dr Natalia Targosz-Ślęczka Uniwersytet Szczeciński Wydział Matematyczno-Fizyczny Wpływ promieniowania jonizującego na materię ożywioną

Podobne dokumenty
SYMULACJA GAMMA KAMERY MATERIAŁ DLA STUDENTÓW. Szacowanie pochłoniętej energii promieniowania jonizującego

Prawo rozpadu promieniotwórczego. Metoda datowania izotopowego.

Promieniowanie w naszych domach. I. Skwira-Chalot

Foton, kwant światła. w klasycznym opisie świata, światło jest falą sinusoidalną o częstości n równej: c gdzie: c prędkość światła, długość fali św.

Wykład 4 - Dozymetria promieniowania jądrowego

1. Co to jest promieniowanie jonizujące 2. Źródła promieniowania jonizującego 3. Najczęściej spotykane rodzaje promieniowania jonizującego 4.

W2. Struktura jądra atomowego

Ochrona przed promieniowaniem jonizującym. Źródła promieniowania jonizującego. Naturalne promieniowanie tła. dr n. med.

Promieniowanie jonizujące

Detekcja promieniowania jonizującego. Waldemar Kot Zachodniopomorskie Centrum Onkologii w Szczecinie

Odkrycie jądra atomowego - doświadczenie Rutherforda 1909 r.

Promieniowanie jonizujące

OCHRONA RADIOLOGICZNA PACJENTA. Promieniotwórczość

MATERIAŁ SZKOLENIOWY SZKOLENIE WSTĘPNE PRACOWNIKA ZATRUDNIONEGO W NARAŻENIU NA PROMIENIOWANIE JONIZUJĄCE. Ochrona Radiologiczna - szkolenie wstępne 1

METODY DETEKCJI PROMIENIOWANIA JĄDROWEGO 3

Dawki promieniowania jądrowego

Fizyka 3. Konsultacje: p. 329, Mechatronika

Promieniowanie jonizujące

Spis treści. Trwałość jądra atomowego. Okres połowicznego rozpadu

Promieniowanie jonizujące i metody radioizotopowe. dr Marcin Lipowczan

Podstawowe własności jąder atomowych

DAWKA SKUTECZNA I EKWIWALENTNA A RYZYKO RADIACYJNE. EFEKTY STOCHASTYCZNE I DETERMINISTYCZNE. Magdalena Łukowiak

Dozymetria promieniowania jonizującego

II. Promieniowanie jonizujące

Radiobiologia, ochrona radiologiczna i dozymetria

Poziom nieco zaawansowany Wykład 2

Promieniotwórczość NATURALNA

Autorzy: Zbigniew Kąkol, Piotr Morawski

Zagrożenia naturalnymi źródłami promieniowania jonizującego w przemyśle wydobywczym. Praca zbiorowa pod redakcją Jana Skowronka

Zadanie 3. (2 pkt) Uzupełnij zapis, podając liczbę masową i atomową produktu przemiany oraz jego symbol chemiczny. Th... + α

A - liczba nukleonów w jądrze (protonów i neutronów razem) Z liczba protonów A-Z liczba neutronów

Wpływ promieniowania jonizującego na organizmy

doświadczenie Rutheforda Jądro atomowe składa się z nuklonów: neutronów (obojętnych elektrycznie) i protonów (posiadających ładunek dodatni +e)

Oddziaływanie promieniowania jonizującego z materią

Energetyka konwencjonalna odnawialna i jądrowa

P O L I T E C H N I K A W R O C Ł A W S K A

Dozymetria promieniowania jonizującego

I ,11-1, 1, C, , 1, C

CHARAKTERYSTYKA LICZNIKA GEIGERA-MÜLLERA I BADANIE STATYSTYCZNEGO CHARAKTERU ROZPADU PROMIENIOTWÓRCZEGO

Oddziaływanie cząstek z materią

SPRAWDŹ SWOJĄ WIEDZĘ

SUBSTANCJE PROMIENIOTWÓRCZE. SKAŻENIA I ZAKAŻENIA.

Wyższy Urząd Górniczy. Zagrożenie radiacyjne w podziemnych wyrobiskach górniczych

Fale elektromagnetyczne to zaburzenia pola elektrycznego i magnetycznego.

