Ahhoz, hogy a sugárzásnak az élő
szervezetre gyakorolt hatását megértsük, először általánosan nézzük, hogy
hogyan hat kölcsön a sugárzás és az anyag. Legutóbb áttekintettük az alfa és a
béta sugárzások kölcsönhatását az anyaggal. Most lássuk, mi történik, ha
elektromágneses sugárzásról van szó. Az elektromágneses sugárzások spektruma
igen széles. Most csak az ionizáló (atomokból elektronokat kiszakítani képes)
sugárzásokkal foglalkozunk. A fény vagy a hang erre nem képes, de képes a már
bemutatott gammasugárzás, vagy a már szintén említett röntgensugárzás. A kettő
közötti különbség, hogy a röntgen sugárzás energiája általában kisebb, mint a
gamma sugárzás energiája. Azért írtam, hogy általában, mert létezik az
úgynevezett kemény röntgensugárzás, aminek az energiatartománya átfed a
gammasugárzáséval. Alapvető különbség, hogy míg a gammasugárzás
magátalakulásoknál jön létre, addíg a röntgensugárzás nagyenergiájú
elektronfolyamatokból keletkezik. De lássuk, mi történik, ha a sugárzás útjába
anyag kerül? Ilyenkor a sugárzás intenzitása csökken, méghozzá exponenciálisan
az akadályban megtett út hosszával. A csillapodás mértéke természetesen attól
is függ, hogy milyen anyagon halad át a sugárzás. Ha egy kicsit mélyebben
belemegyünk és megvizsgáljuk, hogy milyen folyamatok révén veszíti el az
energiáját (a fenti törvény szerint) a sugárzás, akkor olyan jelenségekkel
találkozunk, mint a fotoeffektus, a Compton szórás vagy a párképződés. Mielőtt
mindegyikről beszélnék, hadd helyezzek el ide egy linket, ahol e három
effektusról láthattok szemléletes animációt, amit David M Harrison készített és
Nagy Sándor fordított magyarra.
http://nagysandor.eu/AsimovTeka/Harrison/XRayInteract.html
Tehát, a gamma- vagy
röntgensugárzás az atommal kölcsönhatva az bizonyos esélyel (energiájától függ)
fényelektromos hatást, Compton hatást vagy párkeltést produkál. A
fényelektromos effektus során a bejüvő sugárzás az energiáját átadja egy
elektronnak, mely elhagyja az atomot, melynek kötelékében állt. Az elektron
kilépő mozgási energiája megegyezik a gamma vagy röntgen energiának és a
kiszakításhoz (elektront az atomból) szükséges energiának a különbségével. A
Compton szórás során a bejövő sugárzás az energiájának csak egy részét adja át
az elektronnak és valamilyen szög alatt szóródik, vagyis továbbhalad, de kisebb
energiájú lesz. Párképzés során a nagy energiájú sugárzás részecskékké válik,
méghozzá két egymással ellentétesen mozgó, ellentétes töltésű és az elektron
tömegével megegyező tömegű részecskévé. Gondolom már kitaláltátok, hogy
pozitronról és elektronról van szó. Ezek együttes kezdeti mozgási energiája megegyezik
a sugárzás energiájának és a párképzéshez szükséges energiának (kb. 1 MeV) a
különbségével. A keletkezett pozitron rövid időn belül anihilálódik
(elektronnal találkozva megsemmisül). Mivel e jelenségek megemésztésére kell
egy kis idő, itt most megállink, majd hamarosan folytatjuk a sugárzások
hatását, de mostmár fokozzuk az izgalmakat és tényleg rátérünk az élő
szervezetre. Addíg is a fenti jelenségekről olvashattok angolul itt
http://www.fas.org/sgp/othergov/doe/lanl/lib-www/la-pubs/00326397.pdf
vagy itt
http://www.xray.utmb.edu/Protocols/02-Rad-Safety.pdf
Magyarul:
http://www.sasovits.hu/anyag/rontgen/fizika/kolcson.htm
http://biofizika.aok.pte.hu/hu/oktatas/biofizika_bio/2010-2011/biofizika_bio_2010-2011_08.pdf
http://nagysandor.eu/AsimovTeka/Harrison/XRayInteract.html
