Начало >> Статьи >> Архивы >> Авторадиография

Воздействие ионизирующего излучения на ядерные эмульсии - Авторадиография

Оглавление
Авторадиография
Области применения авторадиографии
Радиоактивные изотопы
Авторадиография в сравнении с другими методами обнаружения ионизирующих излучений
Ядерные фотоэмульсии и фотографический процесс
Кристаллы бромистого серебра
Желатин
Скрытое изображение
Проявление скрытого изображения
Физическое проявление
Фиксирование эмульсии
Специальные методики
Цветные эмульсии
Воздействие ионизирующего излучения на ядерные эмульсии
Бета-частицы
Другие виды ионизирующего излучения
Разрешающая способность авторадиографии
Факторы, определяющие разрешающую способность зернистых авторадиограмм
Разрешение в электронномикроскопической авторадиографии
Разрешающая способность трековых авторадиограмм
Эффективность авторадиографии
Эффективность при электронномикроскопической авторадиографии
Эффективность трековой авторадиографии
Эффективность макроскопической авторадиографии
Соотношение между факторами, определяющими разрешение и эффективность
Фон авторадиограмм
Хемография
Облучение внешними источниками
Уничтожение фона
Измерение фона
Микроскопия и микрофотография авторадиограмм
Оптическая система для освещения в темном поле
Микрофотография зернистых авторадиограмм
Исследование в темном поле
Исследование и фотографирование трековых авторадиограмм
Относительные измерения радиоактивности
Перекрестные эффекты
Факторы связанные с эмульсией и влияющие на относительные измерения
Относительные измерения в трековой авторадиографии
Счет зерен и треков
Фотометрическая оценка плотности зерен
Выбор визуального или фотометрического метода счета зерен
Необходимость абсолютных измерений
Абсолютные измерения радиоактивности с помощью трековой авторадиографии
Планирование и осуществление авторадиографических исследований
Выбор эмульсии
Эксперименты с двумя изотопами
Освоение новой методики
Контрольные процедуры, необходимые для каждого эксперимента
Проектирование и оборудование темной комнаты
Гистологическая техника и авторадиография
Выбор способа гистологической фиксации
Методика приготовления гистологических срезов
Непроницаемые пленки
Приготовление авторадиограмм для микроскопии
Авторадиография растворимых радиоизотопов
Способы авторадиографии растворимого материала
Хемография и артефакты от давления
Количественные исследовани растворимых радиоактивных изотопов
Методика съемной эмульсии
Недостатки методики съемной эмульсии
Подробное описание методики  съемной эмульсии
Методики жидкой эмульсии для авторадиографии с оценкой плотности зерен
Факторы, влияющие на толщину эмульсионного слоя
Выбор подходящей толщины эмульсии
Оценка и описание методики жидкой эмульсии для авторадиографии с оценкой плотности зерен
Методика жидкой эмульсии для трековой авторадиографии
Авторадиография с электронной микроскопией
Ограничения современных методик
Детальное описание методик
Авторадиография макроскопических объектов
Авторадиография  в макроскопических образцах
Описание методик авторадиографии макроскопических объектов
Послесловие

При рассмотрении процессов воздействия ионизирующих излучений на ядерную эмульсию их следует разделить на две категории. К первой категории относятся заряженные частицы, в том числе а- и β-частицы, они представляют интерес применительно к авторадиографии. Эти частицы вследствие наличия заряда могут воздействовать на орбитальные электроны атомов серебра и брома, составляющих кристалл. Если частица заряжена положительно, она притягивает электроны с орбиты; если отрицательно— то при прохождении заряженной частицы вблизи электрона последний может быть удален с орбиты. При прохождении через вещество заряженные частицы теряют свою энергию в близлежащих участках вследствие электромагнитного взаимодействия с электронами. Кроме того, частицы также теряют энергию и в более редких взаимодействиях с положительно заряженными атомными ядрами. Потери энергии малыми порциями приводят к образованию многочисленных скрытых изображений, распределенных в эмульсии вдоль траектории частицы. Проявленные зерна серебра образуют трек частицы.

Вторая категория включает незаряженные частицы — нейтроны и электромагнитные излучения, например рентгеновское и γ-излучение. Незаряженные частицы теряют энергию только при прямом взаимодействии с электронами или ядрами. Поскольку такие столкновения относительно маловероятны, эти частицы могут перемещаться в ядерной эмульсии на значительные расстояния, не создавая скрытых изображений на траектории их полета. Путь, проделанный этими частицами в эмульсии, нельзя наблюдать непосредственно, а можно определить косвенным способом, анализируя акты взаимодействия частицы с веществом и немногочисленные столкновения, в которых они участвовали. Электромагнитные излучения подобным образом теряют энергию только при «прямых» взаимодействиях, передавая электронам энергию в таких актах взаимодействия, как фотоэлектрическое поглощение, комптоновское рассеяние или образование пары позитрон — электрон в поле атомного ядра, причем отдельные акты пространственно удалены друг от друга. Поэтому электромагнитные излучения не создают сплошного трека, а вызывают образование отдельных треков электронов по всей эмульсии.

