- •Глава I. Механика 7
- •Глава II. Общая и медицинская электроника 14
- •Глава III. Оптика 67
- •Глава IV. Физика атомов и молекул 124
- •Глава V. Ионизирующие излучения 142
- •Предисловие
- •Методические указания
- •Глава I. Механика Лабораторная работа № 10 определение моментов инерции с помощью крутильного маятника
- •Теоретическая часть Момент инерции
- •Теория подобия
- •Экспериментальная часть Описание установки
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Глава II. Общая и медицинская электроника
- •Теоретическая часть Полупроводники
- •Полупроводниковый диод (p-n переход)
- •Физические основы работы транзистора
- •Характеристики транзистора
- •Устройство и применение транзистора
- •Практическая часть Описание установки
- •При выполнении работы необходимо соблюдать следующие правила:
- •Включать и выключать напряжение на коллекторе uэк можно только при наличии напряжения на базе uэб.
- •Напряжение на базе uэб не должно превышать 2 в.
- •Напряжение на коллекторе uэк не должно превышать 12 в.
- •Определение цены деления измерительных приборов
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Теоретическая часть Термометрия
- •Зависимость сопротивления металлов и полупроводников от температуры
- •Термометры сопротивления. Терморезисторы (термисторы)
- •Контактная разность потенциалов. Термоэдс
- •Термопара
- •Описание установки
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Рекомендуемая и использованная литература
- •Дополнительная литература
- •Лабораторная работа № 13 принцип работы генератора электромагнитных колебаний. Лечебное применение переменного электрического тока
- •Теоретическая часть Введение
- •Колебательный контур. Формула Томсона
- •Получение незатухающих колебаний в контуре
- •Принцип работы генератора электромагнитных колебаний на транзисторе
- •Амплитудно-модулированные синусоидальные сигналы
- •Лечебное применение переменного электрического тока Методы лечебного применения импульсного и переменного электрического тока
- •Физические процессы в тканях при воздействии переменным и импульсным электрическим током
- •Пороговые значения переменного тока
- •Низкочастотная электротерапия
- •Первичные механизмы действия переменных электрических токов в физиотерапевтических процедурах
- •Назначение и блок-схема аппарата «Амплипульс-5»
- •Практическая часть Описание установки. Вывод расчетных формул
- •Порядок выполнения работы
- •Часть I Определение индуктивности катушки и емкости конденсатора с помощью генератора электромагнитных колебаний
- •Часть II Изучение режимов работы аппарата для низкочастотной терапии «Амплипульс-5».
- •Контрольные вопросы
- •Использованная и рекомендуемая литература
- •Дополнительная литература
- •Глава III. Оптика Лабораторная работа № 14 полупроводниковый фотоэлемент и его применение для измерения освещенности
- •Теоретическая часть Фотоэффект и его применение.
- •Фотометрические величины и единицы. Принцип действия люксметра
- •Практическая часть Градуировка микроамперметра
- •Измерение освещенности с помощью полупроводникового фотоэлемента.
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 15
- •На этих свойствах основано применение лазеров. Применение лазеров в медицине
- •Дифракция света на щели
- •Дифракционная решетка
- •Практическая часть Определение длины волны лазерного излучения
- •Определение постоянной дифракционной решетки
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Используемая и рекомендуемая литература
- •Дополнительная литература
- •Лабораторная работа № 16 свойства поляризованного света. Использование поляризованного света в медицине
- •Теоретическая часть Естественный и поляризованный свет. Закон Малюса
- •Применение поляризованного света в медицине. Аппарат светолечения «Биоптрон»
- •Практическая часть Изучение свойств поляризованного света
- •Изучение работы аппарата «Биоптрон»
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Используемая и рекомендуемая литература
- •Дополнительная литература
- •Лабораторная работа № 17 концентрационная колориметрия
- •Теоретическая часть Закон поглощения света
- •Спектры поглощения
- •Оптическая плотность
- •Применение закона поглощения света
- •Практическая часть Описание установки
- •Порядок выполнения работы Исследование зависимости оптической плотности раствора от длины волны
- •Исследование зависимости оптической плотности от концентрации раствора
- •Определение неизвестной концентрации раствора
- •Контрольные вопросы
- •Использованная и рекомендуемая литература
- •Дополнительная литература
- •Глава IV. Физика атомов и молекул Лабораторная работа № 18 изучение спектра атома водорода
- •Теоретическая часть Основы теории излучения
- •Применение инфракрасного, видимого и ультрафиолетового излучения в медицине
- •Практическая часть Градуировка спектроскопа
- •Изучение спектра атома водорода
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Используемая и рекомендуемая литература
- •Дополнительная литература
- •Глава V. Ионизирующие излучения Лабораторная работа № 19 изучение закона радиоактивного распада и способов защиты от радиоактивного излучения
- •Теоретическая часть Введение Состав атомного ядра
- •Радиоактивность
- •Основной закон радиоактивного распада
- •Активность
- •Взаимодействие ядерных излучений с веществом
- •Дозиметрия ионизирующих излучений
- •Биологическое действие ионизирующих излучений
- •Защита от ионизирующего излучения
- •Применение радиоактивных излучений в медицине
- •Дозиметрические приборы
- •Практическая часть Описание измерителя мощности дозы (рентгенметра) дп- 5б.
