放射医学专业外语翻译.doc

UIA在1895年德国物理学家伦琴发现了一种新的射线，它从一个气体放线管发射出来的，它能够使位于密闭容器中的感光胶片感光，他在1895年12月分的时候，第一次宣称自己发现了这种射线，并将它命名为X线，X是代表了未知。在一次公开的讲座当中，他为了阐述X射线的性质，伦琴就请求以为瑞士的著名解剖学家科勒尔，让他把手放到X射线流当中这样产生了世界上第一张X光片子。关于X线用于医疗方面，它的第一次报道是在1896年1月23号的柳叶刀杂志，在这篇报道当中人们利用X射线，对一名喝醉了的水手后背上插着的一把刀进行定位，当人们将刀移除了之后，这位水手就不再瘫痪了。这项新技术很快就在欧美开展开了诊断放射生物学就这样诞生了。关于是谁第一次将X射线用于治疗存在着一些争论，但是在1897年有一个叫弗洛伊德的德国外科医生在维也纳的医学研究会表演了他成功的利用X射线使一个毛痣消失。亨利贝克勒尔在1898年的时候发现了放射线的活性，在同一年居里夫妇发现了镭。放射生物学界第一个有记录的实验是由贝克勒尔偶然的将镭放到自己的内衣口袋里，很快的就他发现了他的皮肤上起了红斑，并且于两周之后红斑变成了溃疡，溃疡面需要好几个星期才能愈合。据传说皮埃尔居里在1901年的时候重复了这一实验，他是把一个镭故意的放在他的前臂，重复这些早期的开始。从上世纪初，这些关于放射生物学的研究才刚刚开始。粒子是由罗斯福和罗伊这两个人发现的。他们发现粒子是由一个氦核组成的，这个氦核是由两个质子和两个中子组成的。这四个粒子如此紧密的结合在一起使它在很多情况下表现得就仿佛是一个基本粒子。一个阿尔法粒子的原子量是4U，它带有两个单位的正电荷。射线是由起源于原子核的高速电子所组成，这些核电子与核外电子拥有同样的特性，它们都有1840分之一U的原子质量 ，并且携带着一个单位的负电荷。另一种射线在1932年被安德森所发现。这些射线所包含的粒子与负粒子有着相同的原子质量，但是含有着一单位的正电荷，它被我们命名为正电子辐射。尽管从辐射防护的这个角度来说，正电子它的作用远远没有正常的负射线那么重要，但是我们也要掌握一些关于正电子的知识，以便我们去了解一些放射性活性衰变的机制。正常所说的射线有我们标为-，或者是在我日常生活中通常所用的就是这种带一个单位负电荷的射线。射线是属于电磁辐射的一种，这种辐射是以波的形式传递它的能量，它的波的能量是由量子组成。在电子辐射的大家族中，大家比较熟悉的有广播和可见光。每分量子当中它所包含的能量都和它的波长有关，从实验中得知它的能量和波长成反比的关系。E就是电磁辐射每一份量子中所包含的能量，就代表他的波长。电磁辐射的波长变化很大，电磁辐射在真空中传播的速度是3108m/s，在致密的媒介中它的传播速度会有所降低，但是在空气中几乎没有什么变化。另一种电磁辐射，它在性质上与射线非常类似的就是X射线，这两种射线他们最本质的区别就是它们的来源不同。射线来源于原子核，而X射线来源于核外电子，它在变轨的时候发射出X射线。举例来说，在电视接收机的阴极射线管里电子在电子箱中被加速它带有10000电子伏的电势撞击到电子屏幕上。电子伏特是一个非常小的单位，所以人们经常用千电子伏或兆电子伏来表示。即使这个射线被认为不是射线，它仍然可以使用电子伏作为能量单元。一个粒子的能量取决于它的原子量和它的速度，举个例子，一个粒子的原子量m移动的速率v远远地小于光速，那么它含有的动能e=1/2mv2，当粒子拥有接近于光速的速度时，它有必要进行修正，像电子这样质量小的粒子，想要有与粒子相同的动能，就要比粒子的速度快得多。电磁辐射它的能量和它的波长成反比，所以具有短波的辐射射线它的能量比具有长波的辐射射线能量要高。放射活性衰变它的机制，自然界的重元素它们的原子核很大，所以会有轻微的不稳定性。举个例子来说，铀元素，铀238他有92个质子和146个中子，它是为了获得更大的稳定性，原子核会向外发射一个粒子，那么就会是他的质子数和中子数分别降到90和144，这也就意味着它的原子序数是90而不再是92了，它也就不再是铀元素了，而它现在实际上是钍元素它的原子序数是90，原子量是234。另一个这方面的例子是钋元素，它经过衰变会转化成钎。在重元素中，它的中子量要比原子要多一些，是平均的减少了中子和质子的数量，从比例来说中子减少的比例要远远小于之子减少的比例。在铀238衰变过程中，质子从92衰变了2个，而中子是从146衰变了2个，中子衰变的比例明显小得多。