α-ЧАСТИЦЫ

α-Частицы обладают относительно большой массой. Каждая из них идентична ядру атома гелия, состоящему из двух протонов и двух нейтронов. Следовательно, α-частица несет два положительных заряда. Как можно предположить, радиоактивный распад легких атомных ядер не часто сопровождается образованием таких больших частиц. Они испускаются немногочисленными изотопами элементов с большим массовым числом, и, в особенности, естественно радиоактивными рядами актиния, урана и тория. У всех α-частиц, испускаемых ядрами одного и того же изотопа, начальная энергия одинакова (или иногда имеются две начальных энергии), и эта энергия характерна для данного изотопа. У всех изотопов энергия α-частиц превышает 4 Мэв, но лишь очень немногие испускают α-частицы с энергиями более 8 Мэв; поэтому при анализе их треков в ядерной эмульсии приходится иметь дело с относительно однородной группой. Каждая α-частица имеет массу покоя почти в 7500 раз большую, чем электрон. Не удивительно поэтому, что при взаимодействии с электроном последний изменяет направление своего движения без заметного влияния на движение α-частицы. Даже при столкновении с ядром атома водорода α-частица лишь слегка отклоняется от своей траектории.
Два положительных заряда α-частицы притягивают орбитальные электроны со значительного (в атомных масштабах) расстояния и одновременно обусловливают взаимное отталкивание между ней и другими атомными ядрами, к которым она может приблизиться.
α-Частица очень быстро теряет энергию при взаимодействиях с электронами; поэтому длина ее пробега в веществе мала, несмотря на высокую начальную энергию частицы. α-Частицы вызывают огромное опустошение в электронных оболочках атомов, сквозь которые они проходят. В условиях фотографического процесса — это предпосылка для образования большого числа центров скрытого изображения в каждом кристалле галоидного серебра, сквозь который α-частицы проходят.
Поскольку каждый кристалл вдоль пробега α-частицы будет активирован, трек в ядерной эмульсии будет очень плотным и довольно прямолинейным, если не учитывать незначительную вероятность изменения направления движения α-частицы в случае взаимодействия с атомным ядром после того, как она уже в достаточной мере замедлилась.
Трек будет относительно коротким: в эмульсии Ilford G5 все α-частицы с начальными энергиями между 4 и 8 Мэв имеют пробег от 15 до 40 мкм. Трек будет довольно широким, так как электроны, образовавшиеся в результате многочисленных столкновений на пути α-частицы, сами нередко будут совершать короткие пробеги в эмульсии, оставляя скрытые изображения в близлежащих кристаллах. Эти вторичные электроны часто называют δ-электронами, и они при очень больших увеличениях придают α-треку несколько неправильный размытый вид.

Рис. 5. Два трека α-частиц и один трек β-частицы, исходящие из одной точки; зарегистрированы в эмульсии Ilford G5.
Обращают внимание ширина и плотность прямолинейных α-треков и значительное расстояние между отдельными зернами β-трека (X720).

Большая плотность потери энергии приводит к возникновению многих скрытых изображений в результате попадания в любой кристалл, и каждое скрытое изображение обладает высокой вероятностью содержания большого числа атомов металлического серебра. Эмульсия низкой чувствительности вполне пригодна для регистрации трека α-частиц, а умеренное проявление сделает эти треки видимыми.
На рис. 5 показаны два α-трека, исходящих из одного источника. Эти треки достаточно характерны, их легко зарегистрировать и можно предсказать с высокой точностью местоположение и характеристики источника, причем количественные операции просты и надежны. К сожалению, лишь немногие изотопы, интересующие биологов, испускают α-частицы.
На рис. 6 показана авторадиограмма селезенки пациента, который много лет назад получил внутривенно некоторое количество радиоактивного соединения тория. Треки так ясны, что их характеристики могут быть определены с большой точностью.
В авторадиографии α-треки часто обнаруживаются в эмульсиях как составляющие часть фона, ибо α-излучающие изотопы в качестве загрязнения присутствуют в стекле и в эмульсии.



 
« Автоматизированный мониторинг больных сахарным диабетом детей и подростков   Актуальные проблемы низкорослости у детей »