----------> 만발효과 --------------------+
▣ 직접작용, 간접작용
8.1. 직접작용 … 표적설
선량 D (힛트/cm3)
부피 V (cm3) 때 VD개의 힛트 생김
부피 V 중 n개의 힛트가 일어날 확률 P(n) :
Poisson의 분포법칙 적용
rm P_(n)~ =~{(VD)^n~ e^-VD} over n!
……………………………………………(8-1)
한개의 표적안에 힛트가 안 일어날 확률 P(o)
P(o) = e-VD …………………………………………………………(8-2)
표적이 1 힛트를 받아도 그 세포가 죽는 경우 생존율은 P(o)와 같다
(6번그림 C)
(8-2)를 log 점시하면 직선.
세포가 죽으려면 적어도 n개의 힛트가 필요한 경우
(multi-hit)
n = 0, 1, 2 … (n-1) 의 힛트를 맞은 세포는 생존하므로 그 생존율 S는
rm S~=~ P_(.)~+~ P(1)~+~P_(2)~+~ … ~P_(n-1)
……………………………(8-3)
(8-3)에 (8-1)을 대입
rm S~=~e^-VD ~sum from n=0 to n-1 ~{(VD)^n} over n!
n≥2 면 생존율 : Sigmoid형
n 더 증가하면 6항의 그림에서 B→A로 이동
즉 6항의 그림 ABC는 힛트설만으로 설명가능
8.2. 간접작용
물의 해리 → 라디칼 생성 → 세포공격
rm & H_2 O^+ ~+~H_2 O ~~ -----→ ~ H_aq+^+~ +~.OH#
rm & e^-~ +~ H_2 O ~~ -----→ ~ e_aq^-#
rm & e_aq^- ~~ ------→ ~ .H~ +~ OH_aq^-~~~ 등
. 희석효과
. 산소효과
. 보호효과
. 온도효과 (동결효과)
▣ 사람에 있어서의 급성증상
선량 (rad)
증 상
비 고
25
50
100
거의 무 증상
임파구 일시감소
구토증 전신권태
ICRP : 10-25 rem
이상인 때 의사진단 요
위험 한계량
150
200
400
방사선 숙취 : 50%
백혈구 장기간 감소
30일 이내 사망 : 50%
사망율 : 5%
반치사선량 : LD50(30)
600
700
14일 이내 사망 : 90%
사망 : 100%
100% 치사선량
▣ 신체조직.기관별 방사선감수성 차이
. 고 감수성 : 생식선, 골수, 임파조직, 비장, 흉선
. 중 감수성 : 피부, 장상피 눈
. 저 감수성 : 간, 근육 혈관, 지방조직, 신경조직
▣ 방사선과 물질과의 상호작용
1. 중하전입자
하전입자의 무게가 전자보다 훨씬 큰 입자
양성자, α, 핵분열 생성물
주로 궤도전자와 반응 : 여기, 전리
중하전입자의 진로는 크게 변하지 않고 전지에 전달한 에너지 만큼
에너지를 소모한다
저지능(Stopping power)
rm s&= - dE over dx ~~~[keV/μm]#
#
rm &={4πe^4 z^2 n} over {m_0 c^2 beta^2} [log {2m_0 c^2 beta^2 } over { I(1-beta^2 )} - beta^2 ]
rm n ~: ~단위체적당 ~전자의 ~수=원자밀도(N) times 원자번호(Z)
rm z ~:~하전입자의 ~전하수(alpha=2,~ p=1)
rm therefore~s ~PROPTO~{z^2 Z} over E
질량저지능(Mass stopping power) :
rm s over rho
에너지손실
rm s ~PROPTO~{z^2 Z} over E
에너지요동(Energy straggling)
하전입자가 물질내에서 일정 깊이를 지난 후 에너지가 단일하지 않고
확률적 분포를 이루는 현상
비정(range)
방사선입지가 물질을 침투 할 수 있는 깊이
range straggling (비정요동) -----▶ Energy straggling 으로 인해 방사선
입자가 동일한 물질내에서 진행할 수 있는 거리는 정규분포를 이룬다.
비정비례법칙(Scaling law of range)
- 단일 방사선장에 대한 서로 다른 물질에서의 비정
rm R sub 2 over R sub 1 SIMEQ rho sub 2 over rho sub 1 { SQRT { M sub 2 over M sub 1}}
첨자 1, 2 : 물질의 종류
ρ : 밀도
M : 원자량
- 하나의 물질에서 같은 속도를 갖는 서로 다른 하전입자의 비정
rm R sub a over R sub b = LEFT ( m sub a over m subb RIGHT )~ LEFT ( {Z sub b ~sup 2} over {Z sub a ~sup 2} RIGHT )
첨자 a, b: 중하전입자의 종류
Ex] 10 MeV 양성자의 물속 비정이 0.118 g/㎠ 라면 40 MeV α입자의
물속비정은?
rm E sub p = 1 over 2 m sub p v subp sup 2 =10 ~MeV
rm E sub alpha = 1 over 2 m sub alpha v subalpha sup 2 = 1 over 2 (4m sub p )v sub alpha sup 2 = 40 ~MeV ~~~~~~ THEREFORE ~v sub p = v sub alpha
rm R sub p over R sub alpha = LEFT ( m sub p over m subalpha RIGHT )~ LEFT ( {Z sub alpha ~ sup 2} over {Z sub p ~sup 2} RIGHT ) = LEFT ( 1 over 4RIGHT ) ~ LEFT ( 2 sup 2 over 1 sup 2 RIGHT ) = 1
∴
rm R sub p = R sub alpha = 0.118 ~g/cm sup2
2. 전자
rm LEFT ( - dE over dx RIGHT )_tot} = rm LEFT ( - dE over dx RIGHT )_co1 + LEFT ( - dE over dx RIGHT )_rad
82Pb의 경우
rm {LEFT ( - dE over dx RIGHT )_rad} over { LEFT ( - dE over dx RIGHT )_co1} rm SIMEQ rm 82E over 800 #
→ 전자의 에너지가 9.8 MeV이면,
충돌저지능 복사저지능
. 소멸감마선(Annihilation γ-ray)