Ix bob. Ionlashtiruvchi nurlanishlar va ularning xususiyatlari

Ekspozitsion doza. Ionlashtiruvchi nurlanishlarning havoda ionlashtirish effektiga qarab dozani harakterlashda rentgen yoki gamma-nurlanishning ekspozitsion dozasi tushunchasidan foydalaniladi. Ekspozitsion doza rentgen yoki gamma-nurlarning miqdoriy xarakteristikasidir. Ekspozitsion doza bu nurlanishlarning ionlashtirish ta’siriga asoslangan kattalikdir. Ekspozitsion doza havoning birlik hajmida xosil bo‘lgan bir jinsli ionlarning yig‘indi elektr zaryadiga teng. Ekspozitsion doza birligi sifatida Kulon/kg (Kl/kg) qabul qilingan.

Kulon/kg birlik – rentgen yoki gamma-nurlarning 1 kg quruq havoda hosil qilgan ionlar juftining har biri 1 kl elektr zaryadini tashiydi. Ekspozitsion dozaning sistemaga kirmaydigan birligi sifatida rentgen () qabul qilingan.

Rentgen – gamma-nurlarning shunday dozasiki, bu nurlar normal sharoitda 0,00129 g (1 sm³) havodan o‘tganda xosil qilgan ionlar juftining har biri 1SGSE ga teng bo‘lgan har xil ishorali elektr zaryadini tashiydi.

Nurlanishning 1R dozasiga to‘g‘ri keladigan zaryad miqdori  ga teng. Bunda -ionlar soni, -ion zaryadi, . Zaryadning bir elektrostatik birligini hosil qilish uchun quyidagi ionlar soni hosil bo‘lishi kerak bo‘ladi.



 energiyaning bir marta ionlashtirishida 1 R ekspozitsion dozasi quyidagicha hisoblanadi:

;

yoki

1g havo uchun xisoblangan 1R ekspozitsion dozaga quyidagi kattaliklar to‘g‘ri keladi:

 ;

SHunday qilib, 1R ga teng ekspozitsion doza hosil qilish uchun 1 sm³ havoni ionlashtirishda sarflangan energiya quyidagicha bo‘lishi lozim:

 va  kattaliklar rentgenning energetik ekvivalentlari deyiladi. Radlarda ifodalangan nurlanishning yutilgan dozasi va rentgen hamda gamma-nurlanishlarning rentgenlarda ifodalangan ekspozitsion dozasi orasida havo uchun quyidagi munosabat mavjud:

(3)

Nurlanishning yutilgan va ekspozitsion dozalarining vaqt birligiga nisbati yutilgan va ekspozitsion dozaning quvvati deyiladi.

Agar radionuklidni xarakterlovchi ionizatsion gamma doimiylik ma’lum bo‘lsa, gamma-nurlanishning ekspozitsion doza quvvatini aniqlash mumkin bo‘ladi.

Gamma-nurlanuvchi radionuklidning ionizatsion gamma-doimiyligi va berilgan izotopning ionizatsion gamma doimiyligi – bu ekspozitsion doza quvvati bo‘lib, Rentgen/soat (R/s) birlikda o‘lchanadi. Bunday doza quvvati aktivligi 1 mKi bo‘lgan nuqtaviy radionuklidning 1 sm masofada hosil qilgan ekspozitsion doza quvvatidir. YA’ni:

 (4)

(4) – formulada  - ionizatsion gamma doimiylik  - ning birligidir. Radionuklidning ionizatsion gamma doimiyligi  harfi bilan belgilanadi.  - ekspozitsion doza quvvati, Rentgen/soat birlikda. -aktivlik, mKi larda, -masofa sm larda o‘lchanadi. Istalgan radionuklid gamma-nurlanishning ionizatsion ta’siri radiy etalon manbaining ionizatsion ta’siri bilan bir xil o‘lchash sharoitida taqqoslanib baholanadi va radiyning milligramm – ekvivalentlarida (mgekv Rad.) ifodalanadi.

1 mg (1mKi Ra) hosil qiladigan ekspozitsion doza quvvatiga teng bo‘lgan gamma-nurlanish ekspozitsion dozasi bir xil o‘lchash sharoitida doza quvvatini hosil qiladigan istalgan radionuklidning aktivligi radiyning milligramm ekvivalenti deyiladi.

Gamma-nurlanuvchi istalgan radionuklidning gamma-ekvivalenti quyidagi munosabatdan aniqlanishi mumkin:

 (5)

-istalgan radionuklidning ionizatsion gamma doimiyligi;

-berilgan x-radionuklidning aktivligi, mKi birlikda;

-aktivlik, mg-ekv Ra larda.

Nurlanishlarning biologik namunalarga ta’sirini aniqlashda nurlanayotgan namuna (organizm) tomonidan yutilgan energiya miqdori muhim ahamiyatga ega.

Mavjud bo‘lgan dozimetrik asboblar yutilgan dozani emas, balki berilgan nurlanishlarning havoni ionlashtirish ta’siriga qarab nurlanish dozasini o‘lchaydi. SHuning uchun insonlarni nurlanishlardan himoya qilish, hisoblashlar yutilgan dozani emas, balki nurlanishning ionlashtiruvchi ta’sirini ko‘rsatuvchi dozasini aniqlash asosida bajariladi.

