ЭЛЕКТРОННОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ

ЭЛЕКТРОННОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ — корпускулярное ионизирующее излучение, состоящее из потока свободных электронов. В медицине электронное излучение используют для электронной терапии (см. ), радиоизотопной диагностики (см. ), а также в медико-биологических исследованиях, в том числе проводимых с помощью электронной микроскопии (см. ).

Электрон (греческий elektron янтарь) — стабильная элементарная частица (см. Элементарные частицы), открытая Томсоном (J. J. Thomson) в 1897 году. Электрон является самой легкой из частиц, обладающих массой покоя. Его масса покоя m=9,109·10-31 кг, что соответствует энергии 0,511 Мэв. Заряд электрона е = —1,602·10-19 k, спин (s) в единицах Планка равен 1/2 или 1/2 · (h/2π) где h — постоянная Планка, равная 6,626·10-34 дж·сек. Магнитный момент электрона μe = (e·h) / (4πmc) = 9,274·10-24 дж·тл-1, где c — скорость света.

Электроны входят в состав атомов (см. Атом) и молекул (см. Молекула), нейтрализуя положительный заряд ядер и образуя электронные оболочки, расположенные вокруг них. Строение электронных оболочек атома и квантово-механические особенности движения атомных электронов определяют оптические, электрические, магнитные, химические и механические свойства вещества. Источниками свободных электронов в природе являются космическое излучение (см. ), распад некоторых элементарных частиц, бета-распад (см. ). Свободные электроны могут испускаться также при возбуждении атомов среды путем подведения энергии различной природы, напр. нагревания (термоэлектронная эмиссия), облучения среды электронами, ионами (см. ) или фотонами (электронная, ионная и фотоэлектронная эмиссия, образование пар ионов).

Электронное излучение, организованное в электронные пучки, получают на ускорителях заряженных частиц (см. ) различного типа. Наибольшее распространение в исследованиях электронное излучение широкого спектра энергий (от нескольких мегаэлектрон-вольт до ~ 20 Гэв) получили линейные ускорители.

Проходя через вещество среды, электроны взаимодействуют с его атомами. К таким процессам взаимодействия относят упругое рассеяние и торможение в кулоновском поле ядра, которое ведет к так называемому тормозному излучению (см. ); неупругое рассеяние на электронах атомов среды и возбуждение этих атомов (см. Молекула, возбужденные состояния молекул); ядерные реакции (см. ). Упругое рассеяние не изменяет энергии первичного электронного излучения, однако играет важную роль в расширении поперечных размеров электронного пучка по мере прохождения его через среду. Основными процессами, приводящими к потере энергии электронного излучения, являются неупругое рассеяние и возбуждение атомов вещества среды, а также торможение электронов в поле ядер атомов вещества среды. В области значений энергии электронное излучение от 0, 1 до ~ 1, 5 Мэв ионизационные потери (в г. /см2) на единицу длины пути пропорциональны электронной плотности среды и обратно пропорциональны квадрату скорости частиц. Линейная передача энергии (см. ), то есть средняя энергия, поглощаемая средой в месте прохождения заряженной частицы, отнесенная к единице ее пути, при торможении электрона в поле ядра атома среды пропорциональна n * Z2 * T, где Т — кинетическая энергия электронного излучения, Z — эффективный атомный номер среды, n — число атомов в 1 см3 среды.

Энергия, при которой ионизационные потери энергии электрона равны радиационным (потери энергии на излучение при торможении), называется критической (см. Ионизирующие излучения). При энергии электронного излучения выше критической радиационные потери представляют основной вид потери энергии. Потери энергии электронного поля на ионизацию и тормозное излучение в воде (тканях организма) составляют соответственно 0, 225 и 0, 0196 кэв/мкм (Т = 10 Мэв), 0, 241 и 0, 0475 кэв/мкм (Т = 20 Мэв), 0, 264 и 0, 139 кэв/мкм (Т = 50 Мэв).

Пробег электрона в среде R (см) зависит от плотности среды р (г/см3) и энергии электрона (Мэв). В области энергий электронное излучение от 1,5 до 35 Мэв зависимость R от Т с ошибкой менее ±5% описывается эмпирическим соотношением pR=0,51T — 0,26. Для клинических целей важными характеристиками пространственного распределения дозы или мощности дозы электронного излучения в облучаемой среде (см. Дозное поле) являются распределения поглощенной дозы в воде или биол. ткани (см. Изодозы).

Биологическое действие электронного излучения аналогично действию гамма-излучения (см.) и тормозного излучения той же энергии (см. Ионизирующие излучения, биологическое действие).

См. также Бета-излучение.

Библиогр.: Козлов А. П. и др. Сравнение биологической эффективности электронов 20 Мэв и рентгеновского излучения 200 кв по образованию хромосомных аберраций в клетках опухоли Эрлиха, Радиобиология, т. 14, в. 4, с. 536, 1974; Экспериментальная ядерная физика, под ред. Э. Сегре, пер. с англ., т. 1, с. 143, М., 1955; Johns Н. Е. a. Cunningham J. R. The physics of radiology, Springfield, 1983; Textbook of radiotherapy, ed. by G. H. Fletcher, Philadelphia, 1980.



Популярные статьи

Источник: Большая Медицинская Энциклопедия (БМЭ), под редакцией Петровского Б.В., 3-е издание

Поделиться: