Biologiczne skutki promieniowania

Promieniowanie jądrowe, zarówno cząstkowe, jak i elektromagnetyczne, jest określane ilościowo pod względem aktywności i mierzone przez detektory promieniowania. Jednak biologiczne skutki narażenia na promieniowanie zależą nie tylko od aktywności, ale także od mocy jonizującej, zdolności penetracji, czasu ekspozycji i narażonego obszaru.

Każdy rodzaj promieniowania przenika przez materię w innym stopniu. Cząstki alfa mają najmniejszą zdolność penetracji, ponieważ są stosunkowo masywne; Większość z nich jest zatrzymywana przez zewnętrzną warstwę skóry. Jednak po spożyciu mają bezpośredni kontakt z tkankami wewnętrznymi i są wysoce szkodliwe.

Promieniowanie naładowanych cząstek, takie jak promieniowanie alfa, bezpośrednio jonizuje biomolekuły w komórkach, podczas gdy neutrony, promienie gamma i promieniowanie rentgenowskie wpływają pośrednio na procesy komórkowe.

Na przykład promieniowanie gamma jonizuje wodę w żywej tkance, tworząc rodnik hydroksylowy, który dalej jonizuje biomolekuły, uszkadzając w ten sposób komórki. Uszkodzenia są większe, jeśli wiele jonizacji jest indukowanych na małym obszarze.

Energia dostarczana przez promieniowanie do materiału jest mierzona jako "dawka pochłonięta", której jednostką SI jest szarość. Osadzanie się jednego dżula energii na kilogram materiału odpowiada jednemu szaremu. Dłuższe czasy ekspozycji powodują większą depozycję energii, co skutkuje wyższą dawką.

Ta sama pochłonięta dawka różnych rodzajów promieniowania może powodować różne ilości uszkodzeń biologicznych ze względu na różnice w zdolnościach jonizacji i penetracji. Biorąc pod uwagę uszkodzenia biologiczne, pochłoniętą dawkę mnoży się przez współczynnik wagowy promieniowania w celu określenia "dawki równoważnej". Jego jednostką SI jest siwert.

Tkanki ciała mają różną wrażliwość na promieniowanie jonizujące, reprezentowane przez czynniki wagowe tkanek. Gdy dawka równoważna jest większa w jednym obszarze, dawki są dostosowywane za pomocą współczynników wagowych tkanek i sumowane w celu określenia "dawki skutecznej" dla całego organizmu.

Dokładne określenie dawki skutecznej wymaga wyboru odpowiedniego detektora promieniowania, ponieważ detektory różnią się między sobą pod względem pomiaru dawki lub aktywności, rodzajów wykrywanego promieniowania oraz tego, czy są w stanie odróżnić te rodzaje promieniowania.

Licznik Geigera-Müllera jest powszechnie znanym urządzeniem używanym do pomiaru aktywności promieniowania alfa, beta, rentgenowskiego i gamma. Można go modyfikować tak, aby reagował proporcjonalnie do energii promieniowania, co pozwala na pomiar dawki promieniowania rentgenowskiego i gamma.