Галицкий Э.А. Радиобиология

Подождите немного. Документ загружается.

íèÿ, ïðèâîäÿùèå ðàçëè÷íûå îáúåêòû ê ãèáåëè, îòëè÷àþòñÿ â

î÷åíü øèðîêèõ ïðåäåëàõ, äàæå íà íåñêîëüêî ïîðÿäêîâ. Èíûìè

ñëîâàìè, êàæäîìó áèîëîãè÷åñêîìó âèäó ñâîéñòâåííà ñâîÿ ìåðà

÷óâñòâèòåëüíîñòè ê äåéñòâèþ èîíèçèðóþùåé ðàäèàöèè, ñâîÿ

ðàäèî÷óâñòâèòåëüíîñòü.

Â êà÷åñòâå ïðèìåðà êðàéíå íèçêîé ðàäèî÷óâñòâèòåëüíî-

ñòè ìîæíî ïðèâåñòè áàêòåðèè, îáíàðóæåííûå â êàíàëå ÿäåð-

íîãî ðåàêòîðà. Â ýòèõ óñëîâèÿõ áàêòåðèè íå òîëüêî íå ïîãèáà-

ëè, íî æèëè è ðàçìíîæàëèñü, ïî÷åìó è áûëè íàçâàíû

Ìicroñîññès radiodurens  ìèêðîêîêê ðàäèî-ðåçèñòåíòíûé.

Ñòåïåíü ðàäèî÷óâñòâèòåëüíîñòè ñèëüíî âàðüèðóåò è â

ïðåäåëàõ îäíîãî âèäà  èíäèâèäóàëüíàÿ ðàäèî÷óâñòâèòåëü-

íîñòü, à äëÿ îïðåäåëåííîãî èíäèâèäóóìà çàâèñèò òàêæå îò

âîçðàñòà è ïîëà. Êðîìå òîãî, äàæå â îäíîì îðãàíèçìå ðàçëè÷-

íûå êëåòêè è òêàíè çíà÷èòåëüíî ðàçëè÷àþòñÿ ïî ðàäèî÷óâ-

ñòâèòåëüíîñòè, è íàðÿäó ñ ÷óâñòâèòåëüíûìè (êðîâåòâîðíàÿ ñè-

ñòåìà, ýïèòåëèé ñëèçèñòîé òîíêîãî êèøå÷íèêà) èìåþòñÿ óñ-

òîé÷èâûå òêàíè (ìûøå÷íàÿ, íåðâíàÿ, êîñòíàÿ), êîòîðûå

ïðèíÿòî íàçûâàòü ðàäèîðåçèñòåíòíûìè. Âïðî÷åì, äåëåíèå

òêàíåé íà ðàäèî÷óâñòâèòåëüíûå è ðàäèîðåçèñòåíòíûå âåñü-

ìà óñëîâíî, òàê êàê çàâèñèò îò èçáðàííîãî êðèòåðèÿ. Äàëåå

áóäåò ïîêàçàíî, ÷òî òêàíè, îòíîñÿùèåñÿ ê ðàäèîðåçèñòåíòíûì

ïî íåïîñðåäñòâåííûì ëó÷åâûì ðåàêöèÿì, îêàçûâàþòñÿ âåñü-

ìà ðàäèî÷óâñòâèòåëüíûìè ïî îòäàëåííûì ïîñëåäñòâèÿì.

Ïðîáëåìà ðàäèî÷óâñòâèòåëüíîñòè çàíèìàåò öåíòðàëüíîå

ìåñòî â ðàäèîáèîëîãèè, èáî ïîçíàíèå ïðèðîäû åñòåñòâåííîé

ðàäèî÷óâñòâèòåëüíîñòè è ìåõàíèçìîâ åå ðåãóëÿöèè èìååò íå

òîëüêî îãðîìíîå òåîðåòè÷åñêîå çíà÷åíèå â îáùåáèîëîãè÷åñêîì

ïëàíå, íî è ñóëèò íàèáîëåå âàæíûå ïðàêòè÷åñêèå ðåçóëüòàòû

(îðèåíòèðóåò íà âîçìîæíîñòü èñêóññòâåííîãî óïðàâëåíèÿ ëó÷å-

âûìè ðåàêöèÿìè òêàíåé  èõ îñëàáëåíèÿ â ñëó÷àå çàùèòû îðãà-

íèçìà, èëè óñèëåíèÿ  ïðè îáëó÷åíèè çëîêà÷åñòâåííûõ îïóõî-

ëåé, èíàêòèâàöèè áàêòåðèé è ò.ä.). Ïîýòîìó èíòåðïðåòàöèÿ ñà-

ìîãî òåðìèíà «ðàäèî÷óâñòâèòåëüíîñòü» äîëæíà áûòü

ïðåäåëüíî ÷åòêîé. Ê ñîæàëåíèþ, â ëèòåðàòóðå ÷àñòî âñòðå÷àþò-

ñÿ ïðîòèâîðå÷èâûå òîëêîâàíèÿ ýòîãî ïîíÿòèÿ, ÷òî ïðèâîäèò ê

òåðìèíîëîãè÷åñêîé ïóòàíèöå è ÿâëÿåòñÿ ïðè÷èíîé íåïðàâèëü-

íîé òðàêòîâêè ðåçóëüòàòîâ ýêñïåðèìåíòàëüíûõ èññëåäîâàíèé.