AKCELERATORY I DETEKTORY WOKÓŁ NAS

FIZYKA IV etap edukacyjny zakres podstawowy

ODKRYCIE PROMIENIOTWÓRCZOŚCI PROMIENIOWANIE JĄDROWE I JEGO WŁAŚCIWOŚCI

Szczegółowy zakres szkolenia wymagany dla osób ubiegających się o nadanie uprawnień inspektora ochrony radiologicznej

PODSTAWY DOZYMETRII. Fot. M.Budzanowski. Fot. M.Budzanowski

Ochrona radiologiczna

Promieniowanie jonizujące

Osłabienie promieniowania gamma

Tematyka ćwiczeń laboratoryjnych z Biofizyki dla studentów I roku Kierunku Lekarsko-Dentystycznego w Zabrzu w roku akademickim 2017/18

Biologiczne skutki promieniowania

Reakcje jądrowe dr inż. Romuald Kędzierski

NEUTRONOWA ANALIZA AKTYWACYJNA ANALITYKA W KONTROLI JAKOŚCI PODSTAWOWE INFORMACJE O REAKCJACH JĄDROWYCH - NEUTRONOWA ANALIZA AKTYWACYJNA

Podstawowe własności jąder atomowych

Promieniowanie jonizujące

Fizyka promieniowania jonizującego. Zygmunt Szefliński

Nazwisko i imię: Zespół: Data: Ćwiczenie nr 96: Dozymetria promieniowania gamma

Lekcja 81. Temat: Widma fal.

r. akad. 2012/2013 Wykład IX-X Podstawy Procesów i Konstrukcji Inżynierskich Fizyka jądrowa Zakład Biofizyki 1

3. Zależność energii kwantów γ od kąta rozproszenia w zjawisku Comptona

Dozymetria i ochrona radiologiczna

Zastosowanie promieniowania jądrowego i izotopów promieniotwórczych w medycynie

CHEMIA LEKCJA 1. Budowa atomu, Izotopy Promieniotwórczość naturalna i sztuczna. Model atomu Bohra

Promieniowanie jonizujące Wyznaczanie liniowego i masowego współczynnika pochłaniania promieniowania dla różnych materiałów.

Fizyka współczesna. Jądro atomowe podstawy Odkrycie jądra atomowego: 1911, Rutherford Rozpraszanie cząstek alfa na cienkich warstwach metalu

Radiobiologia. Dawki promieniowania. Oddziaływanie promieniowania jonizującego z materią. Jonizacja. Wzbudzanie

Fizyka 2. Janusz Andrzejewski

Ćwiczenie nr 50 CHARAKTERYSTYKA LICZNIKA GEIGERA-MÜLLERA I BADANIE STATYSTYCZNEGO CHARAKTERU ROZPADU PROMIENIOTWÓRCZEGO

Badanie schematu rozpadu jodu 128 J

PROMIENIOWANIE JONIZUJĄCE OCHRONA RADIOLOGICZNA

Biologiczne skutki promieniowania jonizującego

PROMIENIOWANIE I PROMIENIOTWÓRCZO RCZOŚĆ

SPEKTROMETRIA CIEKŁOSCYNTYLACYJNA

pobrano z serwisu Fizyka Dla Każdego - - zadania z fizyki, wzory fizyczne, fizyka matura

Zadania powtórkowe do egzaminu maturalnego z chemii Budowa atomu, układ okresowy i promieniotwórczość

2008/2009. Seweryn Kowalski IVp IF pok.424

Promieniowanie kosmiczne: astrobiologów

Promieniotwórczość naturalna. Jądro atomu i jego budowa.

Budowa atomu. Wiązania chemiczne

Radiobiologia. Działanie promieniowania jonizującego na DNA komórkowe. Oddziaływanie promieniowania jonizującego z materią. Jonizacja.

Program szkolenia dla osób ubiegających się o nadanie uprawnień Inspektora Ochrony Radiologicznej

Podstawy fizyki wykład 5

FALOWA I KWANTOWA HASŁO :. 1 F O T O N 2 Ś W I A T Ł O 3 E A I N S T E I N 4 D Ł U G O Ś C I 5 E N E R G I A 6 P L A N C K A 7 E L E K T R O N

LABORATORIUM PROMIENIOWANIE W MEDYCYNIE

OCHRONA RADIOLOGICZNA 2. Osłony. Jakub Ośko

Właściwości materii. Bogdan Walkowiak. Zakład Biofizyki Instytut Inżynierii Materiałowej Politechnika Łódzka. 18 listopada 2014 Biophysics 1


ć ę ę ć ę Ś ę Ń ę ź ę ę ę Ś ę ę ę Ó Ł Ł Ę Ą ę

Ł Ż Ń Ń ć

ź ć

ń ż ń ń Ą ń ż ż ń ż ż ż Ż ń Ą ń

Ą ź Ą Ą Ś Ó Ą

ć

Ł ć Ś ć Ś ć ć Ę ź ć ć

Ó Ą ź ć Ę Ń Ę

ź Ż Ż Ś ć ć Ł ż Ż Ż Ż Ż Ł Ż Ł Ż Ż Ż ż ż ż ż ż ż Ż ć Ż Ś Ś Ń Ść

Ż Ń Ś Ł Ó Ś ń Ż ń ć Ż ć ń ź Ż ć ć ć ń ń ć Ż Ż ć

Transkrypt:

Uniwersytet Szczeciński Wydział Matematyczno-Fizyczny na materię ożywioną

Promieniowanie Promieniowanie to proces, w wyniku którego emitowana jest energia przy pomocy cząstek lub fal Promieniowanie może przyjąć formę np. dźwięku, ciepła czy światła Najczęściej nazwy promieniowanie używa się w przypadku promieniowania fal elektromagnetycznych, od fal radiowych, przez światło widzialne, aż do promieniowania gamma

Budowa atomu i jądra atomowego Atomy to małe składniki materii składające się z dodatnio naładowanego jądra (protony i neutrony) i otaczającej go chmury negatywnie naładowanych elektronów

Promieniowanie jonizujące i niejonizujące Promieniowanie dzielimy na jonizujące i niejonizujące w zależności od tego czy niesie wystarczająco dużą energię by wybić elektrony z atomów, z którymi oddziałuje lub by spowodować zerwanie wiązań chemicznych w molekułach

Promieniowanie niejonizujące Z a g r o ż e n i e w y n i k a j ą c e z p r o m i e n i o w a n i a niejonizującego w oddziaływaniu z materią ożywioną jest związane jedynie z energią w postaci ciepła, które jest przekazywane materii Jest to proces dzięki któremu przyrządzamy posiłki za pomocą mikrofalówek Światło ultrafioletowe (UV) jest wyjątkowe, gdyż mimo, że nie ma właściwości jonizujących, to może powodować efekty podobne do tych, które powoduje promieniowanie jonizujące, np. wzrost ryzyka nowotworu ze względu na uszkodzenie molekuł DNA

Promieniowanie niejonizujące

Promieniowanie jonizujące Promieniowanie jonizujące jest głównie spowodowane niestabilnymi atomami oddającymi energię by osiągnąć bardziej stabilny stan S t a n o w i o n o w i ę k s z e z a g r o ż e n i e d l a organizmów żywych ze względu na powodowane z m i a n y s k ł a d u a t o m ó w w k o m ó r k a c h, a zwłaszcza zmiany w molekułach DNA Potrzeba bardzo dużej dawki promieniowania jonizującego, by znacząco zmienić strukturę komórki, gdyż w jednej komórce mogą znajdować się tryliony (10 18 ) atomów

Promieniowanie jonizujące Promieniowanie jonizujące (jądrowe) to strumień cząstek powstających w wyniku przemian jądrowych, a także promieniowanie rentgenowskie (X) oraz każdy strumień cząstek pochodzących z akceleratora, czy promieniowanie kosmiczne

Promieniowanie jonizujące Promieniowanie jądrowe, które możemy wytworzyć dzielimy na cztery grupy: promieniowanie alfa (jądra 4 He) promieniowanie beta (elektrony e lub pozytony e + ) promieniowanie gamma (fotony, np. rentgenowskie) strumień neutronów

