Otázka: Hmota a záření
Předmět: Základy biofyziky
Přidal(a): vnl.xf
Obsah:
- Stavba hmoty
- Ionizující záření
- Vlastnosti ionizujícího záření
- Dozimetr
- Geiger-Mullerova trubice
- Biologické účinky a jejich využití v lékařství
- Ochrana před škodlivými účinky záření
- Škodlivé účinky
- Akutní nemoc z ozáření
Hmota a záření
- 2 skupiny – látka a pole, tyto formy mají dualistický charakter: korpuskulární a vlnový
- látky: soubor elementárních částic (elektrony, nukleony), soubor částic (atomy, molekuly), makroskopické soustavy (pevná tělesa, kapaliny, plyny), vysoce organizované systémy (rostliny a živočichové), kosmická tělesa; mají nenulovou energii a hmotnost, pohybují se pomaleji než c
- pole: elektromagnetické částice fotony, gravitační, jaderné, fotony – 0 hmotnost a nenulová energie a rychlost c
- energie: veličina mající ve fyzice základní význam, skládá se z klidové energie, kinetické energie, potenciální energie podle pole, kde částice je a jaká je její poloha, měří v J, zákon zachování energie
- jádro atomu – tvořeno neutrony a protony, jejich počet udává hmotnostní číslo A, počet protonů udává atomové číslo Z, velmi malé rozměry, má obrovskou hustotu hmoty, hmotnost jádra je ve skutečnosti menší než součet hmotností nukleonů, vzniká hmotnostní defekt a ten představuje celkovou vazebnou energii jádra (stabilita atomu). Čím je větší vazebná energie na 1 nukleon, tím je jádro stabilnější. Malá stabilita jádra se projeví samovolnou přeměnou v jiná jádra za současného vyzáření energie a tím se vyznačují radioaktivní atomy.
- Atomy jejichž jádra nejsou v čase stabilní a samovolně se mění na jádra jiná, jsou atomy radioaktivní. Při této přeměně jader dochází k vyzařování (emisi) částic kvanta elektromagnetického záření nebo k zachycení elektronu z atomu. Snahou radioaktivní přeměny je je dosažení stability atomu. Protože jde o procesy probíhající v jádře atomu, není možné rychlost přeměny jádra ovlivnit, žádným fyzikálním či chemickým procesem
- Je to tok hmotných částic nebo fotonů elektromagnetického záření, které mají schopnost ionizovat atomy prostředí nebo excytovat jejich jádra. Vzniká jako průvodní jev jaderných procesů při nichž se dostává jádro nebo obal do excitovaného stavu a stává se energeticky nestabilním, do stabilního stavu se dostane vyzářením ionizujícího záření.
- Dělení:
- korpuskulární – je charakterizováno el. nábojem, klidovou hmotností a kinetickou energií. Podle hmotnosti se částice dělí na těžké (alfa částice, protony, neutrony) a lehké(elektrony = pozitrony).
- fotonové – má duální charakter (vlastnosti elektromagnetického záření a částic o nulové hmotnosti)
Vlastnosti ionizujícího záření – jsou určeny radionuklidem, který toto záření emituje (vyzařuje). Je to radioaktivním následkem, vysílání záření mění svou chemickou podstatu. Záření vzniká v jádře atomu samovolně. Emisi záření nelze ovlivnit.
Dozimetr – registrace záření, má tvar tužky, nosí se v kapse pláště, je to upravený kondenzátor, nejprve se nabije určitým napětím. jedna elektroda je tvořena vláknovým elektrometrem, který je vyveden ven a krytý čepičkou, druhou tvoří plášť komory. Po nabití se vlákna vychýlí elektrostatickým odpuzováním od svého nosiče, tak aby ukazoval na stupnici na 0-> je připraven k činnosti. Dopadne-li na dozimetr záření, ztrácí systém náboj, což se projeví přibližováním vlákna k nosiči. Změna polohy vlákna se na stupnici odečítá mikroskopem. Tím se zjistí expozice, které byl dozimetr vystaven.