这种阿尔法衰变的结果就会产生中子比较多的原子核，而它仍然是不稳定的。原子核并不会简单的发射出来中子来平衡这种不稳定性，取而代之的是中子会发出来射线而本身转化为质子。举个例子，一个高速的电子。这种现象被称为辐射。例如钍是由铀238经过衰变转化而来的，它衰变而来的原子核会经过进一步的衰变转化成为镨，再拿钋218来举例，它的完全衰变的结果是生成了铋，而铋也还是不稳定的，它可以进一步的经过或者衰变过程，直到形成一个稳定的原子。在射线衰变过程中，它所发射出来的能量是一个连续的过程，从0到e max这也是衰变本身的特点。通过实验人们发现，大部分的粒子的能量都是1/3e max，在大多数情况下，在、衰变过程后原子核会对它本身进行重排，以辐射的形式辐射出一部分能量。另外两个衰变过程应该被提及到，那就是那就是正电子发射和负电子俘获，在正电子发射过程中，核中的一个质子发射了一个正电子并变成一个种子例如钠22通过发射一个正电子变成氖22。负电子俘获它的过程是内层轨道一个电子被它的核俘获以后，使它与一个电子结合，俘获的结果使一个电子转化为一个中子，通过核外电子的重拍，释放X射线。除了钠22之外，上面所提的衰变都是天然存在的放射性活性物质，他们都属于天然存在的放射性活性衰变系，天然存在的放射性活性衰变系有三种分为，钍系、铀镭系和錒系除此之外，镎系在自然界中是不存在的因为它的半衰期是2.2106年。这个半衰期远远小于地球所存在的半衰期3109年，这四个系列我们都把它们叫做重金属衰变系。轻核元素可以通过轰击原子核产生放射性活性，例如，在一个核反应堆中，用中子轰击一个相对比较稳定的原子核，这个中子就有可能被原子核俘获，同时放射出来射线，这样一个过程就叫做中子反应，由于轰击所产生的原子核有了多余的中子会有些不稳定，中子会产生辐射。这样若是相对稳定的元素钴，我们用中子轰击它的话，就会产生钴60这样一个元素，这个元素会继续发射出射线，形成相对比较稳定的镍660。B它是按照统计学来衰变的，这就导致了不太可能预测具体某一个原子何时发生衰变，这种不确定行就会导致某一个确定原子它的衰变率在自然界是指数型的衰变率，用数学公式表达N=N0*e-*t。N0就是指最开始时原子数目，N就是经过时间t后所产生的原子序数，指的是放射性衰变常数，半衰期就是样本中的一半的元素发生衰变，使N=1/2N0代入公式，t1/2=0.693/。因为衰变的率，或者样本的活性和放射性活性原子核的原子序数有一个正比的关系，随着时间也随着指数的变化，a=a0*e-*t 。在一个半衰期内活性就衰变至1/2a0,在两个半衰期内就会衰变到1/4a0，如此类推。也就是说某一个特定的放射性元素，它的半衰期也是恒定的，人们正是利用这一特点来监测未知的放射性元素的组成。这种检测的方法只应用于元素的半衰期在合理的可测定的范围之内的元素，在时间尺度的另一端，这种放射性元素必须有足够长的半衰期，使人们可以在其完全衰变完前进行测量。我们所能测量的时间范围是从10-141017年，测量的尺度跨越了1031的数量级。如果我们想要测定半衰期极短或极长的物质，我们要采用更复杂的方法。知道最近人们习惯用的放射性的单位是居里，以及以居里为单位的一系列亚单位，居里这一单位最早定义是一克的镭所含的放射性，后来这一定义进行了标准化=3.7*1010放射性衰变/s也就是说一个居里等于3.7*1010放射性衰变/s或2.22*1012衰变/分钟。每次的衰变通常放射出来一个或者多个带电粒子。这种带电粒子会带有，尽管不是特别经常，一个或多个射线。有一些核素仅仅发射或X射线。现在的国际单位制是贝克勒尔制，也就是一秒钟原子帅变数，与老的单位居里相比，贝克勒尔是一个非常小的单位。在实际利用过程中，为了方便人们经常在贝克勒尔前加上前缀，比如1贝克勒热=1dis。为了简便，本书中只用m贝克勒尔和t贝克勒尔 老的单位制和贝克勒尔单位制。换算如下。大量的信息被收集起来，描述了稳定的和不稳定的核素的特性。人们将这些信息搜集起来，以便利于方便的读取这些核素的各种特性。这种编绘我们称之为核素表。在这个核素表中，每一个核素都占据一个方块，关于核素的信息被印在方块中，自然界存在的放射性核素，和人造的放射性核素，用不同的颜色或者用不同的明暗印刷来加以区分。在每一方块中都会标有元素的符号和原子量，如果这个元素是稳定的，这个元素的天然丰度也会被标记出来，对于放射性核素都标了它的半衰期，在表中还会看到放射性核素一种或多种的衰变方式。