Oddiy sharoitda gazlarning o‘tkazuvchanligi past, umuman gazlar izolyatorlar hisoblanadi. Gazlarga zaryadlangan zarralar tushsa, zarralar gaz atomlari va molekulalari bilan ta’sirlashadi va o‘z energiyasini gaz atomlarini ionlashtirishga va uyg‘otishga sarflaydi. Energiyani yutgan gaz atomlari elektron qobiqlardan bir yoki bir necha elektronlarni ajralib chiqadi. Elektronini yo‘qotgan atomning o‘zi musbat zaryadlangan ionga aylanadi. Bunda ion va elektronlar hosil bo‘ladi, bu jarayon gazning birlamchi ionlashishi deyiladi. Zaryad tashuvchi ion va elektronlar hosil bo‘lishi bilan gazning o‘tkazuvchanligi ortadi.

Birinchi ta’sirlashishda atomdan urib chiqarilgan (ajralgan) elektron ham ma’lum bir energiyaga ega bo‘ladi va atomlar bilan ta’sirlashib (to‘qnashib) yana yangi ionlarni hosil qiladi. Bunday jarayon ikkilamchi ionlashish deyiladi.

Elektronlar moddadan o‘tganda modda atomlari bilan ko‘p marta to‘qnashib, o‘z energiyasini modda atomlarini ionlashtirishga sarflaydi. Bu esa ionlashish zichligini oshiradi. Energiyasini yo‘qotgan elektron erkin elektronga aylanadi, yoki biror neytral atomga “YOpishib” oladi. Bunda manfiy zaryadlangan ion hosil bo‘ladi.

Elektronlarning moddaga qancha chuqurlikda ta’sir qilishi ularning energiyasiga bog‘liq. SHunday qilib ionlashtiruvchi nurlanishlar moddadan o‘tganda energiyasi asosan moddani ionlashtirishga sarflanadi. Birlik masofada ionlashtiruvchi nurlanishning hosil qiladigan ionlar juftining soni solishtirma ionlashtirish deyiladi. Ionlashtiruvchi nurlanishning bir juft ion hosil qilish uchun sarflagan o‘rtacha energiyasi o‘rtacha ionlashtirish ishi deyiladi.

Zaryadlangan zarra o‘z harakatiga bog‘liq ravishda energiyasini yo‘qotadi. Zarraning harakati boshlangan joyidan qandaydir masofada uning tezligi modda atomi va molekulalarining issiqlik harakati tezligiga teng bo‘ladi. Zarraning harakati boshlangan joyidan uning ortiqcha energiyasining yo‘qotilishigacha o‘tgan masofasi chopish uzunligi deyiladi.

Demak ionlashtiruvchi nurlanishlarning moddaga ta’siri moddani ionlashtirishga va atom hamda molekulalarning uyg‘onishiga olib keladi.

Zaryadlangan zarralar suyuq moddalardan (kishi organizmini ham suyuq modda deyish mumkin) o‘tganda, ikkilamchi elektronlarning yo‘qotgan energiyasi atomlarni ionlashtirishga va uyg‘otishga deyarli teng taqsimlanadi. Xozirgi vaqtda ionlashtiruvchi nurlanishlarning biologik ta’siri to‘liq ravishda modda atomlarini ionlashtirish orqali bo‘lishi aniqlangan. Nurlanishlar dozasini o‘lchaydigan usullar ionlashtiruvchi nurlanishlarning gazda (masalan havoda) hosil qilgan ionlashtirishini o‘lchashga asoslangan. Ionlashtirish tibbiyot radiologiyasida asosiy kattalik hisoblanadi. Tarkibi N₂-75%, O₂-23%, CO₂-0,05%, Ar, Ne, Xe, Kr, H₂O-1,85% gazlar aralashmasidan iborat bo‘lgan havo va kishi tanasining yumshoq moddasi kichik atom massali elementlardan iborat. SHuning uchun havo, suv, kishilarning atom massalari juda oz farq qiladi. Ionlashtiruvchi nurlanishlarning havoning birlik massasida yutilishi suv va yumshoq moddalarning birlik massasida yutilishidek bo‘ladi. Havoning ionlashish darajasini ionizatsion kamerada aniq o‘lchash mumkin. Hozirgi vaqtda kishi organizmining ayrim organlarining (buyrak, jigar, oshqozon va b.) ionlashishini o‘lchash mumkin bo‘lgan plastmassali va suyuq csintillyatorlar yaratilgan.

𝛼-zarralar zichligi katta bo‘lgan ionlashishni xosil qiladi. SHuning uchun 𝛼-zarralarning organizmga zararli (jarohatlash) ta’siri kuchli. 𝛽-zarralar 𝛼-zarralarga qaraganda zichligi kichik bo‘lgan ionlashishni hosil qiladi. 𝛾-nurlar organizm yutgan energiyasiga teng ionlashishni hosil qiladi.

Gamma va rentgen nurlarining o‘rtacha solishtirma ionlashtirishi 1 mkm masofada 10 juft ionni, neytronlar esa 3000 juft ionni tashkil qiladi.

YAdroviy nurlanishlarni o‘lchashga mo‘ljallangan gaz razryadli schyotchiklar zaryadli zarralar ta’sirida gaz atom va molekulalarning ionlashishiga asoslangan. Bunday schyotchiklar chiqishida ionlashishdan vujudga keladigan ionizatsion tok hosil qiladigan elektr impulsi o‘lchanadi.

SHunday qilib, zaryadlangan zarralar o‘z energiyasini asosan modda atomlarini ionlashtirishga sarflaydi. SHuning uchun bu jarayonda zarraning energiya yo‘qotishi ionizatsion energiya yo‘qotish deyiladi. Zarraning birlik uzunligiga teng bo‘lgan masofada yo‘qotgan energiyasi solishtirma ionizatsion energiya yo‘qotish deyiladi.

2.