Íàïðèìåð, äîâîëüíî ðàñïðîñòðàíåíà ðåêîìåíäàöèÿ ðàç-

ëè÷àòü ïîíÿòèÿ ðàäèî÷óâñòâèòåëüíîñòü è ðàäèîïîðàæàå-

ìîñòü, îòðàæàþùèå ÿêîáû ðàçíûå áèîëîãè÷åñêèå ÿâëåíèÿ.

Ñëåäóåò ïîìíèòü, ÷òî åñòåñòâîèñïûòàòåëü (ýòî îñîáåííî âàæ-

íî äëÿ ìîëîäûõ èññëåäîâàòåëåé) äîëæåí ñòðåìèòüñÿ, íàñêîëü-

êî âîçìîæíî, óïðîùàòü ïîíèìàíèå ëþáîãî ÿâëåíèÿ ïðèðîäû.

Â ïîëíîé ìåðå ýòî îòíîñèòñÿ è ê òàêîìó ñëîæíîìó èíòåãðàëü-

íîìó ïîíÿòèþ, êàê ðàäèî÷óâñòâèòåëüíîñòü, êîòîðóþ ñëåäóåò

îäíîçíà÷íî ïîíèìàòü êàê ñèíîíèì ïîðàæàåìîñòè èçó÷àå-

ìûõ îáúåêòîâ. Àëüòåðíàòèâîé ñëóæèò ïîíÿòèå ðàäèîóñòîé-

÷èâîñòè, èëè ðàäèîðåçèñòåíòíîñòè.

Î÷åâèäíî, ÷òî ðàäèî÷óâñòâèòåëüíîñòü ìîæíî ðàññìàò-

ðèâàòü êàê ïðèìåð ìíîãî÷èñëåííûõ ðåàêöèé áèîñèñòåìû íà

âîçäåéñòâèå ðàçíûõ âíåøíèõ àãåíòîâ, â äàííîì ñëó÷àå  íà

èçëó÷åíèå. Îòñþäà âïîëíå ëîãè÷íî õàðàêòåðèçîâàòü ðàäèî-

÷óâñòâèòåëüíîñòü ëþáîé ðåãèñòðèðóåìîé ðåàêöèåé, âíå çà-

âèñèìîñòè îò åå çíà÷åíèÿ äëÿ æèçíåñïîñîáíîñòè îáúåêòà. Íî

òîãäà è ñðàâíåíèå ðàçëè÷íûõ îáúåêòîâ ñëåäóåò ïðîèçâîäèòü

ïî ñòåïåíè ïðîÿâëåíèÿ äàííîé ðåàêöèè. Ìåæäó òåì ìíîãèå

ëó÷åâûå ðåàêöèè ñòðîãî ñïåöèôè÷íû äëÿ îïðåäåëåííûõ

îáúåêòîâ (â ÷àñòíîñòè, äëÿ îïðåäåëåííûõ òêàíåé è ñèñòåì) è

îòñóòñòâóþò ó äðóãèõ.

Íàïðèìåð, òàêàÿ óíèâåðñàëüíàÿ ðåàêöèÿ êëåòîê íà îáëó-

÷åíèå, êàê çàäåðæêà äåëåíèÿ, ëåãêî âûÿâëÿåòñÿ â àêòèâíî ïðî-

ëèôåðèðóþùèõ òêàíÿõ è, ïî ïîíÿòíûì ïðè÷èíàì, íå ìîæåò

áûòü îáíàðóæåíà â òêàíÿõ, ãäå êëåòî÷íîå äåëåíèå âûðàæåíî

ñëàáî èëè îòñóòñòâóåò.

Â ðàâíîé ñòåïåíè íå ìîãóò ñëóæèòü ñðàâíèòåëüíûìè

ïîêàçàòåëÿìè ðàäèî÷óâñòâèòåëüíîñòè ìíîãî÷èñëåííûå ôóí-

êöèîíàëüíûå ðåàêöèè, ÿâëÿþùèåñÿ ïðîÿâëåíèåì âûñîêîäèô-

ôåðåíöèðîâàííûõ ñâîéñòâ îïðåäåëåííûõ òêàíåé, îðãàíîâ èëè

ñèñòåì. Ê èõ ÷èñëó îòíîñÿòñÿ àêòèâàöèÿ è èíãèáèðîâàíèå

ñïåöèôè÷åñêîãî ìåòàáîëèçìà, ïðîäóêöèÿ îïðåäåëåííûõ ôåð-

ìåíòîâ, ãîðìîíîâ è äðóãèõ áèîëîãè÷åñêèõ âåùåñòâ.

Èòàê, ïðè ñðàâíåíèè ðàäèî÷óâñòâèòåëüíîñòè íåîáõîäè-

ìî èñïîëüçîâàòü àäåêâàòíûå ìåòîäû è êðèòåðèè. Íåñîáëþäå-

íèå ýòîãî óñëîâèÿ è âåäåò ê óïîìÿíóòîé âûøå òåðìèíîëîãè-

÷åñêîé ïóòàíèöå.

