá

lên cơ thể sống và các mức độ tổn thương của

cơ thể sống

 Giải thích được nguyên tắc hoạt động của một

số dụng cụ ghi đo bức xạ ion hoá

 Trình bày được các nguyên lý kiểm soát và an

toàn bức xạ

1 Nguồn gốc của bức xạ ion hóa

Trang 2

Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 7

Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 8

Cấu tạo hạt nhân nguyên tử

• Hạt nhân: hình cầu

3 / 1

0.A R

rhn

R 0 = 1,2.10 -15 fm

Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 9

Cấu tạo hạt nhân nguyên tử

•Hạt nhân: Z proton, N neutron , số khối A=Z+N

• Lực tương tác:

Lực đẩy Coulomb giữa các proton

Lực hạt nhân: lực tương tác giữa các nucleons

(proton và neutron)

• Năng lượng hạt nhân: tính lượng tử, giá trị cỡ MeV

• Mô men từ hạt nhân

có số N khác nhau (nghĩa là cùng điện tích nhưng khác nhau

về khối lượng)

Ví dụ: Hydro: 1H1, deuteri: 1H2(hoặc 1D2, hoặc D), Triti:

1H3(hoặc 1T3, hoặc T)

300 đồng vị tự nhiên, gần 1000 đồng vị phóng xạ nhân tạo

Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 11

Cấu tạo hạt nhân nguyên tử

204 79 175

79 Au Au

Sn

Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 12

Hiện tượng phóng xạ

Hiện tượng phóng xạ là hiện tượng hạt nhân

nguyên tử tự biến đổi để trở thành hạt nhân

nguyên tử của nguyên tố khác, hoặc từ một trạng thái năng lượng cao về một trạng thái năng lượng thấp hơn, trong quá trình biến đổi đó hạt nhân

phát ra những tia không nhìn thấy được có

năng lượng cao gọi là tia phóng xạ hay bức xạ

hạt nhân

Trang 3

Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 13

Hiện tượng phóng xạ

Khi hiện tượng phóng xạ xảy ra ở một hạt

nhân, hạt nhân đó có thể chịu được một quá

trình biến đổi hay nhiều quá trình biến đổi

liên tiếp nhau hoặc đồng thời với nhau với

những xác suất nhất định Mỗi quá trình biến

đổi đó được gọi là một phân rã phóng xạ (gọi

tắt là phân rã)

Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 14

Hiện tượng phóng xạ

• Biểu diễn quá trình phân rã phóng xạ

• Định luật bảo toàn điện tích:

• Định luật bảo toàn số khối:

q(trái) q(phai)

Số nucleon vế trái = Số nucleon vế phải

Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 15

-http://www.daviddarling.info/encyclopedia/B/beta_decay.html

-Q Y

• Đặc điểm năng lượng

• Bản chất của các chất phân rã : sự biến đổi tương

hỗ giữa n và p theo các phản ứng sau:

p n + ++ + Q

n p + -+ + Q

- hạt neutrino (), không mang điện, khối lượng tĩnh bằng 0

Trang 4

Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 19

là đặc điểm đơn năng của

không làm thay đổi thành phần cấu tạo của hạt nhân mà chỉ làm thay đổi trạng thái năng lượng của nó

Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 22

Phân loại bức xạ ion hóa

1 Hạt vi mô Tích điện

Hạt điện tử có khối lượng tĩnh rất nhỏ, chỉ bằng 1/1840 khối lượng của hạt nhân hydro và mang 1 đơn vị điện tích (đvđt) âm

Hạt proton có khối lượng bằng 1 đvkl và mang 1 đvđt dương

Hạt proton là một trong 2 hạt cơ bản cấu tạo nên hạt nhân nguyên tử

Hạt alpha có khối lượng và điện tích lớn nhất trong số các hạt vi mô: có 4 đơn vị khối lượng và 2 đơn vị điện tích dương hay gồm 2 proton và 2 notron liên kết lại

