Список литературы

1. IAEA. Review of radiation oncology physics: a handbook for teachers and students /Ed. by E.B. Podgorsak. 2003. Vienna (Austria).

2. Машкович В.П., Кудрявцева А.В. защита от ионизирующих излучений. Справочник // М.: Энергоатомиздат. 1995.

3. A. Nahum. Interaction of charges particles with matter // In: Handbook of radiotherapy physics. Theory and practice / Ed. by P. Mayles, A. Nahum, J.-C. Rosenwald. 2007. P. 35 – 56. Taylor & Francis (New York, London).

4. Koch H.W., Motz J.W. Bremsstrahlung cross-section formulas and related data // Rev. Mod. Phys. V. 31. 1959. P.921.

5. ICRU. Radiation dosimetry: electron beams with energy between 1 and 50 MeV // Report No. 35. 1988. Maryland. USA.

6. Roos H., Drepper P., Harder D. The transition from multiple scattering to complete diffusion of high energy electron // In: Proceedings of the fourth symposium on microdosimetry. 1973. EUR 5122.

7. Eyges L. Multiple scattering with energy loss // Phys. Rev. V. 74.1948. Р. 1534.

8. Brahme A. Simple relations for the penetration of high energy electron beams in matter / 1975-011,Dep. Radiation physics, Karolinska institutet, Stockholm, Sweden, 1975.

9. ICRU. Radiation dosimetry: electron with initial energy between 1 and 50 MeV // Report No. 21, Maryland, USA, 1972.

10. Rossi B.B. High energy particles // Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall. 1956.

11. Гусев Н.Г., Климанов В.А., Машкович В.П., Суворов А.П. Защита от ионизирующих излучений. Том 1. Физические основы защиты от излучений // М.: Энергоатомиздат. 1989.

Глава 2. Методы регистрации и детекторы ионизирующего излучения, применяемые в ядерной медицине

1. Газовые ионизационные детекторы

   1. Вводные замечания

Человек не чувствителен даже к опасному уровню ионизирующего излучения. Мы совершенно не способны обнаруживать цепочки энергичных заряженных частиц, образующихся при взаимодействии фотонов, бета- или альфа-частиц с тканями организма. В самом деле, человечество неплохо жило, не обращая внимания на естественно возникающее ионизирующие излучения в течении большей части своей истории. И только четыре поколения назад таинственная люминесценция некоторых кристаллов привела к открытию рентгеновского излучения и излучения, испускаемого ураном, знаменуя наступление эры современной ядерной физики и радиологии.

Самые ранние устройства для детектирования радиации были не машинными. а человеческими. "Детектор" излучения, сидя в темноте, подсчитывал вспышки света, испускаемые сцинтилирующими материалами под действием ионизирующего излучения. И только в 1928 г. Г. Гейгер предложил электронное детектирующее радиацию устройство, которое обладало достаточной чувствительностью для обнаружения индивидуальных радиационных событий, лишенное человеческого субъективизма. Детектор Гейгера работал не с испускающими свет кристаллами, а непосредственно превращал электрические заряды, образующиеся в газовой среде при поглощении излучения в электрические сигналы.

Х-лучи (тормозное излучение), фотоны, альфа- и бета-частицы и нейтроны являются ионизирующими излучениями. При их прохождении через среду электроны отрываются от атомов среды вследствие взаимодействия радиации с веществом. Эти взаимодействия могут располагаться в пространстве с определенными интервалами, как в случае фотонов, так и, практически, непрерывно, как в случае альфа-частиц. Каждый свободный отрицательно заряженный электрон и атом, ставший после потери электрона положительно заряженным ионом, образуют пару ионов. Заряды электрона и положительного иона равны по абсолютной величине 1,6·10^-19 Кл, но противоположны по знаку, в то же как массы очень сильно отличаются.

Для отрыва электрона от атома радиация должна передать ему энергию, достаточную для преодоления энергии связи электрона в атоме. Для газов эта энергия, w, находится в интервале от 24 эВ (аргон) до 41 эВ (гелий), средняя энергия, необходимая для образования одной пары ионов в воздухе равна 34 эВ. Если взять 140 кэВ фотон, испускаемый радионуклидом ^99mTc, то при его поглощении в воздухе образуется 140000 эВ/(34 эВ/пара ионов) = 4118 пар ионов, что соответствует заряду 6,6·10^-16 Кл. Такой маленький заряд не легко зарегистрировать.

Рассмотрим цилиндрический контейнер, заполненный воздухом или похожим газом (рис. 2.1). Взаимодействие ионизирующего излучения с атомами газа приведет к образованию ионов. Если к объему приложено электрическое поле, то оно вызовет ускоренное движение электронов к положительному электроду (аноду) и положительных ионов к отрицательному электроду (катоду). Сила ускорения равна произведению напряженности электрического поля на заряд иона.

Рис. 2.1. Газонаполненные ионизационные детекторы излучения с электродами в плоской параллельной (а) и с цилиндрической концентрической геометриях (б)

Наиболее популярными расположениями электродов являются плоская параллельная (рис. 2.1,а) и цилиндрическая концентрическая (рис. 2.1,б) геометрии. Таким образом, вследствие ионизации газа в объеме детектора под действием радиации в электрической цепи, включающей такой детектор, возникает ток, который можно измерить с помощью подходящего прибора, например, электрометра (рис. 2,2).

Рис. 2.2. Упрощенная схема электрической цепи газонаполненного ионизационного детектора излучения

Измеряемый электрометром ток в цепи рис. 2.2 связан с количеством зарядов, образующихся в газе детектора в единицу времени, последнее же зависит от количества энергии, поглощаемым в газе в единицу времени при взаимодействии с падающим излучением.