衰变出来的能量是何种粒子也会标出。在水平线上所有的核素都有相同的原子序数，所有具有相同原子量的元素都在从左上到右下的45度角线上。放射性的核素表可以让我们快速获得各种各样核反应的信息。例如，NA23发生中子反应产生NA24，NA24以半衰期为15小时进行衰变，同时放射出1.39MeV的粒子和2.75Mev到1.37MeV射线，从NA24衰变得到的原子核是稳定性的MG24。很明显，放射性核素表作为一种非常方便的信息来源对于我们获得稳定、不稳定的核素都非常有用。带电粒子和粒子主要通过与吸收介质原子的电子相互作用而丧失能量。转移给电子的能量可使电子激发到更高的能级，激发，或者使电子从原子中完全分离出来，电离。另一个非常重要的步骤。当带电粒子急停，能量会以X射线的形式发射出来，这就是我们所说的韧致辐射它只有在辐射的时候才有实际的意义。X、射线X、射线可以通过一系列不同的机制与物质发生相互作用，其中有三种最重要的方式：光电效应、康普顿散射、电子对形成。在光电效应中X、光子中所有能量都被转移到一个核外电子中，同时这个核外电子从它的母体原子核中发射出来。光子在这种情况下被完全吸收了。，康普顿散射只会发生在有一部分能量被转化为核外电子的时候。随着能量的减少，还有一部分光子被散射。在靠近带电粒子附近的强电场中，就是通常我们所说的原子核，光子会转变成一对正负的电子对。这对电子对有着相同的能量。以上三种方式都是使光子本身的能量转化到了核外电子，光子本身丧失了它的能量。中子中子不带电所以它不能产生电离的效应。与射线比较，中子最终将它的能量转移给带电粒子。另外中子可能被原子核捕获产生散射。核辐射的穿透能力按照原子核的标准来说粒子是一个重粒子，因此它在物质中穿行的速度较慢因此它与疾病上的原子相互作用的几率较高，每一次的相互作用都会衰减部分能量，因此粒子衰减能量的速度是很快的，所以它在致密介质中穿行的距离比较短。粒子比粒子更小并且移动速度更快，因此它在介质中相互作用更少并且能量丧失的更慢。这就意味着粒子比粒子在致密介质中穿行的更远。辐射主要通过与核外电子相互作用而失去能量，它可以在致密介质中穿行很远，并且很难被完全吸收。中子与物质作用丧失能量的方式有很多种，究竟发生何种作用主要取决于种子的能量，正因如此，人们通常按照能级将中子分成三组，快中子，中间能力中子和弱中子，中子穿透能力很强，在致密介质中能穿性很长的距离。U2A能量的吸收就像太阳通过光和热向地球辐射能量一样，核辐射对吸收介质传递能量也是同样的方法，和辐射的来源主要是有光辐射的原子或者是机器如X射线机。一热能的传递为例，热能是我们比较熟悉的辐射的方式，它作用于介质的结果就是使吸收介质的温度上升。吸收介质如果是我们人体或者是人体的一部分，这种温度的上升就会被我们感知如果这种温度的上升超过了一定程度，人就会采取躲避的措施，比如采取遮蔽的方式或者远离产生热源。对人来说能够导致致死剂量的射线或者是其他种类的电离辐射，仅仅是使人体的体温升高千分之一摄氏度，所以人就感受不到即使是很高强度类型的辐射所造成的温度变化。电离辐射和我们所熟悉的热辐射有很大区别，每个带电粒子和光子本身有足够的能量使人体的组织发生电离。它有很高的能量归根于粒子的速度快，或者X、射线较短的波长。电离电离是轨道电子从原子核的轨道脱离出去。因为电子本身带负电，电离之后的原子核就会带正电，原子核和电子分离开来了，我们以离子对对其进行命名，也就是有一个正的离子和一个负的离子。辐射的能量被介质吸收之后就会导致介质当中产生离子对，一小部分的能量就能产生电离效果，并且产生离子对。辐射的粒子或者光子就会把它的能量丧失在介质当中。正常情况下，正离子和负离子会重新结合，形成一个中性的原子，未找到这种传递给正负离子对的能量就会转化为热能。如果吸收的介质是气体，例如空气，那么重新的结合就可以被加上一个电场而阻止，只要在两极之间留一个缝隙在缝隙中加一定的电压。如果加的电压足够高那么在空气中产生的负离子会向正极去，正离子就会向负极去，这种离子流动就会形成电流，这种电流和所受到的辐射成正比，电力室给人们测量辐射的大小提供个方法。在类似于水这样的介质中电离能够导致水分子的分解形成对生物分子有害的化学形式辐射对于人体的有害作用很大程度上归因于这种化学反应。就像已经提到的，气体电离给我们提供了测量电离辐射的一种方式，最初的电离单位伦琴就是基于X或射线对空气的电离效应，伦琴单位制有很多的限制，所以又出现了拉德和拉姆两个单位，最近拉德和雷姆这两个旧的单位在国际单位制当中被gray和西弗替换。Gray和西弗已经被国际辐射单位和计量委员会认可，并且被国际放生防护委员会使用然而旧的单位就像是拉德和拉姆还会被继续使用几年这是不可避免的。照射剂量伦琴照射剂量是指X射线或者射线引起空气电离的量，这里所用的特异单位就是伦琴，代表了每公斤的空气发生了电离之后，产生了电荷数是2.58*10-4库伦的离子对。那么一个离子对就带有1.602*10-19库伦的电荷所以一个伦琴相当于/平均能量是5.4*10-18焦耳，所以一个伦琴所吸收的能量就是尽管伦琴在某一定的范围内还在应用，但是作为一个辐射单位是不合适的，因为它仅仅适合于X射线射线对空气的电离。通常我们感兴趣的介质是人体，能量的分布在人体组织当中要比在空气中的分布要多，就射线来说，它是日常我们所接触的光子能量的范围。一个伦琴在人体组织中所分散的能量是0.0096j/kg。正是因为照射剂量存在不足，人们引入了吸收剂量来克服这种不足。吸收剂量用于测量不种类型的能量沉积在不同介质中的电离辐射，吸收剂量最初的单位被定义为拉德，其每公斤能量沉积为0.01j。一伦琴在空气中的能良辰吉时0.0086j/kg，在组织中的能量沉积是0.0096j/kg，所以一伦琴的吸收剂量就是：在很多情况下，暴露剂量用伦琴和吸收剂量用拉德表示几乎都有相同的数值，要注意介质要特殊标记出来。在国际单位制中吸收剂量的单位是GY被定义为1j/kg的能量乘积，公式为可以得出一伦琴的暴露剂量和空气中0.00869GY的吸收剂量等价。剂量当量尽管吸收剂量是一个非常有用的物理学概念，在生物系统当中经常会发生相同程度的损伤却，并不是由吸收了相同剂量不同类型辐射射线造成的。你会发现例如0.01Gy剂量的快中子所造成的生物损伤，就相当于0.1Gy射线所造成的损伤。如果想获得不同射线造成相同的生物有效剂量，我们必须考虑到不同射线的放射生物效应的不同。为此，我们必须将每一种辐射的吸收剂量都乘以品质因子Q，品质因子反映某一特定辐射产生损伤的能力。吸收剂量乘以品质因子所得的数值被称为剂量当量，其最初的单位是雷姆：剂量当量的国际单位为西弗特，缩写为Sv，它与Gy的关系如下：N是进一步的修正因子，它可能考虑到吸收剂量率和分次照射等多种因素，现在ICRP把N定义为1。并且1GY=100拉德也就是1西弗=100雷姆。品质因子的数值依赖于射线的电离密度，在组织当中射线在一毫米的径迹会产生1百万个离子对，射线则会产生1万个。品质因子Q定义为射线的品质因子我们把它设为1，其他类型的辐射的品质因子就与其电离密度相关。射线引起的电离密度与射线相似，所以它的品质因子也是1，中子的品质因子取决于它不同的能量，对于热中子Q=2.3对于快中子是10粒子和其他多种带电粒子我们认为Q是20.剂量率Gy和西弗可以表示在任何一个时间段所接受的剂量。为了控制辐射的危害，我们需要知道辐射的剂量率，如果一个人在辐射场工作了2个小时，剂量当量为4毫西弗，那么剂量当量的率就是2毫西弗/小时，同样吸收剂量率单位为GY/h那么，剂量，剂量率，时间的关系就是：如果一，个人每一周被允许吸收的最大的剂量当量是1毫西弗，那么他在接受的剂量当量率为50毫西弗/h的情况下下可以工作多长时间：通量为了方便的的表达一个辐射场，通常用每一秒钟每一平方米内粒子或光子的数目来表示，这个就是严格所说的的注量率，当上我们通常都把它叫做通量。我们通过一个实际例子，能够很好地说明这一概念。假设有一个点状的放射源，以每秒钟（中）的速率不停向外释放中子。在这种情况下通量就被定义为距离点放射源距离为r，每平方米内每秒通过的中子数量。因为点放射源是向各个方向均匀一致的释放种子，那么在距离为r的半径当中，中子数被除以半径为r的球体面积。其表面积为4r2，则通量为注意如果r改变，r2增加四倍那么通量就会减少四倍，这种关系被称为方平方关系。U2B通用的原子人体不会直接感受到电离辐射，所以公众会对这种类型的危害焦虑不安。人们只有依赖于机器的一些物理和化学反应才能检测到辐射，这些反应包括，空气的电离，固体的电离和激发，化学体系的变化或者中子的激活。辐射防护学所用的主要的探测仪器，其原理都是基于辐射对空气的电离。某种类型的特殊晶体或固体，它的增加会导致电导率的增加，这种增加是由于电离所造成的，包括了闪烁探测器，热质发光探测器，和直接的感光探测。基于化学变化的探测仪器也存在，但是相当不敏感。用于检测中子的也有一种方法，它依赖于中子反应所造成的激活。闪烁探测器闪烁探测器是基于辐射所产生的荧光的原理，当电子从它的激发态回到它的价态就会发出荧光。所选择的材料这种反应的速度是非常快的，在上说探测器中1mev光子就会造成一万个电子的激发，也会产生相同数量的光子，这种闪烁就会被光电倍增管检测到，并且会把这种光线转化为电子脉冲，并进一步放大。脉冲的大小和晶体中沉积的能量成正比。在射线中，人们最常用的闪烁剂是氧化钠，这种闪烁剂的结晶通常是50mm*50mm。这种闪烁剂被广泛的应用到射线的广谱测定法，薄层硫化锌结晶被应用到射线的检测。热质发光探测器热酯发光探测器利用了电子俘获的效应，我们所选择的材料收到电离辐射后就会产生电子俘获，这种俘获在常温条件下是比较稳定的，如果在辐射过后，这种材料加热到适宜的温度，通常是200摄氏度，那么被俘获的电子就会被释放出来并回到它的价态同时发射出光子，因此在黑暗中把材料加热同时使用一个光电倍增管，其发射出来的光我们就可以测量，并且发射出的光与其所受辐射的剂量成正比。我们最常用的材料就是氟化锂，其他的一些材料比如氟化钙，硼酸锂也会有它特殊的用途。特别要注意的是，前面所描述的方法更适用于测量辐射强度的同时也适用于在照射一段时间内累积剂量的测量 自然放射性同位素 自然存在的放射性同位素元素，在自然条件下至少有一种有放射性的同位素存在才能称它为自然存在的放射性元素。测量一个样本的放射性只能测量出这个元素当中放射性元素的组成，而对元素组成当中没有放射性的那一部分无法测量。因为专家们实际上是对元素的总量感兴趣，而不是对其中有放射性的那部分感兴趣，他必须知道这种元素的同位组成，从测量出的放射性同位素来推断出该元素的总能量。一些天然存在的放射性元素，总的来说具有恒定的同位素组成。因此无论样品的来源或年龄，放射性同位素和总同位素量的比是恒定的，这些同位素包括钾，、铷、钐、镥、铼、钫、铀。至少从原则上来说通过测量放射性是能够确定元素组成的。其他的一些天然的放射性元素，随着来源以及存在时间的不同，它们的放射性同位素构成是有区别的。钋、氡、锕、镤等一般都是由一个长寿命的同位素，和一个或多个相对短寿命的同位素组成。在通常情况下，因为某元素的质量由长寿命同位素所提供，所以在短寿命同位素衰变后检测长寿命同位素的放射性，就可以获得该元素的量。镭和钍这两种元素是由一种长寿命同位素和几种短寿命同位素组成，但是它们短寿命的同位素时间也需要几个月或者几年，这样等待它衰变完在进行测量就会很不方便。然而，已研究出了测定长寿命同位素的方法，即检测与衰变产物有关的放射性活度，或者在测定同位素组成之后校正其短寿命同位素的放射性活度。铊、铅、铋这几种元素元素的构成比变化很大，并且它们的存量很小，到目前为止还没有基于天然放射性的方法对他进行分析的现成方法。U3 A自然中的能量随机转移电子轨迹的特点是具有随机性，它所沉积的能量并不能被我们通常所用的公式所描述。贝斯布拉克方程所描述的能量的传递，它的电子再停下来的过程中是以一种连续的方式进行能量传递。也就是说，方程式假设电子能量的衰变是以连续的方式进行的，而实际上，能量的衰变是中断的不连续的方式进行的。这个方程就是我们所说的连续衰变的近似值。贝斯布拉克近似值总的来说适用于一般的物理学问题，但是用它描述媒介当中分子损伤事件并不合适。举个例子说，如果我们观察两个无论是电离，激发，还是超级激发，以上各种形式所形成的分子都是非常不稳定的。电子构型会发生重排与其他分子的相互作用就会发生。P25次级电子作为结果，会在分散过程中相互作用，产生射线，作为次级电子相互作用的结果，具有足够动能的电子就会产生它们自己的径迹。同样的分类也适用于新的径迹，根据M和M的理论。1mev的电子会把60%能量以传递的方式，15%的能量以群团的方式，20%能量以短径迹的方式沉积。后一种并不是射线，而是一种分散的电子，它有比较小的初始动能是与次级电子相互作用而产生的。所有这些能量，对短径迹而言差不多是一种连续分散的方式，关于这些事件随机特性的认识对我们理解射线作用于例如水之类的物质，有重要的作用。由于和次级电子相互作用所导致的能量沉积会集中在一小团中，根据沉积的能量不同，可以分为团迹，群团和径迹。在每一个团当中，会发生很多的电离或者激发。在小的群团当中电离和激发产生的物质可能会相互作用，但是群团之间有足够的距离，所以发生反应的几率不大。对这一点可以举例说明，假如有一个高初始动能的次级电子，它的沉积能量是以团即的形式存在的，团即和团即之间的距离平均为400纳米，假如媒介为水羟自由基的扩散常数是8*10-5cm2/s。