Íàèáîëåå ÿðêî íåïðàâîìåðíîñòü èñïîëüçîâàíèÿ ñïåöè-

ôè÷åñêèõ ðåàêöèé â êà÷åñòâå êðèòåðèÿ îöåíêè èñõîäíîé è îñî-

áåííî ñðàâíèòåëüíîé ðàäèî÷óâñòâèòåëüíîñòè ìîæíî ïðîäå-

ìîíñòðèðîâàòü íà ïðèìåðå öåíòðàëüíîé íåðâíîé ñèñòåìû

(ÖÍÑ). Â ýòîì ñëó÷àå ÷àñòî ðåãèñòðèðóþò èçìåíåíèå ýëåêò-

ðîýíöåôàëîãðàììû èëè óñëîâíî-ðåôëåêòîðíîé äåÿòåëüíîñòè

ïîä âëèÿíèåì îáëó÷åíèÿ, ò.å. ïîêàçàòåëåé, ïðèñóùèõ òîëüêî

ÖÍÑ è îòðàæàþùèõ êðàéíå ñïåöèôè÷åñêèå ÷åðòû åå ôóíêöè-

îíàëüíîé äåÿòåëüíîñòè. Ìåæäó òåì èìåííî ïðåõîäÿùèå èç-

ìåíåíèÿ ýòèõ æèçíåííî ìàëîçíà÷àùèõ ïîêàçàòåëåé, íàáëþ-

äàþùèåñÿ óæå ïðè âåñüìà ìàëûõ äîçàõ èçëó÷åíèÿ, è îòñóò-

ñòâèå ïîðàæåíèÿ ìîðôîëîãè÷åñêèõ ñòðóêòóð ìîçãà ïðè î÷åíü

âûñîêèõ äîçàõ ÿâëÿþòñÿ îñíîâàíèåì äëÿ ðàññóæäåíèé î òîì,

÷òî îäíà è òà æå ñèñòåìà ìîæåò áûòü âûñîêîðàäèî÷óâñòâè-

òåëüíîé è â òî æå âðåìÿ îòëè÷àòüñÿ ìàëîé ïîðàæàåìîñòüþ.

Ëåãêî âèäåòü, ÷òî â ýòîì ñëó÷àå ñìåøèâàþò äâà ïîíÿòèÿ: ïðå-

õîäÿùèå ôóíêöèîíàëüíûå ðåàêöèè, õàðàêòåðèçóþùèå âûñîêóþ

ðåàêòèâíîñòü ÖÍÑ,  ñâîéñòâî, ïðèñóùåå åé è çàêðåïëåííîå

ýâîëþöèåé â ñâÿçè ñ íåîáõîäèìîñòüþ ðåàãèðîâàòü íà ëþáûå

èçìåíåíèÿ âíåøíåé ñðåäû, è, íàïðîòèâ, íèçêóþ ÷óâñòâèòåëü-

íîñòü ê ïîðàæàþùåìó äåéñòâèþ ðàäèàöèè.

Íåîáõîäèìîñòü êîððåêòíûõ ïîäõîäîâ ê ñïîñîáàì îöåíêè

ðàäèî÷óâñòâèòåëüíîñòè ìîæåò áûòü ïðîèëëþñòðèðîâàíà è íà

ïðèìåðå ñàìîé ýëåìåíòàðíîé áèîëîãè÷åñêîé åäèíèöû  êëåò-

êè. Äëÿ êëåòêè, êàê ýòî áóäåò âèäíî èç ïîñëåäóþùåãî èçëîæå-

íèÿ, ìîæíî ëåãêî çàðåãèñòðèðîâàòü è êîëè÷åñòâåííî îõàðàê-

òåðèçîâàòü ñàìûå ðàçëè÷íûå ëåòàëüíûå è íåëåòàëüíûå ðåàê-

öèè íà îáëó÷åíèå, âûÿâëÿåìûå áèîõèìè÷åñêèìè,

ìîðôîëîãè÷åñêèìè, áèîôèçè÷åñêèìè è ñïåöèàëüíûìè ðàäèî-

áèîëîãè÷åñêèìè ìåòîäàìè èññëåäîâàíèÿ. Îäíàêî äàæå íà

ýòîì óðîâíå ïðè ñðàâíåíèè ðàäèî÷óâñòâèòåëüíîñòè äâóõ ðàç-

ëè÷íûõ êëåòî÷íûõ ïîïóëÿöèé ñëåäóåò ñòðîãî ñîáëþäàòü ïðèí-

öèï èñïîëüçîâàíèÿ àäåêâàòíûõ êðèòåðèåâ îöåíêè, òàê êàê ðàç-

ëè÷èÿ â ÷óâñòâèòåëüíîñòè, íàïðèìåð, îòäåëüíûõ ñòàäèé êëå-

òî÷íîãî öèêëà ïî ðàçíûì ïîêàçàòåëÿì ìîãóò íå òîëüêî íå

ñîâïàäàòü ïî âåëè÷èíå, íî è õàðàêòåðèçîâàòüñÿ îáðàòíûìè

îòíîøåíèÿìè. Ñëåäîâàòåëüíî, âîçìîæíà ðåàëüíàÿ ñèòóàöèÿ,

êîãäà â çàâèñèìîñòè îò êðèòåðèÿ îäíà è òà æå ñòàäèÿ (ôàçà)

öèêëà ìîæåò áûòü êàê íàèáîëåå ÷óâñòâèòåëüíîé, òàê è íàèáî-

ëåå ðåçèñòåíòíîé.

