Oddziaływanie promieniowania z materią

Promieniowanie jonizujące przechodząc przez żywą materię (w tym organizm ludzki podczas wykonywania badań radiologicznych) zostaje częściowo zaabsorbowane na kolejnych, następujących po sobie warstwach, co może prowadzić do dwóch sytuacji: jonizacji lub wzbudzenia atomów komórek.

Z jonizacją mamy do czynienia wtedy, gdy promieniowanie tracąc swoją energię wybiło elektron walencyjny (znajdujący się na najbardziej zewnętrznej powłoce atomu) i atom obojętny stał się jonem uwalniając jeden elektron. Zjawisko to wiąże się z wytworzeniem energii powstałej z „pękającego” wiązania, która uwalniana jest w postaci wtórnego promieniowania. Proces wzbudzenia atomu wiąże się z przemieszczeniem elektronu walencyjnego na bardziej odległą orbitę, bez zmiany ładunku atomu.

Wielkość jonizacji ośrodka zależy od prędkości naładowanych cząstek elementarnych i jest odwrotnie proporcjonalna w stosunku do niej - im wyższa jest ich prędkość tym mniej energii zostaje zużyte na jonizację. Prędkość natomiast zależy od energii cząstki. Przy tej samej energii jądra, cięższe jony mają większą masę, a więc mniejszą prędkość, a co się z tym wiąże większą zdolność jonizacji oraz względnie stały, niezmieniający się kierunek ruchu.

Z faktów tych wynika też następująca interpretacja właściwości różnych rodzajów promieniowania:
- promieniowanie alfa - cząstki alfa są stosunkowo ciężkie i mają powolny przebieg, przez co szybko tracą energię wywołując silną jonizację tkanek,
- promieniowanie beta - składowe oddziaływania: pozytony i negatony mają mniejszą masę i szybszą prędkość, a co się z tym wiąże mniej jonizują atomy i mają większy zasięg w tkance,
- neutrony - same nie powodują jonizacji; jedynie przy zderzeniu z jądrami lekkich atomów mogą przekazać im część swojej energii lub wywołać reakcje jądrowe z powstaniem protonów, a dopiero wzbudzone jądra lub te nowe cząstki elementarne mogą wtórnie spowodować jonizację otoczenia.

Promieniowanie gamma może także spowodować jonizację lub wzbudzenie atomów. Mechanizm tego procesu przebiega jednak w odmienny sposób. Procesy jonizacji i wzbudzenia w tym wypadku zależą od energii fotonów oraz budowy i składu materii na którą padają. Przekazywanie energii odbywa się tutaj na podstawie zjawiska fotoelektrycznego, efektu Comptona i tworzenia par opisanych w dziale: Rentgenodiagnostyka.

Paulina Krawczyk

• "Podstawy diagnostyki radiologicznej" W.E. Brant, C.A. Helms, wyd. Medipage (I-IV)
• "Radiologia. Diagnostyka obrazowa." B. Pruszyński. Wydawnictwo Lekarskie PZWL

radiologia24.pl » Promieniowanie jonizujące » Oddziaływanie promieniowania z materią