在一微秒，也就是自由基存在的平均寿命时间内，可以扩散180纳米。 水的辐射化学初级辐射分解产物水是构成生物体的主要成分，能量的转移它最初发生的电离和激发的事件在生物体内都会与水分子发生作用，这点并不奇怪。对于低LET的电离辐射它的能量的沉积所造成的次级电子和水发生的电离和激发占据了生物体中的支配地位的作用。在最初的10-1610-12秒的过程中水所发生的初级作用见于图1.。最初的辐射化学所产的水的电离和激发最后产生了如下的产物。最初的产物就是激发态的分子的水，进一步分解的产物就是氢自由基和羟自由基，水的直接的电力产物就是带一个单位正电荷的水和一个电子。最重要的一点是次团之间的相互作用除了高LET的辐射一般是不太可能的。次级辐射分解产物 水的辐射的初级产物进一步与水或氢离子进行反应如下：水分子进一部分解为氢离子和羟自由基，自由电子会与水继续反应生成生成带一个单位负电荷的水，带一个单位负电子的水会进一步分解为氢自由基和氢氧根负粒子，或者和水进一步反应生成水和电子，或者在氢离子多的情况下产生氢自由基，水和电子的概念的存在争议了很多年，过去占据支配地位的认为据有还原性的物质有很多种，氢自由基，或带一个单位负电荷的水，或者是一些奇怪的形式这个人在1953年对水和电子进行描述，后来他的描述被科学界广泛接受，水和电子的存在后来又被动力学检测所证实。后来通过吸收广谱也证明了水和电子的存在。水和电子在反应中是相对较稳定的，它的反映常熟市200mol/s概括一下，在10-11秒的过程中会产生如下产物，氢自由基、羟自由基、水和电子同时也会形成氢离子和氢氧根粒子，但是由于氢自由基和羟自由基在水的正常分解中广泛存在，它们的存在对辐射分解来说并不重要，只是作为一种无毒的能量的吸收，和电离辐射能量的沉积。在这个反应面中这些早期反应的事件，也就是最后导致水的分解产物的事件，都不依赖于次级电子扩散的速率。在最初的辐射事件产生的产物，能直接与水分子和氢离子发生反应，而且这种产物与水一接触就立刻发生了反应。对于水和电子这个概念需要我们的进一步注意。不翻译。不翻译。水的电离所产生的电子会与它周围的介质发生多处的反应，丧失其动能，最终达到费米能量的阶段。当电子的速率足够的慢，当他的动能达到100ev或者更少的时候，而且整个过程当中电子没有被图1所示的过程所俘获。也即是说没有和水以及氢离子发生反应，这样的话很多的水分子就会将氢离子俘获并形成偶极，这个新的实体在中性的水存在的时间是2*10-4s。水和电子要比自由电子更稳定。在这种快电子最初的电离激发的过程中，在辐射化学领域我们叫它团激。很可能只有两个到五个水分子发生了电离或者激发，这些自由基或者激发的分子彼此之间只有纳米级的距离。在10-1210-10s这个时间段，这些物质所发生的反应正如前面所描述的，丧失了它们的动能从它们形成的点向周围发生了扩散。再结合在反应最初的时候物质之间的距离还很近，这些物质之间可能会发生重新的再结合，这种再结合所产生的能量回以热能的方式向周围发散。自由基同时也包括电子对，可以重新再结合，但是随着时间的推迟，这种扩散将物质之间分散开，高效的将它们融入到周围的水环境中，这种再结合只会在辐射分解最初的10-11内发生，过了这个时间扩散就将起到主导作用。化学阶段在热能反映阶段结束之后，化学反应阶段开始，化学反应阶段将一直持续到各种化学反应的结束，这种化学反应发生在竞技？的周围，并且这种化学反应是不均匀的。也就是说浓度控制的这种反应是不均匀的。这些反应十分复杂，它的许多分解产物是不重要的，在中性水中这个反应的最终产物列出如下：在酸性，也就是高浓度的氢离子的水溶液中，水和电子的反应也发生了，但只在10-10s内发生，之后过多的质子就会产生氢自由基。P31G值：放射化学描述产率的概念辐射化学中的G值是一个非常方便的概念，它用来比较各种不同种类的射线沉积的能量所产生的各种不同的化学产物。G值非常明确的定义如下，要注意我们有两种不同形式的G值包括微分的G值和积分的G值：G值被定义为所形成的或破坏的电子数量，100ev的电离辐射的次级电子的能量作用于基质后产生的或破话的分子总数。清除剂的作用水的自由基与水发生的相互反应是一个十分有趣的过程。