Âîçâðàùàÿñü ê íàèáîëåå îáùåé èíòåðïðåòàöèè ïîíÿòèÿ

ðàäèî÷óâñòâèòåëüíîñòè ñ ó÷åòîì ðàññìîòðåííûõ ïðèìåðîâ,

ïðåäñòàâëÿåòñÿ âïîëíå ïðèåìëåìûì â êà÷åñòâå åå ìåðèëà èñ-

ïîëüçîâàòü âåëè÷èíó, îáðàòíóþ îòíîøåíèþ äîç èîíèçèðóþ-

ùåãî èçëó÷åíèÿ, âûçûâàþùèõ êîëè÷åñòâåííî ðàâíûå ñïåöè-

ôè÷åñêèå ýôôåêòû (îäíîãî òèïà) â ñðàâíèâàåìûõ ñèñòåìàõ. Ê

ýòîìó ñëåäóåò ëèøü äîáàâèòü, ÷òî îáÿçàòåëüíûì òðåáîâàíèåì

ê èñïîëüçóåìîìó êðèòåðèþ ÿâëÿåòñÿ åãî ñòðîãàÿ êîëè÷åñòâåí-

íàÿ çàâèñèìîñòü îò äîçû èçëó÷åíèÿ.

Ïðèìåíèòåëüíî ê àáñîëþòíîìó áîëüøèíñòâó ðàäèîáè-

îëîãè÷åñêèõ çàäà÷ â êà÷åñòâå òàêîãî èíòåãðàëüíîãî êðèòåðèÿ

ðàäèî÷óâñòâèòåëüíîñòè îáû÷íî èñïîëüçóþò ëèáî íåïîñðåä-

ñòâåííî èçìåíåíèå âûæèâàåìîñòè èçó÷àåìûõ îáúåêòîâ â ðå-

çóëüòàòå îáëó÷åíèÿ â îïðåäåëåííûõ äîçàõ, ëèáî òàêèå êîëè-

÷åñòâåííûå ïîêàçàòåëè ïîðàæåíèÿ, êîòîðûå â äàííîì äèà-

ïàçîíå äîç îäíîçíà÷íî ñâÿçàíû îïðåäåëåííûì ñîîòíîøåíèåì

ñ âûæèâàåìîñòüþ. Íàèáîëåå ÷àñòî ñ ýòîé öåëüþ èñïîëüçó-

þò òàê íàçûâàåìóþ âåëè÷èíó ËÄ

 ëåòàëüíóþ äîçó, îáëó-

÷åíèå â êîòîðîé âûçûâàåò 50%-íóþ ãèáåëü áèîîáúåêòîâ. Âå-

ëè÷èíû ËÄ

â ïðèðîäå ðàçëè÷àþòñÿ äîâîëüíî çíà÷èòåëüíî

äàæå â ïðåäåëàõ îäíîãî âèäà. Íèæå ïðåäñòàâëåíû äàííûå

ðàçíûõ àâòîðîâ î ðàäèî÷óâñòâèòåëüíîñòè ðàçëè÷íûõ îáúåê-

òîâ ê äîçàì

-èçëó÷åíèÿ, âûçûâàþùèì 50%-íóþ ñìåðòíîñòü

(òàáë. 1).

Òàáëèöà 1.

Áèîëîãè÷åñêèé âèä Äîçà, Ãð Áèîëîãè÷åñêèé âèä Äîçà, Ãð

Îâöà 1,5—2,5 Ïòèöû 8,0—20,0

Îñåë 2,0—3,8 Ðûáû 8,0—20,0

Ñîáàêà 2,5—3,0 Êðîëèê 9,0—10,0

×åëîâåê 2,5— 3,5 Õîìÿê 9,0—10,0

Îáåçüÿíû (ðàçíûõ âèäîâ) 2,5—6,0 Çìåè 80,0–—200,

Íàñåêîìûå 10,0—100,0

Ìûøè ðàçíûõ ëèíèé 6,0—15,0 Ðàñòåíèÿ 10,0—1500,

Êðûñû ðàçíûõ ëèíèé 7,0—9,0

Â ÷åì æå ïðè÷èíà òàêîãî ðàçíîîáðàçèÿ? Êàêîâû ìåõàíèç-

ìû, îïðåäåëÿþùèå åñòåñòâåííóþ ðàäèî÷óâñòâèòåëüíîñòü áèî-

ëîãè÷åñêèõ îáúåêòîâ? Îäíîçíà÷íî îòâåòèòü íà ýòîò âàæíåé-

øèé âîïðîñ ðàäèîáèîëîãèè ïîêà íå óäàëîñü, õîòÿ ìíîãèå åãî

àñïåêòû èçó÷åíû â äîñòàòî÷íîé ñòåïåíè.

ÐÅÍÒÃÅÍÎÂÑÊÎÅ ÈÇËÓ×ÅÍÈÅ:

ÕÀÐÀÊÒÅÐÈÑÒÈ×ÅÑÊÎÅ È ÒÎÐÌÎÇÍÎÅ. ÎÑÍÎÂÍÛÅ

ÑÂÎÉÑÒÂÀ È ÕÀÐÀÊÒÅÐÈÑÒÈÊÈ ÈÇËÓ×ÅÍÈß

Âèëüãåëüìó Êîíðàäó Ðåíòãåíó âî âðåìÿ åãî âåëèêîãî îò-

êðûòèÿ (1895 ã.) áûëî 50 ëåò. Îí ðóêîâîäèë Ôèçè÷åñêèì èí-

ñòèòóòîì è êàôåäðîé ôèçèêè Âþðöáóðãñêîãî óíèâåðñèòåòà.

08.11.1895 ã. Ðåíòãåí çàêîí÷èë ñâîè âå÷åðíèå ýêñïåðèìåíòû

â ëàáîðàòîðèè, ïîìåùàâøåéñÿ ýòàæîì íèæå êâàðòèðû. Ïîãà-

ñèâ ñâåò â ëàáîðàòîðèè, Ðåíòãåí çàìåòèë â òåìíîòå çåëåíîâà-

òîå ñâå÷åíèå, èñõîäÿùåå èç êðèñòàëëîâ ïëàòèíîñèíåðîäèñòî-

ãî áàðèÿ. Îêàçàëîñü, ÷òî îí çàáûë âûêëþ÷èòü êðóêñîâó òðóáêó,

îáåðíóòóþ â ÷åðíóþ áóìàãó, íàõîäÿùóþñÿ ïîä âûñîêèì íà-

ïðÿæåíèåì. Ñâå÷åíèå íåìåäëåííî ïðåêðàùàëîñü, êàê òîëüêî

îòêëþ÷àëñÿ òîê, è òîò÷àñ æå âîçíèêàëî ïðè åãî âêëþ÷åíèè.

Ýòî íåèçâåñòíîå èçëó÷åíèå Ðåíòãåí íàçâàë Õ-ëó÷àìè.

28.12.1895 ã. Â.Ê. Ðåíòãåí âðó÷èë ïðåäñåäàòåëþ Âþðöáóðãñêî-

ãî ôèçèêî-ìåäèöèíñêîãî îáùåñòâà ðóêîïèñü, ñîäåðæàùóþ 17

ñòðàíèö îñíîâíûõ òåçèñîâ. Ðóññêèé ïåðåâîä ïîä íàçâàíèåì

«Íîâûé ðîä ëó÷åé» áûë âûïóùåí â Ïåòåðáóðãå. 06.01.1896 ã.

èçâåñòèå îá îòêðûòèè Â.Ê.Ðåíòãåíîì âñåïðîíèêàþùèõ ëó÷åé

áûëî ïåðåäàíî ëîíäîíñêèì òåëåãðàôîì ïî âñåìó ìèðó, è âñå

êóëüòóðíîå ÷åëîâå÷åñòâî âîñïðèíÿëî ýòó âåñòü êàê âåëè÷àéøóþ

ñåíñàöèþ. 10.12.1901 ã. Â.Ê.Ðåíòãåíó áûëà ïðèñóæäåíà ïåðâàÿ

Íîáåëåâñêàÿ ïðåìèÿ ïî ôèçèêå çà âûäàþùèéñÿ âêëàä â íàóêó.

Ðåíòãåíîâñêèì èçëó÷åíèåì íàçûâàåòñÿ ýëåêòðîìàãíèòíîå

èçëó÷åíèå ñ äëèíàìè âîëí îò 0,001 äî 10 íì (

ì1010

812

−−

Ëó÷è ñ äëèíàìè âîëí, ïðåâûøàþùèìè 0,2 íì (2·10

-10

ì), óñ-

ëîâíî íàçûâàþò «ìÿãêèì» è ñîîòâåòñòâåííî äî 0,2 íì (2·10

-10

ì)  «æåñòêèì» ðåíòãåíîâñêèì èçëó÷åíèåì.

Íàèáîëåå ðàñïðîñòðàíåííûì èñòî÷íèêîì ðåíòãåíî-

âñêîãî èçëó÷åíèÿ ÿâëÿåòñÿ ðåíòãåíîâñêàÿ òðóáêà, ïðåäñòàâ-

ëÿþùàÿ ñîáîé äâóõýëåêòðîäíûé âàêóóìíûé ïðèáîð (ðèñ.3).

