نقل الطاقة الخطي

مفهوم نقل الطاقة الخطي:

النقل الخطي للطاقة هو متوسط ​​الطاقة (الإشعاع)، المودعة لكل وحدة طول مسار على طول مسار الجسيم المؤين، وحداتها keV / μm.

يصف النقل الخطي للطاقة كثافة ترسيب الطاقة لنوع معين من الإشعاع، والذي يحدد إلى حد كبير النتيجة البيولوجية للتعرض للإشعاع.

نقل الطاقة الخطي لجسيم مشحون 2 هو ∞ Q 2 / Ek:

• يتناسب النقل الخطي للطاقة مع مربع شحنة الجسيم.
  
• يتناسب النقل الخطي للطاقة عكسيًا مع الطاقة الحركية للجسيم.
  

ما هي الإشعاعات الخطية العالية المستخدمة في نقل الطاقة؟

• متوسط في العادة: (جسيمات ألفا، البروتونات، النيوترونات).
  
• كثافة أكبر من التفاعلات على المستوى الخلوي.
  
• على الأرجح، أكثر من النقل الخطي المنخفض للطاقة، لإحداث ضرر بيولوجي في حجم معين من الأنسجة.
  

إشعاعات نقل الطاقة الخطية المنخفضة:

• يتوسط عادة: (الإلكترونات البوزيترونات أشعة غاما الأشعة السينية).
  
• أقل احتمالا من نقل الطاقة الخطية العالية لإحداث تلف الأنسجة في نفس حجم الأنسجة.
  

مفهوم الإشعاعات الأيونية:

الإشعاع المؤين هو المصطلح الذي يطلق على أشكال الإشعاع ذات الطاقة الكافية، لإزاحة الإلكترونات الموجودة في المدار من الذرات في الوسط الممتص، وبالتالي تكوين أيونات موجبة، عملية التأين هي الوسيلة الرئيسية التي من خلالها تبدد الإشعاعات المؤينة طاقتها في المادة، وبالتالي قد تسبب أضرارًا جزيئية حيوية.

أشكال الإشعاع المؤين غير المباشر:

يتضمن الإشعاع المؤين غير المباشر جسيمات غير مشحونة، حيث تُعد الأشعة السينية وأشعة جاما أكثر أشكال الإشعاع المؤين غير المباشر شيوعًا، وفي بعض الأحيان تكون الأشعة فوق البنفسجية نشطة بما يكفي لتسبب التأين، كما أن معظم التأين المرتبط بالإشعاع الكهرومغناطيسي يكون غير مباشر، وذلك عبر إلكترونات ثانوية تنشأ بشكل ثانوي للإلكترونات الأولية، والتي تتشكل بواسطة تأثيرات كومبتون الأولية والتأثيرات الكهروضوئية، وقد تتأين النيوترونات أيضًا بشكل غير مباشر من خلال تفاعلها مع نوى الهيدروجين.

أشكال الإشعاع المؤين المباشر:

يتضمن الإشعاع المؤين المباشر الجسيمات المشحونة، جسيمات ألفا وبيتا من الاضمحلال الإشعاعي، هي أمثلة على الإشعاع المؤين المباشر، وفي الواقع يمكن لأي ذرة أو جسيم دون ذري به طاقة حركية كافية أن يكون مؤينًا على سبيل المثال: البوزيترونات.

الإشعاع غير المؤين:

معظم الطيف الكهرومغناطيسي غير مؤين؛ أي أن غالبية الأطوال الموجية فوق البنفسجية والضوء المرئي والأشعة تحت الحمراء والموجات الدقيقة وموجات الراديو، حيث إن الموجات الصوتية (المستخدمة في الموجات فوق الصوتية) ميكانيكية، على عكس الموجات الكهرومغناطيسية.

إثارة الإلكترون:

يشير الإثارة في علم الأحياء الإشعاعي والفيزياء الطبية إلى إثارة الإلكترون المداري الخارجي (التكافؤ) إلى مستوى طاقة أعلى، وذلك من خلال امتصاص بعض الطاقة، ولكنها غير كافية لإحداث التأين، يتغلب إلكترون التكافؤ على القوة الجاذبة الضعيفة للنواة، مما يتسبب في ابتعادها بعيدًا عن النواة إلى مدار التي لا تشغل عادة (المدار البصري).

يغير هذا الإثارة للإلكترونات المدارية الخارجية القوة الكيميائية التي تربط الذرات في الجزيئات، مما يؤدي إلى إعادة تجميع الذرات المصابة في بنية جزيئية مختلفة.

الإثارة هي إحدى الوسائل التي تبدد بها الإشعاعات المؤينة طاقتها في المادة، حيث إنها طريقة غير مباشرة لإحداث تغيير كيميائي من خلال تعطيل الروابط الذرية، يمكن أن يؤدي ذلك إلى إتلاف جزيئات مهمة مثل الحمض النووي، مما يؤدي إلى إحداث تأثيرات بيولوجية ضارة، والتي قد تظهر فقط بعد فترة زمنية (فترة كامنة) قد لا تصل إلى دقائق، ولكن تدوم مدى الحياة.

مفهوم التأثير الكهروضوئي:

التأثير الكهروضوئي أو الامتصاص الكهروضوئي هو أحد الأشكال الرئيسية لتفاعل فوتونات الأشعة السينية وجاما مع المادة، حيث يتفاعل الفوتون مع غلاف داخلي وإلكترون في الذرة ويزيلها من غلافها.