Geiger-Mullerova trubice – detekce záření, je velmi citlivá, lze zjistit i jeden iontový pár, pracuje na podobném principu jako dozimetr, každá ionizující částice, která proletí trubicí, vyvolá ionizaci plynové náplně. Díky vysokému napětí, ke kterému je trubice připojena, jsou ionty plynu značně urychleny a ionizují další částice plynu až vznikne proudový impuls, který registrujeme touto trubicí. Je vhodná k určování radioaktivity látek.
Biologické účinky a jejich využití v lékařství
- při průchodu záření živou hmotou dochází k absorpci záření převážně mechanismem ionizace nebo excitace molekul prostředí.
- dávky záření představují, z hlediska fyzikálního, malé energie však mají na organismus zhoubné účinky.
- dělení:
- přímé – jsou spojeny s absorpcí záření v bílkovinách nebo enzymech. K tomuto způsobu dochází v buňkách s nízkým obsahem vody. Poruší se chemické vazby v živých strukturách organismu. To vede k inaktivaci až rozpadu molekul.
- nepřímé – účinek je zprostředkován produkty ionizace vody. Vznikají volné radikály H+, OH+, které ovlivňují biomolekuly a ty ztrácejí svoje specifické vlastnosti.
- Citlivost organismu na záření je ovlivněna jeho celkovým stavem. Nejcitlivější je lymfatická tkáň, sliznice tenkého střeva, kostní dřeň, pohlavní žlázy, játra, ledviny, oční čočkou
- Buňky jsou vůči záření tím citlivější, čím je jejich aktivita vyšší a čím nižší je stupeň jejich diferenciace.
Ochrana před škodlivými účinky záření:
- alfa záření – 2 protony + 2 neutrony = Heliová jádra, velice malý dolet – 10 cm ve vzduchu, na kůži se pohltí ve svrchních vrstvách pokožky, ochrana – oděv, papír, folie
- beta záření – elektron letící rychlostí světla, dolet ve vzduchu – několik metrů, ve tkáních se pohltí v několika cm vrstvě, ochrana – plexisklo, materiály s nízkým protonovým číslem
- gama záření – elektromagnetické vlnění značné energie, velký dolet ve vzduchu několik km, velká pronikavost hmotou
- Fyzikální ochrana – způsob závisí na čase, stínění, vzdálenosti, dávka klesá s druhou mocninou vzdálenosti, dávka se zvětšuje s časem expozice, mezi zdroj a osobu se umístí materiál jako stínící vrstva
- Biologická ochrana – podávání látek zvyšující radio-rezistenci, bílkoviny, hormony, vitamíny
- Chemická ochrana – podávání radioprotektiv. podávají se před ozářením. Účinná dávka se snižuje na méně než polovinu.
- Při práci v ionizujícím záření se musí dodržovat ochrana pacientů i personálu.
- somatické – projeví se na jedinci
- dědičné – projeví se na potomcích
- stochastické účinky – minimální dávka záření může vyvolat vznik nádorového onemocnění. Čím vyšší je dávka záření, tím vyšší je pravděpodobnost vzniku nádoru.
- nestochastické účinky – akutní nemoc z ozáření, vzniká po jednorázovém velkém zevním ozářením.
- 1-období počátečních příznaků – projeví se do hodin, celková nevolnost, zvracení, slabost, sucho v ústech, bolesti hlavy, průjem. Čím dříve zvrací, tím je prognóza horší.
- 2-období bez klinických příznaků – příznaky skoro vymizí, ustává zvracení, hlava pobolívá, pokud je dlouhé – lepší prognóza, u těžkého ozáření může tato fáze chybět
- 3-plný rozvoj nemoci – týdenní horečky, zvracení, záněty sliznice dutiny ústní, poškození git, kardiovaskulární poruchy, průjem s krví, dehydratace, poškození jater, ledvin, trvá 2-3 týdny nebo +
- 4-rekonvalescence – menší stupeň ozáření – částečné nebo úplné uzdravení, u většiny poškození krvetvorby
Zdroje najdete uvedeny zde:
