ВЛИЯНИЕ ИОНИЗИРУЮЩИХ ЛУЧЕЙ НА БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОБЪЕКТЫ Текст научной статьи по специальности «Физика»

ВЛИЯНИЕ ИОНИЗИРУЮЩИХ ЛУЧЕЙ НА БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОБЪЕКТЫ

РАГИМОВ РАГИМ МАГОМЕД ОГЛЫ

Доцент кафедры "Инженерная физика и эдектроника",Азербайджанского Технического

Университета, г. Баку

ДЖАВАДОВА СЕВДА МУРСАЛ КЫЗЫ

Старший преподаватель кафедры" Иженерная физика и эдектроника" Азербайджанского

Технического Университета, г.Баку

БАШИРОВА РАШИДА РАШАДАТ

Преподаватель кафедры "Cоциальных наук" ,Университета Культуры и Искусств г.Баку

Аннотация: В результате ионизации биотканей радикалы вызывают излучение и возбуждение органических молекул. Высокоактивные соединения взаимодействуют с другими молекулами в биологических системах, повреждая мембраны и ткани всех организмов. Кроме того, биологическое действие ионизирующих лучей создает одновременно и миграционный эффект. Это означает скрытое развитие патологии в организме, а чувствительность биологических тканей зависит от физиологического состояния структуры. Защита от радиоактивных лучей зависит от вида излучения следующим образом: для защиты от а-лучей в простом случае достаточно одного листа; органические стекла с алюминиевым слоем используются для защиты от в-лучей, а устройства с большими атомными номерами используются для защиты от рентгеновских или у-лучей.

Ключевые слова: Ионизация биологических тканей, защита от радиоактивных лучей, ионизация, электромагнитные лучи, квантовая ионизация, биологические ткани, естественные источники ионизации.

EFFECT OF IONIZING RADIATION ON BIOLOGICAL OBJECTS

RAHIMOV RAHIM MAHOMMED

Department of Engineering Physics and Electronics, Faculty of Energy and Automation, Azerbaijan

Technical University, Baku, Azerbaijan

CAVADOVA SEVDA MURSAL Department of Engineering Physics and Electronics, Faculty of Energy and Automation, Azerbaijan

Technical University, Baku, Azerbaijan

BASHIROVA RASHIDA RASHADAT

Department of Social and Sciences University of Culture and Arts Baku, Azerbaijan

Abstract: As a result of ionization of biotissues, radicals cause radiation and excitation of organic molecules. Highly active compounds interact with other molecules in biological systems to damage membranes and damage tissues of all organisms. In addition, the biological effect of ionized rays creates a migration effect at the same time. This means the secret development of pathology in the body, and the sensitivity of biological tissues depends on the physiological state of the structure. Protection against radioactive rays is as follows depending on the type of radiation: for protection against a-rays, a simple sheet is enough; for protection against fi-rays, organic glasses made of aluminum layer are used, and for protection against x-rays or y-rays, devices with a large atomic number are used.

Keywords: Ionization of biotissues, protection from radioactive rays, Ionization, electromagnetic rays, quantum ionization, biological tissues, natural ionization sources

Ионизация означает создание заряженных частиц в электрически нейтральной среде, которая создается взаимодействием излучения высокой энергии с этими частицами.

При увеличении частоты электромагнитного излучения увеличивается энергия кванта, что вызывает ионизацию.

Электромагнитное излучение должно соответствовать следующему условию относительно ионизации

hv>Ao

Ао — работа, совершаемая при ионизации.

Это условие справедливо для коротковолновых лучей. То же самое верно для рентгеновских лучей и у-лучей. Шкала ионизирующего излучения следующая:

Рисунок 1. Шкала ионизирующих лучей

Здесь, при начальных физических процессах, квантовая ионизация веществ превращает хотя бы один из атомов в положительно заряженный ион в электронном слое. В это время могут быть разные варианты распределения исходных квантов. Если излучения II нет, то в веществах возникает внутренний фотоэффект, а в это время происходит когерентное поглощение. Если когерентность нарушена, то возрастает возможность ионизации. Если квантовое излучение взаимодействует со свободными электронами, то ионизация называется фотоэлектронной ионизацией. Для квантового у-облучения создается возможность фотоядерной реакции или ядерный фотоэффект, представляющего собой излучение протонов и нейтронов из самого ядра, что вызывает деление ядра. При ядерном фотоэффекте у-кванты должны быть больше энергии связи нуклонов. В это время создаются 2 пары электронов и позитронов. [1,2,]

Поясним многофакторность механизма ионизации в веществах и возникновение миграции на примере атома. Для этого механизма характерны когерентное и некогерентное излучение фотонов при расщеплении атомов, возбуждение и ионизация атомов, усиление фотохимических реакций в результате нагревания, генерация рентгеновских лучей.

х^с повышением

температуры ионизация атомов, генерация рентгеновского излучения

фотохимическая реакция

фотол ю м и н ее це не ия

Рис. 2 Схема многофакторного воздействия ионизирующих лучей

Биологические ткани прозрачны для рентгеновских и у-лучей, а степень поглощения этих тканей зависит от частоты излучения и плотности ткани. Дозу ионизирующего излучения

определяют путем измерения физических и биологических эффектов. Доза поглощенных лучей принимается как отношение энергии ионизированных лучей за счет поглощения этих лучей веществами. Дозу поглощенного излучения измеряют по Грею. Это энергия, которую поглощает вещество массой 1 кг.