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Использованная и рекомендуемая литература
- •Дополнительная литература
- •Расчетные формулы:
- •Результаты измерений:
- •Образец отчета по лабораторной работе № 11 изучение работы транзистора
- •Образец отчета по лабораторной работе № 12 электрические методы измерения температуры
- •Образец отчета по лабораторной работе № 13
- •Принцип работы генератора электромагнитных колебаний.
- •Лечебное применение переменного электрического тока
- •Цель работы:
- •Обеспечивающие средства:
- •Результаты измерений и вычислений:
- •Часть 1. Определение индуктивности катушки и емкости конденсатора
- •Вывод по первой части работы:
- •Часть 2. Изучение режимов работы аппарата для низкочастотной электротерапии «Амплипульс-5»
- •Вывод по второй части работы:
- •Образец отчета по лабораторной работе № 14
- •Полупроводниковый фотоэлемент и его
- •Применение для измерения освещенности
- •Расчетные формулы:
- •Результаты измерений и вычислений:
- •Образец отчета по лабораторной работе № 15 лазеры и их применение в медицине
- •Образец отчета по лабораторной работе № 16
- •Свойства поляризованного света.
- •Использование поляризованного света в медицине
- •Результаты измерений и вычислений:
- •Образец отчета по лабораторной работе № 17 концентрационная колориметрия
- •Вывод: образец отчета по лабораторной работе № 18 изучение спектра атома водорода
- •Расчетные формулы и формулы погрешностей:
- •Результаты измерений и вычислений:
- •Образец отчета по лабораторной работе № 19
- •Изучение закона радиоактивного распада
- •И способов защиты от радиоактивного излучения
- •Расчетные формулы:
- •Результаты измерений и вычислений:
- •Вывод: заключение
Защита от ионизирующего излучения
Работа с любыми источниками ионизирующих излучений требует защиты персонала от их вредного действия.
Различают три вида защиты: защита временем, расстоянием и материалом.
Проиллюстрируем первые два вида защиты на модели точечного источника γ-излучения. Преобразуем формулу (16):
. (17)
Отсюда видно, что чем больше время и чем меньше расстояние, тем больше экспозиционная доза. Следовательно, необходимо находиться под воздействием ионизирующего излучения минимальное время и на максимально возможном расстоянии от источника этого излучения.
Защита материалом основывается на различной способности веществ поглощать разные виды ионизирующего излучения.
Для защиты от -частиц достаточно слоя бумаги, одежды или воздуха толщиной несколько сантиметров. Однако, работая с радиоактивными источниками, следует остерегаться попадания -частиц внутрь организма при дыхании или приеме пищи.
Защитой от -излучения служат тонкие алюминиевые, плексигласовые и другие экраны. Так, например, слой алюминия толщиной 0,4 мм или воды толщиной 1,1 мм уменьшает вдвое интенсивность -излучения от фосфора . Алюминиевая пластинка толщиной 2 мм полностью поглощает - лучи. В ткани организма -частицы проникают на глубину 10 – 15 мм. Следует учитывать, что при взаимодействии -частиц с веществом, может появиться тормозное рентгеновское излучение, а от -частиц – -излучение, возникающее при аннигиляции этих частиц с электронами.
Наиболее сложна защита от «нейтрального» излучения: рентгеновское и -излучения, нейтроны. Эти излучения с меньшей вероятностью взаимодействуют с частицами вещества и именно поэтому глубже проникают в вещество. Для защиты от -излучения применяются толстые (до метров) слои воды, бетона, кирпичные стены, а также пластины из свинца толщиной до 10 см.
Получим закон, по которому происходит ослабление интенсивности излучения. Обозначим через I монохроматический поток падающих частиц, т.е. число частиц, проходящих через 1 см2 в 1 с (рис.3). Пройдя слой вещества dx, пучок ослабнет на величину dI. Очевидно, что dI пропорционально потоку и толщине слоя:
dI = - I dx. (18)
Рис.3
Если среда однородна, то коэффициент постоянен. В этом случае уравнение (18) легко интегрируется:
, (19)
где I0 – начальная интенсивность. Величина называется линейным коэффициентом ослабления (поглощения), который можно представить как сумму соответствующих коэффициентов поглощения, учитывающих три основных процесса взаимодействия – фотоэффект, комптон – эффект и образование электрон-позитронных пар:
. (20)
Коэффициент ослабления полностью характеризует процесс прохождения - излучения через вещество. Он зависит от свойств среды и от энергии квантов и обратно пропорционален толщине вещества ослабляющего интенсивность излучения в раз.
В соответствии с формулой (19) коэффициент ослабления интенсивности излучения веществом можно рассчитать по формуле
, (21)
измерив интенсивность излучения до и после прохождения слоя толщиной .
На практике часто измеряется не интенсивность излучения, а мощность экспозиционной дозы, которая пропорциональна интенсивности . В этом случае формулу (21) можно представить в виде
, (22)
где соответственно и мощность дозы до и после прохождения слоя поглощающего вещества толщиной . Графически линейный коэффициент ослабления (поглощения) равен тангенсу угла наклона прямой линии, построенной в координатах - (рис.4).
Рис.4
Массовый коэффициент поглощения равен линейному коэффициенту, деленному на плотность вещества
. (23)
Наряду с пробегом частицы и коэффициентом ослабления вводится также слой половинного ослабления (поглощения) , при прохождении через который интенсивность излучения уменьшается вдвое. Величина в общем случае неодинакова для разных глубин поглощающего вещества и зависит от природы вещества. В соответствии с определением и формулой (21) толщина слоя половинного ослабления связана с линейным коэффициентом ослабления соотношением
. (24)