Физика атомов и молекул. ионизирующее излучение и основы дозиметрии

Для успешного тестирования по разделу «Физика атомов и молекул. Ионизирующее излучение и основы дозиметрии» необходимо знать следующие законы, определения и формулы:

1. Тепловое излучение. Характеристики теплового излучения. Черное и серое тела. Закон Кирхгофа.

2. Законы излучения черного тела: формула Планка, закон Стефана-Больцмана и закон смещения Вина. Тепловое излучение (радиация) Солнца: солнечная постоянная, спектр излучения, изменение спектрального состава радиации земной атмосферой. Тепловое излучение тела человека. Физические основы термографии.

3. Ионизирующие излучения. Рентгеновское излучение как разновидность ионизирующего излучения. Устройство рентгеновской трубки. Тормозное рентгеновское излучение и его спектр. Зависимость спектра тормозного излучения от напряжения, температура накала катода и материала анода (антикатода). Жесткое и мягкое рентгеновское излучение. Характеристическое рентгеновское излучение.

4. Взаимодействие рентгеновского излучения с веществом (когерентное и некогерентное рассеяние, фотоэффект). Явления, наблюдаемые при действии рентгеновского излучения на вещество: ионизация, химическое действие, рентгенолюминесценция. Закон ослабления потока рентгеновского излучения веществом. Физические основы применения рентгеновского излучения в медицине: рентгеноскопия, рентгенография, рентгеновская томография (рентгеновская компьютерная томография) и рентгенотерапия.

5. Радиоактивность (радиоактивный распад). Радиоактивность как источник ионизирующего излучения. Альфа-распад атомных ядер. Энергетический спектр альфа-излучения. Электронный и позитронный распад (бета-распад) атомных ядер. Энергетический спектр бета-излучения. Нейтрино и антинейтрино. Электронный захват. Гамма-излучение атомных ядер. Нейтроны.

6. Основной закон радиоактивного распада. Постоянная распада, период полураспада. Активность.

7. Взаимодействие корпускулярного ионизирующего излучения с веществом. Линейная плотность ионизации. Линейная тормозная способность вещества. Средний линейный пробег частицы. Взаимодействие гамма-излучения с веществом. Ослабление потока гамма-излучения веществом. Биофизические основы действия ионизирующих излучений на организм.

8. Детекторы ионизирующего излучения: трековые (камера Вильсона и пузырьковая камера), счетчики (Гейгера и сцинтилляционный) и интегральные (фотопленка и ионизационная камера непрерывного действия). Использование радионуклидов и нейтронов в медицине: диагностическое и лечебное.

9. Дозиметрия ионизирующих излучений. Поглощенная и экспозиционная дозы. Мощность дозы, связь мощности экспозиционной дозы и активности радиоактивного препарата.

10. Количественная оценка биологического действия ионизирующего излучения. Коэффициент качества. Эквивалентная доза. Эффективная доза. Коэффициент радиационного риска.

11. Дозиметрические приборы. Естественный фон и допустимые значения доз ионизирующего излучения. Защита от ионизирующих излучений.

12. Электронные энергетические уровни атомов. Энергетические уровни молекул. Особенности излучения и поглощения энергии атомами и молекулами: два типа квантовых переходов (безызлучательный и с излучением или поглощением фотона), формула, связывающая частоту фотона с энергиями стационарных состояний, спонтанное и индуцированное излучения.

13. Взаимодействие света с веществом. Поглощение света. Закон Бугера-Ламберта-Бера. Эффективное сечение поглощения молекулы. Показатель поглощения, коэффициент пропускания, оптическая плотность раствора. Спектры поглощения вещества. Концентрационная колориметрия.

14. Рассеяние света: явление Тиндаля и молекулярное рассеяние. Закон Рэлея. Нефелометрия.

15. Люминесценция. Различные виды люминесценции. Хемилюминесценция. Фотолюминесценция: флуоресценция и фосфоресценция, механизм возникновения.

16. Спектр фотолюминесценции, закон Стокса. Квантовый выход люминесценции. Закон Вавилова. Количественный и качественный люминесцентный анализ. Люминесцентный микроскоп. Использование люминесценции для решения медицинских задач.

17. Фотобиологические процессы, их основные стадии. Квантовый выход и поперечное сечение фотохимических превращений молекул. Спектры поглощения и спектры действия. Действие ультрафиолетового излучения на биологические объекты как пример фотобиологического процесса.

18. Лазеры (оптические квантовые генераторы). Вынужденное излучение и инверсная заселенность энергетических уровней как принципиальные условия для работы лазера. Устройство гелий-неонового лазера. Основные свойства лазерного излучения. Применение лазеров в медицине. Понятие о фотомедицине.