Ðèñ. 3

Òðóáêà ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ñòåêëÿííóþ êîëáó 1, âíóòðè

êîòîðîé äàâëåíèå 10

-6

 10

-7

ìì ðò.ñò. ñ äâóìÿ ýëåêòðîäàìè:

àíîäîì 2 è êàòîäîì 3, ê êîòîðûì ïðèëîæåíî âûñîêîå

íàïðÿæåíèåV. Êàòîä 3 èçãîòîâëåí â âèäå ñïèðàëè è ÿâëÿåòñÿ

èñòî÷íèêîì ýëåêòðîíîâ. Àíîä 2  ìåòàëëè÷åñêèé ñòåðæåíü,

íà ñêîøåííîì òîðöå êîòîðîãî èìååòñÿ ïëàñòèíêà 4 èç ìåòàëëà

ñ âûñîêèì àòîìíûì íîìåðîì, íàçûâàåìàÿ çåðêàëüöåì. 2 íà-

çûâàþò ÷àñòî àíòèêàòîäîì è èçãîòàâëèâàþò èç õîðîøî òåï-

ëîïðîâîäÿùåãî ìàòåðèàëà äëÿ îòâîäà òåïëîòû, îáðàçóþùåé-

ñÿ ïðè óäàðå ýëåêòðîíîâ. Èíîãäà àíòèêàòîä îõëàæäàþò âîäîé

èëè ìàñëîì. Ñóùåñòâóþò ðåíòãåíîâñêèå òðóáêè ñ âðàùàþùèì-

ñÿ àíîäîì.

Òîðìîçíîå ðåíòãåíîâñêîå èçëó÷åíèå

Â ðåçóëüòàòå òîðìîæåíèÿ ýëåêòðîíà ýëåêòðîñòàòè÷åñêèì

ïîëåì àòîìíîãî ÿäðà è àòîìàðíûõ ýëåêòðîíîâ âåùåñòâà àí-

òèêàòîäà âîçíèêàåò òîðìîçíîå ðåíòãåíîâñêîå èçëó÷åíèå. Ìå-

õàíèçì åãî äåéñòâèÿ ñëåäóþùèé: ñ äâèæóùèìñÿ ýëåêòðè÷åñ-

êèì çàðÿäîì ñâÿçàíî ìàãíèòíîå ïîëå, èíäóêöèÿ êîòîðîãî çà-

âèñèò îò ñêîðîñòè ýëåêòðîíà. Ïðè òîðìîæåíèè óìåíüøàåòñÿ

ìàãíèòíàÿ èíäóêöèÿ è, ïî òåîðèè Ìàêñâåëëà, ïîÿâëÿåòñÿ ýëåê-

òðîìàãíèòíàÿ âîëíà.

Ïðè òîðìîæåíèè ýëåêòðîíîâ ëèøü ÷àñòü ýíåðãèè èäåò íà

ñîçäàíèå ôîòîíà ðåíòãåíîâñêîãî èçëó÷åíèÿ, äðóãàÿ ÷àñòü ðàñ-

õîäóåòñÿ íà íàãðåâàíèå àíîäà.

Òîðìîçíîå èçëó÷åíèå íàçûâàåòñÿ òàêæå ñïëîøíûì, ò.ê.

îáðàçóåò íåïðåðûâíûé ñïåêòð ðåíòãåíîâñêîãî èçëó÷åíèÿ.

Â êàæäîì èç ñïåêòðîâ íàèáîëåå êîðîòêîâîëíîâîå òîð-

ìîçíîå èçëó÷åíèå

min

âîçíèêàåò â òîì ñëó÷àå, êîãäà ýíåðãèÿ,

ïðèîáðåòåííàÿ ýëåêòðîíîì â óñêîðÿþùåì ïîëå, ïîëíîñòüþ

ïåðåõîäèò â ýíåðãèþ ôîòîíà:

min

maxe

hUq

=ν=

ãäå

= 1,6·10

-19

Êë  çàðÿä ýëåêòðîíà;

U  íàïðÿæåíèå â ðåíòãåíîâñêîé òðóáêå;

h = 6,625·10

-34

Äæ·ñ  ïîñòîÿííàÿ Ïëàíêà;

ñ  ñêîðîñòü ñâåòà = 3·10

ì/ñ.

min

=λ

, ãäå

 íàèáîëåå êîðîòêîâîëíîâîå òîðìîçíîå èçëó÷åíèå.

Â ïðàêòèêå

3,12

min

=λ

, ãäå U èçìåðÿåòñÿ â êÂ,

min

èçìå-

ðÿåòñÿ â ïðàêòè÷åñêèõ åäèíèöàõ àíãñòðåìàõ (1 = 10

-10

ì).

×åì êîðî÷å äëèíà âîëíû, òåì áîëüøåé ïðîíèêàþùåé ñïî-

ñîáíîñòüþ îáëàäàåò ðåíòãåíîâñêîå èçëó÷åíèå («æåñòêîå»).

Äëèíîâîëíîâîå èçëó÷åíèå íàçûâàåòñÿ «ìÿãêèì».

Ïîòîê ðåíòãåíîâñêîãî èçëó÷åíèÿ âû÷èñëÿåòñÿ ïî ôîðìó-

ëå: Ô = kIU

Z, ãäå k = 10

-9

-1

Ïðè óâåëè÷åíèè íàïðÿæåíèÿ íà ðåíòãåíîâñêîé òðóáêå íà

ôîíå ñïëîøíîãî ñïåêòðà ïîÿâëÿåòñÿ ëèíåé÷àòûé, êîòîðûé ñî-

îòâåòñòâóåò õàðàêòåðèñòè÷åñêîìó ðåíòãåíîâñêîìó èçëó÷åíèþ.