电离辐射的事件如果引起生物体的反应，那么必然有电离辐射的产物与生物体发生化学反应，并且这种反应会导致生物体细胞的功能发生变化，放射化学有一个专用名词叫清除剂来命名这种化学物质，它与水中的电离产物和自由基发生反应，清除剂他可以是任何一种物质只要它能与自由基发生反应，并且将水的化学反应一直到终止，有趣的是，在低浓度的清除剂环境中，自由基和清除剂之间的反应基本上都是相同的，为什么会这样呢？如果你想象一个活性物质它在扩散，这个自由基和清除剂之间的反应是一种默认反应，在清除剂的浓度很低的时候，自由基只是在清除剂把他清除之前稍微扩散的远一点。弗里克剂量计弗里克剂量计系统，就是把二价铁离子氧化为三价铁离子，辐射作用于水会使二价铁离子被氧化成为三价铁离子，最初我们把它发展出来，作为衡量辐射的剂量计，因为弗里克剂量计系统所产生的G值和辐射源LET指十分相关，所以它只在很小的一部分有用。但是它作为一种工具在衡量清除剂和水的相互作用上有着很好的作用。在弗里克剂量计系统中，二价铁就作为一种清除剂，清除辐射所产生的各种水的产物，弗里克的化学反应方程式如下：不会考的U1A1 What does beta radiation consist of?:beta radiation consist of high speed electrons which originate in the nucleus.2 what is the essential difference between the two types ofradiation:X-rays and -rays?:the essential difference between the two types of radiation lies in their origin. Whereas -rays result from changes in the nucles, X-rays are emitted when atomic electrons undergo a change in orbit.3 what phenomenon is known as and -decay?:in order to achieve greater stability the nucleus may emit an -particle,so reducing its number of protons and neutrons to 90 and144,respectively.4 what process is knwn as neutron and gamma(n,)reactions?:if a neutron strikes a nucleus it may be absorbed and a gamma photon emitted. Such a process is known as a neutron ,gamma(n,)reaction.U1B1 do you known how to express the radioactive decay law mathematically? And how to obtain the half-life(T1/2)of a radioactive species from the equation?:N=N0e-t half-life(T1/2):N=N0e-t T1/2=loge2/=0.693/2 how do alpha and beta particles interact with atomic electrons in absorbing medium?:alpha and beta particles lose energy through interactions with atomic electrons in the absorbing medium.the energy transferred to the eletrons causes them either to be excited to a higher energy level(exciation) or separated entired from the parent atom (ionzation)3 what are the mechanisms of X-and-radiations interacting with matter?:X-and-radiations interact with matter through a variety of alternative