Zastosowania Źródła promieniotwórcze, strumienie neutronów, wiązki cząstek naładowanych, wiązki promieniowania r e n t g e n o w s k i e g o i g a m m a s ą s p e c y f i c z n y m i narzędziami, którymi można sięgać w miejsca n i e d o s t ę p n e, s t ą d m a j ą w i e l e z a s t o s o w a ń w działalności człowieka

Zastosowania Radiodiagnostyka, radioterapia, sterylizacja radiacyjna (medycyna) Dekontaminacja - odkażanie środków spożywczych (rolnictwo) pomiar zapylenia powietrza, czujniki przeciwpożarowe, badanie rozchodzenia się zanieczyszczeń (ochrona środowiska) Pomiary gęstości, stężenia, składu chemicznego, masy, grubości, szczelności; defektoskopia; poszukiwanie ropy naftowej (przemysł) Datowanie oraz badanie składu obiektów, skamielin (geologia, archeologia)

Jonizacja materii Każdy rodzaj promieniowania inaczej oddziałuje z materią, a zależy to dodatkowo od własności materii i energii niesionej przez cząstki Jonizacja atomów i cząsteczek lub ich wzbudzanie mogą prowadzić do rozpadu związków chemicznych, także do powstawania cząsteczek, rodników lub jonów silnie reaktywnych chemicznie Pojedyncza cząstka promieniowania może wywołać te procesy wielokrotnie, gdyż niesie duże zasoby energii

Jonizacja materii Takie oddziaływanie może prowadzić do śmierci komórek, a w przypadku masowego zaniku komórek może dojść do śmierci całej tkanki, narządu a w skutek tego nawet całego organizmu Może także nastąpić zmiana w funkcjonowaniu komórek - tzw. mutacja

Wtórne reakcje w materii Neutrony wnikają do jąder wywołując reakcje jądrowe, a produkty tych reakcji (fotony, protony) rozchodzą się w materii, powodując jonizację Pozytony oddziałują z elektronami materii, i w procesie anihilacji produkowane są fotony Foton może w zderzeniu z jądrem atomowym wyprodukować parę elektron-pozyton We wszystkich tych procesach powstają znane nam cząstki promieniowania jądrowego - nie powstają żadne inne, nowe obiekty

Przenikliwość

Przenikliwość Każdy rodzaj materii osłabia w i ą z k ę p r o m i e n i o w a n i a stopniowo Osłabienie jest tym większe im grubsza warstwa, przez którą promieniowanie przenika Zależność natężenia wiązki od grubości warstwy może mieć różny charakter i zależy g ł ó w n i e o d r o d z a j u promieniowania

Detekcja promieniowania Człowiek nie jest wyposażony w zmysł, który rejestrowałby promieniowanie jonizujące Jest to efekt ewolucji w środowisku, w którym promieniowanie to było zawsze obecne i nie stanowiło zagrożenia dla organizmów żywych Jednak, w ciągu ostatnich stu lat, promieniowanie jądrowe jest częściej obecne wskutek działalności człowieka Równolegle z coraz szerszymi zastosowaniami promieniowania jądrowego pracuje się nad nowszymi metodami jego detekcji i rejestrowania

Dozymetria Aktywność promieniotwórcza próbki wynosi jeden bekerel [Bq=s -1 ], kiedy następuje w niej jeden rozpad na sekundę Żyjący organizm pochłania dawkę jednego greja [Gy=J kg -1 ], kiedy absorbuje jeden dżul energii na kg masy swojego ciała U s z k o d z e n i e l u d z k i e j t k a n k i n a s k u t e k napromieniowania zależy nie tylko od dawki, lecz również od rodzaju promieniowania Równoważnik dawki, jest równy iloczynowi dawki pochłoniętej i współczynnika Q. Jednostką równoważnika dawki pochłoniętej jest siwert (Sv) o wymiarze [J kg -1 ]

Dozymetria Współczynnik jakości promieniowania Q przyjmuje wartości: Q=1 dla promieni X, promieni y, elektronów i pozytonów, Q=2,3 dla neutronów termicznych, Q=10 dla neutronów prędkich, Q=20 dla cząstek α i ciężkich jonów.

