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电磁辐射和粒子辐射可分为两大类

来源: 2020/4/28 14:54:07      点击:
电磁辐射和粒子辐射可分为两大类
即电磁辅射和粒子辐射,所调电磁辐射:实质上是电品出 温电场题场的交医变化而产生,以波的形式移动有效地传递能批我济准,另一类是粒子辐射,是些高速运 动的粒子,通过消耗自己的动能把能量传递给其他物质。

1)电磁辐射

电磁辐射是一种看不见、摸不着的特殊形 态存在的物质,它以电磁波的形武式在空间向四周辐射传播具有波的一切特性,仅有能量而无静止质量。电磁辐射可以按照频率和波长进行分类,从低频到高频依次为无线电波、微波、红外线、可见光、紫外光、X射线和Y射线等。仅波长在380~780 nm的电磁辐射是人眼可见的,称为可见光。

电磁辐射的波速相同,所有的电磁辐射在真空中均以相同的速度(3X10m/s)传播,在高密度的介质中传播速度会减小,但在空气中传播速度的减小可忽略不计。电磁辐射的能量(E)与辐射的波长(A)有关,E oc 1/A,而辐射的穿透能力是由光子能量决定的,能量越高,辐射穿透性越大。因此,辐射的波长越短能量越高穿透性越大。使原子电离需要克服的电子束缚能一般在几到几十电子伏(eV),能量水平在12 eV以下的电磁辐射不足以引起生物体电离,称为非电离辐射(nonionizing radation),如紫外线、可见光线、红外线、射翔政徽光等:而当能量水平达到12 eV以上时,对物体有电离作用,可导致机体的严重损伤,这类电磁辐射称为电离辐射(onizing radiation), 如x射线、Y射线等。

从本质上来说,X射线和Y射线均由光子组成,在电磁辐射能谱申所占的范围基本是相同的,仅能从其来源加以区分。x射线来自核外电子的相互作用,而y射线则来自核衰变,当不稳定的核分裂或衰变,变成稳定的核时,多尔的能量以Y射线方式放出。

2)粒子辐射

粒子辐射是指组成物质的一些基本粒子,或由这些基本粒子构成的原子核,既有运动能量又有静止质量,可通过消耗自己的动能把能量传递给其他物质。粒子的能量Er - mv?。主要的粒子辐射有电子、a粒子、中子、质子、负T介子和带电重离子等。

(1)电子:是带有一个最小单位负电荷的粒子,包括放射性核素核转变时释放的B射线(电子或正电子)及电子加速器产生的能量接近单一的电子束。B粒子是一种高速运动的电子,体积比a粒子小得多,穿透能力则比a粒子强,高能电子主要在组织深部产生电离作用。

(2) a粒子:是氦原子核,由2个带正电荷的质子和2个不带电的中子组成。a粒子质量较大,又带两个正电荷,因此,a粒子的电离能力强,能量-一般在4~8MeV;但穿透能力弱,皮肤或一-张纸即能阻挡a粒子,在空气中的射程仅为2.5~7.5 cm。因此,a粒子外照射对机体不会产生严重危害,但发射a粒子的放射性核素进人体内时,造成的损伤较大。

(3) 中子:是质量为1. 009原子质量单位的不带电粒子。由于不带电荷,它把能量传递给物质的主要方式是和原子核相互作用,与核作用的概率取决于中子的能量。中子主要来源于核辐射,或加速粒子在靶物质中发生的核反应、重核裂变和轻核聚变。能产生中子的物质或辐射装置称为中子放射源,常用的中子放射源有放射性核素中子源、加速器中子源和反应堆中子源。放射性核素中子源是利用一些放射性核素衰变时产生的a或高能y射线与某些轻元素(如Be,B,F等)作用,通过(a, n)或(Y,n)反应产生中子;或某些重元素(如*CD)自发裂变产生中子。与质量和能量相同的带电粒子相比,中子的穿透能力较大。

(4) 质子:是氢原子核H,带正电荷,其质量约为电子的2 000倍。在宇宙射线中含有较大比例的质子。

(5)n介子:是大小介于电子和质子之间,带正电或负电的粒子,或者中性粒子。其中,负T介子与放射生物学关系较密切,可由高能质子流轰击重金属靶产生,当其能量为40~90 MeV时,它们在组织中的射程可达6~ 13 cm,通过调节人射能城可控制其人射深度。由于它在介质中具有特定的吸收方武,它们对正常组织的损伤效应小,可望适用于临床肿瘤放射治疗。

(6)重离子:是指比a粒子重的离子,如氨碳硼氛氩等原子被剥掉或部分剥掉外围电子后的带正电荷的原子核。在高层航空和空间探索的外部辐射场中会碰到重离子。此外,由于重离子具有高LET和尖布拉格峰(Braggpeak)等特殊性质,重离子疗法的研究与应用受到了人们关注,在临床放射治疗中有较好的展望前景。重离子在人体中的能量衰减,起初不大,后又快速上升形成一个峰值(布拉格峰,Bragg peak),然后急速下降到零。由于Bragg峰具有的优良剂量分布,使重离子束的能量可集中在癌细胞处释放,肿瘤病灶处受到最大的照射剂量,肿瘤前的正常细胞只受到1/3~1/2的峰值剂量,肿瘤后部的正常细胞基本上不受到任何伤害。但由于重离子疗法需将碳离子加速至几十亿电子伏时才具有临床用途,因此对于设施的要求极高。