Hạt neutron có khối lượng là 1 đvkl và không mang điện, do đó

có một số đặc điểm khác với các hạt trên khi tương tác với vật chất

Ngoài ra còn có những hạt vi mô khác như hạt deuteri, mezon, v.v ít được dùng trong y sinh học

Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 23

Phân loại bức xạ ion hóa

2 Photon năng lượng cao (X, gamma)

 Các bức xạ có bản chất là các sóng điện từ như ánh

sáng Chúng không có khối lượng tĩnh và không mang

điện

 Năng lượng của photon được thể hiện qua bước sóng

của nó theo công thức :

Planck, c tốc độ lan truyền của photon trong chân

không

Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 24

Phân loại bức xạ ion hóa

2 Photon năng lượng cao (X, gamma)

Trang 5

Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 25

•càng lớn thì theo thời gian số hạt nhân có tính

phóng xạ sẽ giảm càng nhanh Thí dụ của 132I là

0,307 h-1, của 131I là 0,0036 h-1như vậy 132I phân rã

nhanh hơn 131I khoảng 100 lần

Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 26

Các đại lượng đặc trưng cho sự phân rã

phóng xạ

693 , 0 2

ln 

T

1 1

N dt

T phụ thuộc bản chất của hạt nhân

Đơn vị: Phân rã /giây (Pr/s), Becquerel (Bq), Curi (Ci)

1 Ci = 3,7.1010Bq

Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 27

Các đại lượng đặc trưng cho sự phân rã phóng xạ

Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 28

Các đại lượng đặc trưng cho sự phân

rã phóng xạ

Hoạt độ phóng xạ của một số đồng vị phóng xạ thông dụng

Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 29

Các đại lượng đặc trưng cho sự phân

rã phóng xạ

Isotopes Used in Medicine

Reactor Radioisotopes (half-life indicated)

Molybdenum-99 (66 h): Used as the 'parent' in a generator to

produce technetium-99m

Technetium-99m (6 h): Used in to image the skeleton and heart

muscle in particular, but also for brain, thyroid, lungs

(perfusion and ventilation), liver, spleen, kidney (structure and

filtration rate), gall bladder, bone marrow, salivary and lacrimal

glands, heart blood pool, infection and numerous specialised

medical studies

Bismuth-213 (46 min): Used for TAT

Chromium-51 (28 d): Used to label red blood cells and

quantify gastro- intestinal protein loss

Cobalt-60 (10.5 mth): Formerly used for external beam

radiotherapy

Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 30

Các đại lượng đặc trưng cho sự phân

rã phóng xạMật độ bức xạ: số tia

phóng xạ truyền qua một đơn vị diện tích đặt vuông góc với phương truyền của tia tại điểm

đó trong một đơn vị thời gian

2

4 R

n S

n J

Trang 6

Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 31

Các đại lượng đặc trưng cho sự phân

rã phóng xạCường độ bức xạ: năng

lượng do tia phóng xạ

truyền qua một đơn vị

diện tích đặt vuông góc

với phương truyền của

tia tại điểm đó trong

một đơn vị thời gian

iE J I

3 Tương tác của neutron với vật chất

Interactions_NE107_Fall08 Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 34

Tương tác của hạt vi mô tích điện với vật chất

F

• Xác suất tương tác phụ thuộc:

+ mật độ, kích thước và điện tích hạt tới+ mật độ , kích thước và điện tích của các thành phần cấu tạo vật chất

Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 35

Tương tác của hạt vi mô tích điện với các điện tử quĩ đạo

• Tác dụng kích thích: Năng lượng hấp thụ từ hạt vi mô

tích điện làm dịch chuyển điện tử từ quĩ đạo có năng

lượng thấp lên quĩ đạo có năng lượng cao hơn

Interactions_NE107_Fall08 Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 36