Licznik Geigera-Mullera Rura metalowa, która stanowi elektrodę ujemną - katodę, umieszczona jest w szczelnym szklanym cylindrze. Przez środek katody przebiega cienki drut stanowiący elektrodę dodatnią anodę. Cylinder szklany wypełniony jest mieszaniną gazów. Ciśnienie mieszaniny gazów w cylindrze jest znacznie mniejsze od atmosferycznego.

Licznik Geigera-Mullera

Dawki w środowisku człowieka Proces/Obiekt Roczna dawka graniczna na całe ciało, Polska (norma) Średnia roczna dawka od promieniowania naturalnego, Polska Średnia roczna dawka od procedur medycznych, Polska Średnia roczna od procedur medycznych Personel samolotów transkontynentalnych, rocznie, 1100 h lotów Umowna granica małych i dużych dawek Człowiek - śmierć 50% osób w ciągu 30 dni Węże - śmierć 50% osobników w ciagu 30 dni Przetrwa bakteria Deinococcus radiodurans Dawka skuteczna 1 msv 2.2 msv 0.85 msv/mieszkańca 1.2 msv (0.8 msv od RTG)/1 badanie 0.3-9.0 msv 200 msv 3-5 Sv 800 Sv 10000-15000 Sv

Skutki promieniowania jonizującego Deterministyczne przy dużych dawkach Stochastyczne przy małych dawkach rumień skóry, zaburzenia przewodu pokarmowego, zaćma nowotwory, zaburzenia genetyczne

Hipoteza LNT Hipoteza Linear No-treshold (liniowa, bezprogowa) dotyczy skutków stochastyczych małych dawek Zależność dawka-skutek jest liniowa i nie występuje w niej próg skutków Każda dawka jest szkodliwa H i p o t e z a j e s t p o d w a ż a n a, g d y ż m a ł e d a w k i promieniowania mają korzystne skutki dla organizmów żywych, powodując m.in. stymulację procesów b i o l o g i c z n y c h l u b w z m o c n i e n i e w ł a s n o ś c i immunologicznych

Hormeza radiacyjna Korzystny wpływ małych dawek promieniowania jonizującego na organizm żywy (zmniejszenie prawdopodobieństwa zachorowania na nowotwory złośliwe i choroby o podłożu genetycznym, stymulacja wzrostu i procesów naprawczych w komórkach) Wiele badań prowadzono na ludności zamieszkałej w rejonach o podwyższonym tle naturalnym, jednak dowody doświadczalne nie są wystarczające do uznania hipotezy za poprawną ze względu na trudności mierzenia biologicznych efektów powodowanych przez m a ł e d a w k i p r o m i e n i o w a n i a w o t w a r t y m, niekontrolowanym środowisku

Hormeza radiacyjna

Hormeza radiacyjna Mechanizmy hormezy radiacyjnej Pobudzenie podziałów komórkowych - zwiększenie liczby podziałów komórkowych i przywrócenie stanu równowagi Autofagia - złożony proces adaptacji do różnych w a r u n k ó w s t r e s o w y c h - z m n i e j s z a p r a w d o p o d o b i e ń s t w o w y s t ą p i e n i a c h o r o b y nowotworowej (niepożądana jeśli już doszło do zachorowania) O d p o w i e d ź r a d i o a d a p t a c y j n a - z w i ę k s z e n i e o d p o r n o ś c i n a d u ż ą d a w k ę c z y n n i k a p o zaaplikowaniu małej dawki

Źródła 90 Sr gromadzi się w tkance kostnej, emituje silne promieniowanie β, a jego czas połowicznego zaniku wynosi blisko 29 lat 60Co - ulega rozpadowi β z emisją dwóch kwantów gamma (używanych m.in. do napromieniania komórek nowotworowych), a jego czas połowicznego rozpadu wynosi 5.3 roku 137Cs - emituje promieniowanie β, a jego czas połowicznego rozpadu przekracza 30 lat. Dobrze wchłania się do organizmu, gdyż wbudowuje się w tkanki nerwowe oraz mięśniowe

Literatura Podstawy Biofizyki, A. Pilawski, PZWL, Warszawa 1985 Fizyka Środowiska, E. Boeker, R. von Grondelle, PWN Warszawa 2002 Nowoczesne kompendium Fizyki, H. SToecker, PWN 2010 www.epodreczniki.pl www.mirion.com