Ìåõàíèçì äåéñòâèÿ ñîñòîèò â òîì, ÷òî óñêîðåííûå ýëåê-

òðîíû ïðîíèêàþò âãëóáü àòîìà è èç âíóòðåííèõ ñëîåâ âûáè-

âàþò ýëåêòðîíû. Íà ñâîáîäíûå ìåñòà ïåðåñêàêèâàþò ýëåêò-

ðîíû ñ âåðõíèõ óðîâíåé, â ðåçóëüòàòå âûñâå÷èâàþòñÿ ôîòîíû

õàðàêòåðèñòè÷åñêîãî èçëó÷åíèÿ.

Õàðàêòåðèñòè÷åñêèå ñïåêòðû ñäâèãàþòñÿ â ñòîðîíó áîëü-

øèõ ÷àñòîò, çàêîí Ìîçëè:

min

()

BZÀ

−=ν

ãäå

 ÷àñòîòà ñïåêòðàëüíîé ëèíèè;

Z  àòîìíûé íîìåð èñïóñêàþùåãî ýëåìåíòà;

À è Â  ïîñòîÿííûå.

Õàðàêòåðèñòè÷åñêîå èçëó÷åíèå âîçíèêàåò âñåãäà ïðè íà-

ëè÷èè ñâîáîäíîãî ìåñòà âî âíóòðåííèõ ñëîÿõ àòîìà íåçàâè-

ñèìî îò ïðè÷èíû, êîòîðàÿ åãî âûçâàëà.

Ðåãèñòðàöèÿ è èñïîëüçîâàíèå ðåíòãåíîâñêîãî èçëó÷åíèÿ,

à òàêæå âîçäåéñòâèå åãî íà áèîëîãè÷åñêèå îáúåêòû îïðåäåëÿ-

þòñÿ ïåðâè÷íûìè ïðîöåññàìè âçàèìîäåéñòâèÿ ðåíòãåíîâñêî-

ãî ôîòîíà ñ ýëåêòðîíàìè àòîìîâ è ìîëåêóë âåùåñòâà.

Â çàâèñèìîñòè îò ñîîòíîøåíèÿ ýíåðãèè Å ôîòîíà è ýíåðãèè

èîíèçàöèè A

èìååò ìåñòî òðè ãëàâíûõ ïðîöåññà (èõ âñåãî ïÿòü).

Êîãåðåíòíîå ðàññåÿíèå äëèííîâîëíîâîãî ðåíòãåíîâñêî-

ãî èçëó÷åíèÿ ïðîèñõîäèò áåç èçìåíåíèÿ äëèíû âîëíû. Îíî

âîçíèêàåò, åñëè ýíåðãèÿ ôîòîíà ìåíüøå ýíåðãèè èîíèçàöèè:

E=h

. Êîãåðåíòíîå ðàññåÿíèå ñàìî ïî ñåáå íå âûçûâàåò

áèîëîãè÷åñêîãî äåéñòâèÿ.

Â 1922 ã. À.Õ.Êîìïòîí, íàáëþäàÿ ðàññåÿíèå æåñòêèõ ðåí-

òãåíîâñêèõ ëó÷åé, îáíàðóæèë óìåíüøåíèå ïðîíèêàþùåé ñïî-

ñîáíîñòè ðàññåÿííîãî ïó÷êà ïî ñðàâíåíèþ ñ ïàäàþùèì. Ýòî

îçíà÷àåò, ÷òî äëèíà âîëíû ðàññåÿííîãî ðåíòãåíîâñêîãî èçëó-

÷åíèÿ áîëüøå, ÷åì ïàäàþùåãî. Ðàññåÿíèå ðåíòãåíîâñêîãî èç-

ëó÷åíèÿ ñ èçìåíåíèåì äëèíû âîëíû íàçûâàþò íåêîãåðåíò-

íûì, à ñàìî ÿâëåíèå  ýôôåêòîì Êîìïòîíà. Îí âîçíèêàåò,

åñëè ýíåðãèÿ ôîòîíà ðåíòãåíîâñêîãî èçëó÷åíèÿ áîëüøå ýíåð-

ãèè èîíèçàöèè: h

Ïðè ôîòîýëåêòðè÷åñêîì ýôôåêòå ýíåðãèÿ ïàäàþùåãî êâàí-

òà ïîëíîñòüþ ïîãëîùàåòñÿ âåùåñòâîì, â ðåçóëüòàòå ïîÿâëÿ-

þòñÿ ñâîáîäíûå ýëåêòðîíû, îáëàäàþùèå îïðåäåëåííîé êè-

íåòè÷åñêîé ýíåðãèåé, âåëè÷èíà êîòîðîé ðàâíà ýíåðãèè êâàí-

òà èçëó÷åíèÿ çà âû÷åòîì ðàáîòû âûõîäà äàííîãî ýëåêòðîíà èç

àòîìà. Ñâîáîäíûé ýëåêòðîí, àññîöèèðóÿñü ñ îäíèì èç íåéò-

ðàëüíûõ àòîìîâ, ïîðîæäàåò îòðèöàòåëüíûé èîí. Ôîòîýôôåêò

õàðàêòåðåí òîëüêî äëÿ äëèííîâîëíîâîãî ðåíòãåíîâñêîãî èç-

ëó÷åíèÿ. Åãî âåðîÿòíîñòü çàâèñèò îò àòîìíîãî íîìåðà è

ïðîïîðöèîíàëüíà Z

Ïðè ïîïàäàíèè

-÷àñòèöû â âåùåñòâî ñ áîëüøîé âåðî-

ÿòíîñòüþ ïðîèñõîäèò òàêîå âçàèìîäåéñòâèå åå ñ ýëåêòðîíîì,

â ðåçóëüòàòå êîòîðîãî âìåñòî ïàðû ýëåêòðîíïîçèòðîí îáðà-

çóåòñÿ äâà

-ôîòîíà.

Ðèñ. 4

Ýòîò ïðîöåññ (ñì. ðèñ.4) íàçûâàåòñÿ àííèãèëÿöèåé: nihil

(ëàò)  íè÷òî (ðóñ).

ν→+

−+

h2ee

 ðåàêöèÿ àííèãèëÿöèè (óíè÷òîæåíèÿ).

Ýíåðãèÿ êàæäîãî

-ôîòîíà, âîçíèêàþùåãî ïðè àííèãè-

ëÿöèè, äîëæíà áûòü íå ìåíüøå ýíåðãèè ïîêîÿ ýëåêòðîíà èëè

ïîçèòðîíà, ò.å. íå ìåíüøå 0,51 ÌýÂ (81,6·10

-15

Äæ).

Ëåòàëüíûé ýôôåêò èîíèçèðóþùèõ èçëó÷åíèé èìååò âå-

ðîÿòíîñòíûé õàðàêòåð âñëåäñòâèå ñëó÷àéíîãî ðàñïðåäåëå-

íèÿ ýëåìåíòàðíûõ àêòîâ ïåðâè÷íîãî âçàèìîäåéñòâèÿ ÷àñòèö

ñ ÷óâñòâèòåëüíûìè îáúåìàìè îáëó÷åíèÿ îáúåêòîâ. Ïðèíöèï

ïîïàäàíèÿ, ïðèíöèï ìèøåíè è îñíîâàííàÿ íà íèõ òåîðèÿ

ìèøåíè ïîëó÷èëè ñâîå ðàçâèòèå â òðóäàõ Ä.Êðîóçåðà, Í.Â.Òè-

ìîôååâà-Ðåññîâñêîãî, Ê.Öèììåðà, Ä.Ëè è äð.

++→+

ÌýÂ6,0HCnN

*14

(96·10

-15

Äæ).

Ðåàêöèÿ Ëè:

+→+

ÌýÂ2DHn

(3,2·10

-13

Äæ).

Ïðÿìîå è êîñâåííîå äåéñòâèå èîíèçèðóþùèõ èçëó÷åíèé

Ïîä ïðÿìûì äåéñòâèåì ïîíèìàþò òàêèå èçìåíåíèÿ, êî-

òîðûå âîçíèêàþò â ðåçóëüòàòå ïîãëîùåíèÿ ýíåðãèè èçëó÷åíèÿ,

ñàìèìè èññëåäóåìûìè ìîëåêóëàìè (ìèøåíÿìè).

Ïîä êîñâåííûì äåéñòâèåì ïîíèìàþò èçìåíåíèÿ ìîëå-

êóë â ðàñòâîðå, âûçâàííûå ïðîäóêòàìè ðàäèàöèîííîãî ðàçëî-

æåíèÿ (ðàäèîëèçà) âîäû èëè ðàñòâîðåííûõ âåùåñòâ, à íå ýíåð-

ãèåé èçëó÷åíèÿ, ïîãëîùåííîé ñàìèìè èññëåäóåìûìè ìîëå-

êóëàìè (ðèñ. 5).

I – ïðÿìîå

II – êîñâåííîå

•

– ìèøåíü

}

äåéñòâèÿ ÈÈ

íà êëåòê

•

O H

+ OH

Ðèñ. 5

Ïðè êîñâåííîì äåéñòâèè íàèáîëåå ñóùåñòâåíåí ïðîöåññ

ðàäèîëèçà âîäû, ñîñòàâëÿþùèé »90% âåùåñòâà â êëåòêàõ.

Ïðè ðàäèîëèçå âîäû ìîëåêóëà èîíèçèðóåòñÿ çàðÿæåííîé

÷àñòèöåé, òåðÿÿ ýëåêòðîí:

−+

+→→

eOHOH

Èîíèçèðîâàííàÿ ìîëåêóëà âîäû ðåàãèðóåò ñ äðóãîé íåé-

òðàëüíîé ìîëåêóëîé âîäû, â èòîãå îáðàçóåòñÿ âûñîêîðàäèî-

àêòèâíûé ðàäèêàë ãèäðîêñèëà ÎÍ

322

OHOHOHOH

+→+

«Âûðâàííûé» ýëåêòðîí î÷åíü áûñòðî âçàèìîäåéñòâóåò ñ

îêðóæàþùèìè ìîëåêóëàìè âîäû; âîçíèêàåò ñèëüíî âîçáóæ-

äåííàÿ ìîëåêóëà Í

, êîòîðàÿ, â ñâîþ î÷åðåäü, äèññîöèèðó-

åò ñ îáðàçîâàíèåì äâóõ ðàäèêàëîâ: Í

è ÎÍ