mechanism, the three most important of which are the photoelectric Compton scattering and pair-production.U2A1 what is the original unit of absorbed dose,and how much energy deposition is it defined as?:the original unit of absorbed dose was the rad and was defined as an energy deposition of 0.001J/kg2 what does quality facto (Q) reflect;to do this we must multiply the absorbed dose of each type of radiation by a quality factor (Q)which reflects the ability of the particular type of radiation to cause damageU2B1what are the general principles of radiation detection devices?:(a)ionization in gases (b)ionization and excitation in certain solids (c)changes in chemical systems (d)activation by neutrons.U3A1 according tothe LET radiation,what is the time scale for the direct effect of excitations and ionizations?:10-1610-122 what are the products formed in the first 10-11s in the processof chemistry?:to recapitulate,products formed in the first 10-11s are H,OH,and e-aq.3 what is the specific name denominated by the radiation chemisits in the first ionzation-excitation event of the fast electron?:in the first ionzation-excitation event of the fast electron,sometimes called a spur by radiation chemists.U3B1 how manay general classes of interactions of radiation can be identified?what are they defined as respectively?:G is defined as the number of molecules formed or destoryed as the esult of the deposition of 100eV of energy from the ionizing secondary electron.3 according to the data from the experiments, which type of radical is the predominant species for reaction with DNA?:in addition to the reactivity of the products of radiolysis of water that cause them to interact with important biomolecules in the cell ,it is also possible that energy deposited by the high-kinetic-energy electorn might be deposited directly in thr biological molecule of interest.U4