микродозиметрия

МИКРОДОЗИМЕТРИЯ - исследование микроскопич. распределения поглощённой энергии при воздействии ионизирующего излучения на объект (живой или неживой природы) и установление связи между параметрами этого распределения и откликом объекта на его облучение (радиационно - индуцированный эффект). Наблюдаемый радиац. эффект - результат сложных физ., физ--хим. и биохим. процессов, вызванных поглощением энергии в его чувст-вит. структурах. Так, в полупроводниковых приборах чувствит. структурой может быть область r - п-перехо-да, или гетероперехода ,в живом организме - клетка, в клетке- ядро, мембрана, хромосомы, молекула ДНК и т.п. В чувствит. областях возникают первичные "повреждения" (ионизация и возбуждение атомов и молекул, диссоциация молекул, выбивание атомов и ионов из узлов кристаллич. решётки и др.), дающие начало цепочкам превращений, к-рые в конечном счёте приводят к наблюдаемому макроскопич. эффекту. В этих условиях отклик на облучение должен определяться не столько поглощСнной дозой D, сколько распределением поглощённой энергиипо микрообъёмам для разных видов излучения. Осн. величиной в M. является т. н. уд. энергия Z, равная переданной энергиималому объёму вещества, отнесённой к массе т этого объёма: Акты передачи энергии внутри микрообъёма при попадании в него заряж. частицы являются случайными событиями. Вероятностный характер поглощения приводит к флуктуациям Z, к-рые тем значительнее, чем меньше объём (рис. а, б), меньше доза излучения и чем больше линейные потери энергии (ЛПЭ) ионизирующих частиц. Величину флуктуации можно проиллюстрировать на след, примерах: при дозе 10^-2 Гр -излучения отклонение Z от ср. значенияв объёме живой клетки При такой же дозе нейтронного излучения (значительно большие ЛПЭ) флуктуации таковы, что в 9 клетках из 10 Z = 0, а в каждой 10-Й клетке может превышать в 10 раз; в объёме, занимаемом хромосомой (при той же дозе нейтронного излучения), хромосомах из 1000, а в одной из них может превыситьв 1000 раз.

Флуктуации уд. энергии существенны для объёмов с линейными размерами ~ 1 мкм.

Переданная в микрообъём энергия равна разности между суммарной кинетич. энергией всех ионизирующих частиц, попавших в данный микрообъём, и энергией частиц, покинувших его (в сумме с увеличением энергии внутри объёма за счёт ядерных реакций). Cp. энергия по микрообъёмам рассматривается как интегральная доза D в объёме:

Стохастич. аналог ЛПЭ - т. н. линейная энергия где l - ср. длина хорды рассматриваемого микрообъёма (измеряется в КэВ*мкм^-1). Распределение , соответствующее оп-редел. величине поглощённой дозы D, может быть записано в виде. Пусть, напр., гибель клеток при облучении наступает тогда, когда уд. энергия Z в чувствит. объёме клетки превосходит нек-рое критич. значение Z_кр. При этом доля s клеток, выживших после облучения:

В реальном случае, когда вероятность выживания клетки при поглощённой в её чувствит. объёме уд. энергии описывается как

Ф-цияможет быть измерена или вычислена для разных микрообъёмов, а левые части соотношений найдены экспериментально.

M. применяют как для выявления закономерностей биол. действия разл. ионизирующих излучений, так и для оптим. планирования облучения в медицине. Мик-родозиметрич. метод используют также для исследований радиац. повреждений в твердотельной электронике.

Лит.: Иванов В. И., Лысцов В. H., Основы микродозиметрии, M., 1979; Иванов В. И., Лысцов В. H., Губин А. Т., Справочное руководство по микродозикетрии, M., 1986; Микродозиметрия. Доклад 36 MKPE, пер. с англ., M., 1988. В. И. Иванов.

   <<      Предметный указатель      >>