Tương tác của hạt vi mô tích điện với các điện tử quĩ đạo

• Tác dụng ion hóa: Năng lượng từ hạt tới cũng có thể làm một điện tử quỹ đạo bứt ra khỏi nguyên tử: có cặp ion âm (hoặc điện tử bị bật ra) và ion dương (phần còn lại của nguyên tử) -nguyên tử (phân tử) đã bị ion hóa

Interactions_NE107_Fall08

Trang 7

Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 37

Tương tác của hạt vi mô tích điện với các điện tử quĩ đạo

Độ ion hóa tuyến tính: số cặp ion do hạt vi mô tới tạo

ra trên một đơn vị chiều dài dọc theo đường đi của nó

xuyên trong vật chất của chùm tia

Độ truyền tải năng lượng tuyến tính (LET): giá trị

năng lượng từ hạt vi mô hoặc photon được chuyên giao

trên chiều dài x của quĩ đạo

x

E LET

Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 38

Tương tác của hạt vi mô tích điện với các điện tử quĩ đạo

• Giá trị LET đối với một số bức xạ thông dụngBức xạ Điện tích Năng lượng tia

(MeV)

LET (keV/m)Điện tử -1 0.0001

0.01

12.32.3

10

164

5

14095Neutron 0 2.5

14.1

15-803-30Tia X,  Bóng 200 KV

Nguồn Co60

0.4-360.2-2

Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 39

Tương tác của hạt vi mô tích điện với các điện tử quĩ đạo

• Giá trị LET cho biết khả năng ion hóa của chùm bức xạ

ion hóa

• Chùm tia tới có cùng năng lượng nhưng giá trị LET khác

nhau do khả năng ion hóa khoác nhau

• LET() > LET () > LET (

• LET ở cuối quĩ đạo > LET ở đoạn đầu quĩ đạo ( do vận

tốc hạt chậm, xác suất tương tác lớn, độ ion hóa lớn hơn)

Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 40

Tương tác của hạt vi mô tích điện với các điện tử quĩ đạo

• Trên đường đi qua vật chất, một hạt vi mô tích điện có nhiều lần va chạm với nguyên tử và có thể tạo ra rất nhiều cặp ion: Năng lượng của tia tới giảm dần trên quỹ đạo (công bứt e và cấp động năng cho e)

• Cuối quỹ đạo, các hạt vi mô không còn năng lượng đủ lớn để ion hoá vật chất, sẽ liên kết với các ion trái dấu để thành nguyên tử (phân tử) trung hoà về điện hoặc tồn tại

tự do ở trạng thái chuyển động nhiệt

• Quá trình va chạm giữa hạt vi mô tích điện với nguyên

tử vật chất: quá trình ion hóa trực tiếp

Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 41

Tương tác của hạt vi mô tích điện với các điện tử quĩ đạo

Đặc điểm:

Hạt vi mô truyền một phần năng lượng cho điện tử

của nguyên tử vật chất

Sự ion hóa vật chất là trực tiếp

Độ ion hoá tuyến tính i

Với một hạt vi mô xác định, xác suất tương tác để

gây ra ion hoá tỉ lệ với khối lượng, điện tích và tốc độ

hạt tới: điện tích và khối lượng càng lớn, tốc độ càng

bé thì xác suất tương tác càng lớn (i>> i)

Ở cuối quỹ đạo, số cặp ion bao giờ cũng nhiều hơn ở

đoạn đầu

Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 42

Tương tác của hạt vi mô tích điện với hạt nhân nguyên tử

Các hạt vi mô tích điện có thể gây ra phản ứng hạt

nhân tạo ra các hạt nhân nguyên tử mới:

P n

15 27

13 (  , )