1Q=1C/kq

Мощность дозы поглощенных лучей определяется соотношением N = D/t, где D = 1Q.

Есть еще одна единица, не вошедшая в международную систему, это rad = 10-2 Q = 100эрг/г

Экспозиционная доза рентгеновского и у-излучения определяется ионизационным действием сухого атмосферного воздуха. Экспозиционная доза определяется как Кл/кг. Действие ионизирующего излучения на биологические объекты обусловлено его высокой химической активностью. Поэтому основной процесс химического преобразования называется радиолизом. Для биологических тканей, содержащих много воды, ионизирующее излучение зависит от радиолиза воды. [2,3]

H2O ^ H2O++e-H2O OH -+ H' OH OH'+e-H'+ e-

Как видно, в результате ионизации биотканей радикалы вызывают излучение и возбуждение органических молекул. Как видно из реакции, высокоактивные соединения взаимодействуют с другими молекулами в биологических системах, вызывая повреждение мембран и повреждение тканей у всех организмов. Кроме того, биологическое действие ионизирующих лучей создает одновременно и миграционный эффект. Это означает скрытое развитие патологии в организме, а чувствительность биологических тканей зависит от физиологического состояния структуры. Радиочувствительные биологические ткани, по свойству поглощения лучей, состоят из следующих частей:

1. Вследствие действия малой дозы, менее 100, временно изменяется механизм кровьобразования;

2. При дозе 150-400 рад появляются осложнения на сердце и заболевания легких;

3. Тяжелая форма лучевой болезни возникает при облучении до 400-600 рад;

4. При радиации более 600 радиан - это смертельная доза;

5. При радиации более 5000 рад возникает молниеносная лучевая болезнь;

6. Человеческое тело полностью разрушается дозой радиации, превышающей 20 000 радиан.

7. От 100 - 1000 радиан возникает костно-мозговой механизм лучевой болезни. Между 1000-5000 рад радиации возникает механизм повреждения кишечника.

К естественным источникам ионизации относятся космические лучи, богатая радиоактивными веществами вода на Земле и плазмоподобные вещества в ядре. Это все вещества, входящие в состав биологических тканей. Такие естественные источники ионизации источают естественное излучение. [2, 3,4,5]

К искусственным источникам излучения относятся фоновые полезные ископаемые (руды) в результате переработки полезных ископаемых, атомные электростанции, бытовые приборы. Это мощные устройства, используемые в бытовой технике, а также в лучи.

I. Рентгено- и у-диагностика;

II. Радиоизотопная диагностика;

III. Лучевая терапия.

В радиационной гигиене защита от радиации, организуется путем изучения действия ионизирующих лучей на организм человека.

Дозиметрия - это метод изучия взаимодействия предметов с ионизирующими лучами, и в результате определяется предельная доза, которая может выделяться. Существует 3 типа защиты от ионизирующего излучения.

1. По времени;

2. По расстоянию;

3. По материалам.

Если рассматривать источник ионизирующего излучения как точечный, то поглощенная доза характеризуется следующим выражением:

D = l • t/r2

где, l - это интенсивностью излучения, r - расстояние от источника излучения.

Защита от радиоактивных лучей в зависимости от вида излучения заключается в следующем: для защиты от а-лучей достаточн одного простого листа; органические стекла с алюминиевым слоем используются для защиты от ß-лучей, а устройства с большими атомными номерами используются для защиты от рентгеновских или у-лучей.

Заключение

Действие ионизирующего излучения на биологические объекты обусловлено его высокой химической активностью. Поэтому основной процесс химического преобразования называется радиолизом. К естественным источникам ионизации относятся космические лучи, богатая радиоактивными веществами вода на Земле и плазмоподобные вещества в ядре. Это все вещества, входящие в состав биологических тканей. в результате ионизации биотканей радикалы вызывают излучение и возбуждение органических молекул. Как видно из реакции, высокоактивные соединения взаимодействуют с другими молекулами в биологических системах, вызывая повреждение мембран и повреждение тканей у всех организмов. Кроме того, биологическое действие ионизирующих лучей создает одновременно и миграционный эффект. Биологические ткани прозрачны для рентгеновских и у-лучей, а степень поглощения этих тканей зависит от частоты излучения и плотности ткани. Дозу ионизирующего излучения определяют путем измерения физических и биологических эффектов. Доза поглощенных лучей принимается как отношение энергии ионизированных лучей за счет поглощения этих лучей веществами.

ЛИТЕРАТУРА

1. Rahimov R.M., öliyev Т.Э. Biofizika va fiziki sahalarla bioobyektlarin qar§iliqli tasiri. Baki, NPM, "Tahsil", 2019, 223 sah.

2. В.П. Олейник. Основы взаимодействия физических полей с биологическими объектами. Учеб. пособ. Харков «ХАИ» 2006, 162 стр.

3. Тиманюк В.А., Животова Е.Н. Биофизика: Учебник. - 2-е изд. - K .:ИД «Профессионал» 2004. 342c.

4. В.П. Олейник., С.Н.Кулиш. Аппаратные методы исследований в биологии и медицине: Учеб. пособие. - Х.:Нац аэрокосм. Ун-т «Харьк. Авиац. ин-т», 2004. 245c.

5. RAHiMOV R.M., GADiR G.A. An integrated multi-frequency method for estimating body composition. VI Международная научно-практическая конференция «НАУКА и ТЕХНОЛОГИИ» /сост.: Б.Куспанова и.т.д - г.Алматы, Казахстан, 2023,с.312-316