Hạt vi mô tích điện tới gần hạt nhân nguyên tử vật chất (cũng mang điện) thì chúng sẽ tương tác với nhau thông qua trường hạt nhân: quỹ đạo và vận tốc của hạt tới bị thay đổi nhiều, tạo ra chuyển động cong (có gia

tốc)  phát bức xạ hãm có năng lượng phụ thuộc gia

tốc chuyển động và số Z của nguyên tử vật chất, điện tích và khối lượng hạt tới

Trang 8

Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 43

Tương tác của hạt vi mô tích điện với hạt nhân nguyên tử

Bức xạ hãm

Hiện tượng phát bức xạ hãm

Hạt vi mô tích điện tới gần hạt

nhân nguyên tử vật chất (mang

điện) thì chúng sẽ tương tác với

nhau thông qua trường hạt nhân:

quỹ đạo và vận tốc của hạt tới bị

thay đổi nhiều, tạo ra chuyển động

cong (có gia tốc)  phát bức xạ

hãm có năng lượng phụ thuộc gia

tốc chuyển động và số Z của

nguyên tử vật chất, điện tích và

khối lượng hạt tới

Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 44

So sánh tương tác của hạt vi mô tích điện và 

Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 45

So sánh tương tác của hạt vi mô tích điện và 

với vật chất

 Hạt anpha (2 neutron và 2

proton); q=+2 ; có khối

lượng (4 AMU) Năng

lượng trung bình: 4-8 MeV;

 Quãng chạy (<10cm trong

từ vài chục KeV to 5 MeV;

 Quãng chạy khoảng 12 inch/MeV trong không khí, vài mm trong tổ chức sống

 Hệ sô LET thấp (QF=1) ít gây tổn thương (6-8 cặp ion/µm trong tổ chức sống);

 Tổn thương chủ yếu khi bị chiếu trong, tuy nhiên tia beta năng lượng lớn cũng

có thể gây tổn thương cho

da khi bị chiếu ngoài

Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 46

Tương tác của photon năng lượng cao với vật chất

•Tia X có bản chất là sóng điện từ với bước sóng cực ngắn, có năng lượng cao

•Photon năng lượng cao truyền toàn bộ năng lượng của nó chỉ sau một lần tương tác với nguyên tử vật chất

•Sản phẩm của quá trình tương tác giữa photon năng lương cao với nguyên tử vật chất sẽ ion hoá vật chất tiếp tục: photon năng lượng cao đã ion hoá gián tiếp vật chất

Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 47

Tương tác của photon năng lượng cao với vật chất

• Hiệu ứng quang điện: điện

tử quĩ đạo bị bứt ra khỏi lớp

vỏ điện tử của nguyên tử, do

tác dụng của tia (tia X)

• Xác suất xảy ra hiệu ứng quang điện: phụ thuộc số Z

của nguyên tử vật chất và năng lượng của photon tới

• Năng lượng photon để xảy ra hiệu ứng quang điện:

< 0,1 MeV

Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 48

Tương tác của photon năng lượng cao với vật chất

Hiệu ứng Compton: photon năng lượng cao tương tác với

điện tử tự do của nguyên tử vật chất, truyền toàn bộ

năng lượng cho điện tử Một phần năng lượng nhận được chuyển thành động năng của điện tử và phần còn lại sẽ phát ra dưới dạng một photon có tần số nhỏ hơn (năng lượng thấp hơn) và có hướng truyền làm thành một góc với hướng truyền của photon tới

hf = hf' + Eđ

Trang 9

Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 49

Tương tác của photon năng lượng cao với vật chất

Hiệu ứng tạo cặp: hiện tượng

tạo ra cặp electron và pozitron

khi photon năng lượng cao

tương tác với trường hạt nhân

nguyên tử (năng lượng của

photon chuyển hóa thành 2 hạt

cơ bản và động năng của

chúng)

Xác suất của hiệu ứng: tăng tỷ lệ với giá trị

năng lượng của photon và số Z của vật chất

hf = Eđ+ + Eđ-+ 1.02 MeV

Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 50

Tương tác của neutron với vật chất

Nguồn phát neutron:

• Phản ứng hạt nhân dây chuyền:

• Phản ứng 9Be ( , n ) 12C (từ phân rã của 241Am hoặc

226Ra): neutron nhanh (> 1 MeV) và đa năng

• Phản ứng Gamma-Neutron 9Be(,n)He4(tia nhận được

từ phân rã của Antimoan-124): đơn năng

MeV n

Xe Sr n

0 144 54 90 38 1 0

1 0 12 6 4 2 9

4 2 1 0 9

4 ( 1 7 MeV ) n 2 He

Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 51

Tương tác của neutron với vật chấtĐặc điểm của neutron

• Điện tích q = 0, tương tác điện từ yếu, dễ dàng xuyên

qua vật chất, không thể ion hóa trực tiếp vật chất

• Khối lượng: 939.56 MeV/c2, nặng hơn proton một chút

• Thời gian sống: 886.7 s

Neutron tự do không bền vững dễ bị phân rã và phát ra

tia beta (T1/2khoảng 13 phút)

• Moment từ: -1.91 μN (−9.6623640 × 10−27J/T), rất nhạy

với tính chất từ của vật liệu

• Spin s = ½

Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 52

Tương tác của neutron với vật chấtPhân loại neutron

• Lạnh < 1 meV

• Nhiệt < 0.5 eV

• Epithermal 0.5 eV–50 keV

• Nhanh > 50 keV

• Năng lượng TB > 1 MeV

• Năng lượng cao > 10 MeV

Các dạng tương tác

• Tán xạ đàn hồi

• Phản ứng hạt nhân:

– Chiếm bức xạ (n,γ)– Chiếm các hạt (n,p) or (n,α)

–Tán xạ không đàn hồi (n,x)– Phản ứng nhiệt hạch (n,f)

 cỡ mạng tinh thể

Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 53

Tương tác của neutron với vật chất

Đặc điểm tương tác của neutron với vật chất:

Khác với electron, photon hay hạt mang điện

neutron có tương tác điện từ rất yếu

Do đó neutrons xuyên qua vật liệu một cách dễ

dàng và chỉ tương tác với hạt nhân nguyên tử

Quãng chạy và hệ số LET của neutron phụ thuộc

vận tốc của nó: neutron chậm (<10 KeV), neutron

nhiệt có QF=3, neutron nhanh (> 10 KeV) có QF = 10

3 dạng tương tác phổ biến: hấp thụ, tán xạ và phản

ứng hạt nhân dây chuyền

Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 54

Tương tác của neutron với vật chất

• Năng lượng và hướng chuyển động của neutron thay đổi

• Không xuất hiện trạng thái kích thích trung gian của hạt nhân

• Xảy ra chủ yếu với các neutron có năng lượng từ trung bình đến năng lượng lớn

Tán xạ đàn hồi neutron-hạt nhân A(n,n)A : thường xảy

ra với hạt nhân nhẹ

Trang 10

Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 55

Tương tác của neutron với vật chất

Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 56

Tương tác của neutron với vật chất

Phản ứng chiếm neutron kèm phát xạ gamma (n,γ)

• Để che chắn neutron thường phải kết hợp vật liệu làm chậm neutron và vật liệu hấp thụ neutron chậm

• Các hạt nhân chiếm neutron quan trọng: Boron, Cadmium và Gadolinium

• Xảy ra với neutron chậm

• Quá trình bao gồm

sự hấp thụ neutron kéo theo sự phát xạ tia gamma

• Vai trò quan trọng trong an toàn phóng xạ: một số đồng vị có tiết diện chiếm rất lớn ở năng lượng thấp

Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 57

Tương tác của neutron với vật chất

Chiếm neutron và phát ra các hạt proton, alpha

Ví dụ: 10B(n,) (ứng dụng trong điều trị) và 3He(n,p)

(phát hiện neutron)

Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 58

Tương tác của neutron với vật chất

Tán xạ không đàn hồi A(n,n’)A*: thường xảy ra

với hạt nhân nặng

Neutron có năng lượng lớn cỡ MeV: hạt nhân chuyển sang trạng thái kích thích khi tương tác với neutron

Kết quả của tán xạ không đàn hồi: neutron mất phần lớn năng lượng, hạt nhân chuyển về trạng thái cơ bản và phát ra bức xạ thứ cấp (photon gamma)

Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 59

Tương tác của neutron với vật chất: Phản ứng dây chuyền

Hạt nhân nặng tách thành 2 (hoặc > 2) hạt nhân nhỏ

hơn

Giải phóng năng lượng lớn (do năng lượng liên kết

của hạt nhân nhỏ (Z khoảng 100) so với năng

lượng liên kết của hạt nhân lớn)

Các sản phẩm phụ: neutron, photon và các bức xạ

khác

Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 60

Tương tác của neutron với vật chất: Phản ứng dây chuyền

Hạt nhân nặng tách thành 2 (hoặc > 2) hạt nhân nhỏ hơn

Giải phóng năng lượng lớn (do năng lượng liên kết của hạt nhân nhỏ (Z khoảng 100) so với năng lượng liên kết của hạt nhân lớn)

Các hạt nhân quan trọng nhất trong chu trình nhiên liệu hạt nhân (Uranium, Plutonium and Thorium are the most importantfissile nuclides in the nuclear fuel cycle.)

Các sản phẩm phụ: neutron, photon và các bức xạ khác

Trang 11

Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 61

Kỹ thuật xạ trị bằng phản ứng chiếm neutron

được tiêm Bo)

Tổ chức bệnh bị tiêu diệt bởi các tia alpha phát ra

trong phản ứng chiếm neutron 10B(n,)7Li

Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 62

Kỹ thuật xạ trị bằng phản ứng chiếm neutron

Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 63

Tương tác của neutron với vật chất

Chùm neutron khác với các bức xạ ion hóa thông

thường (photon, e, hạt vi mô tích điện)

Tương tác điện từ của neutron rất yếu, chủ yếu là va

chạm với hạt nhân dẫn tới sự hấp thụ, tán xạ hoặc phản

ứng hạt nhân dây chuyền

Sự nguy hiểm của chùm neutron gắn với khả năng

đâm xuyên của chúng và khả năng sinh ra các bức xạ ion

hóa thứ cấp bên trong cơ thể

Che chắn neutron cũng như việc tính toán để bảo vệ

khỏi tác dụng của chúng rất phức tạp

Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 64

Tương tác của bức xạ ion hóa với vật chất

Các hạt vimô tích điện tương tác mạnh và ion hóa trực tiếpCác hạt trung hòa điện ion hóa gián tiếp và xuyên sâu hơn

Sự hấp thụ các bức xạ ion

hóa Liều lượng bức xạ

Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 66

Trang 12

Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 67

Hạt : đơn năng, quỹ đạo trong vật chất - đường thẳng

Khi tương tác, năng lượng của từng hạt  sẽ giảm dần

dọc theo quỹ đạo của nó cho đến khi dừng lại

J0- mật độ chùm tia song song, có cùng năng lượng

xuyên vuông góc với bề mặt của lớp vật chất

x - chiều dày lớp vật chất chùm tia xuyên qua

J - mật độ chùm tia ló sau khi đi qua lớp vật chất

R- quãng chạy của chùm tia trong vật chất

J = Jo nếu x < R

J = 0 nếu x R

Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 68

Hạt có phổ năng liên tục, quỹ đạo của hạt trong vật chất là đường gấp khúc quanh co

Tương tác của tia , tia X với vật chất xảy ra theo quy luật xác suất

-cường độ chùm tia , (hoặc tia X, hoặc tia ) tới

I -cường độ sau khi ra khỏi lớp vật chất

x -chiều dày của bản (tính bằng cm)

trong đó xgọi là hệ số giảm bậc nhất

x

x

e I

Tại x = HVL ta có I = I0/2

Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 70

Định luật suy giảm cường độ tia gamma, X

Chiều dày hấp thụ một nửa, mm (inch)

192

Iridium-44.5 (1.75)

12.7 (0.5)

4.8 (0.19)

3.3 (0.13)

2.8 (0.11)

(2.38)

21.6 (0.85)

12.5 (0.49)

7.9 (0.31) 6.9 (0.27)

Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 71

Định luật suy giảm cường độ tia gamma, X

d = x.- chiều dày khối của bản vật chất, đơn vị g/cm3

d x

e I e I I

=x/- hệ số giảm khối, đơn vị đo: cm2/g

Nguyên nhân suy giảm cường độ tia beta:

sự lệch hướng của hạt khi tương tác với hạt thành

phần của vật chất

sự dừng của hạt  trong vật chất khi năng lượng của

nó giảm xuống bằng năng lượng của chuyển động nhiệt

Hệ số hấp thụ khối phụ thuộc vào năng lượng cực

đại của hạt có trong chùm tia đó

Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 72

Định luật suy giảm cường độ tia gamma, X

d x

e I e I I

= + + 

Các hệ số hấp thụ khối , , , và tỉ lệ các giá trị của , , trong hệ số hấp thụ khối toàn phần phụ thuộc vào năng lượng của photon

Trang 13

Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 73

Định luật hấp thụ tia gamma, X

Năng lượng photon (hf/m 0 c 2 )

Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 74

Định luật hấp thụ tia gamma, X

mô cơ) và năng lượng của bức xạ ion hóa

Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 75

Định luật hấp thụ tia gamma, X

Năng lượng photon (keV) Năng lượng photon (keV)

Hệ số hấp thụ (giảm) tuyến tính và hấp thụ

khối phụ thuộc năng lượng photon

Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 76

Định luật hấp thụ tia gamma, X

Hệ số giảm khối của một số vật liệu

Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 77

So sánh hệ thụ hấp thụ tuyến tính và hệ

số hấp thụ khối

Vật liệu Mật độ Số e/khối lượng Mật độ e  (50keV)  /  (50keV)

(g/cm 3 ) (e/g.10 23 ) (e/cm 3 10 23 ) (1/cm) (cm 2 /g) Không khí

Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 78

Liều lượng bức xạ: liều hấp thụ

lượng vật chất hấp thụ

 Định nghĩa: Liều hấp thụ D là tỉ số giữa năng

chiếu tới và khối lượng  m của nó:

Đơn vị: gray (Gy) = 1 joule/kg

1 rad = 0.01 Gy

m

E D

Trang 14

Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 79

Liều lượng bức xạ: suất liều hấp thụ

Định nghĩa: Suất liều hấp thụ D là tỉ số giữa liều

tia chiếu tới và thời gian  t để có được liều đó.

Đơn vị: gray/s (Gy/s) = 1 joule/kg.s

t

D P

Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 80

Liều lượng bức xạ: liều chiếu

Định nghĩa: Liều chiếu là đại lượng cho biết tổng số điện tích của các ion cùng dấu được tạo ra trong một đơn vị khối lượng không khí ở điều kiện tiêu chuẩn dưới tác dụng của các hạt mang điện sinh ra do tia gamma hoặc tia X tương tác với các nguyên tử, phân tử khí

Áp dụng cho tia X và gamma

Đơn vị: C/kg, Rơnghen (R)

m

Q Dc

Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 81

Liều lượng bức xạ: suất liều chiếu

Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 82

Liều lượng bức xạ: liều tương đương

tương tác với cơ thể sống: khái niệm hệ

Liều tương đương H = Liều hấp thụ D x WR

Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 83

Liều lượng bức xạ: liều tương đương

neutrons (10 keV – 100 keV) 10

neutrons (100 keV – 2 MeV) 20

neutrons (2 meV – 20 MeV) 10

neutrons >2 MeV 5

Bức xạ ion hóa QF (WR)

• QF càng lớn thì LET càng lớn

Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 84

Liều lượng bức xạ: liều hiệu dụng

với tác dụng của bức xạ ion hóa: khái niệm

Ngày đăng: 27/06/2014, 15:20

TỪ KHÓA LIÊN QUAN

🧩 Sản phẩm bạn có thể quan tâm

w