Thiết kế máy ấp thuố để tránh nhiễm xạ ho nhân viên y tế

Bộ giáo dục và đào tạoBộ giáo dục và đào tạo
Trờng đại học Bách khoa Hà nội
------------------------------

Luận văn thạc sĩ khoa học
Ngành : Công nghệ chế tạo máy

Thiết kế máy cấp thuốc để tránh nhiễm xạ
Cho nhân viên y tế

Nguyễn văn phú

Hà nội 2006

Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17061131430151000000


Mục lục
Trang
Trang1
1
Mục lục
2
Mở đầu
3
Chơng 1- Tác dụng sinh lí của chất phóng xạ
4
1.1- Các loại tia phóng xạ
4
1.2- Tơng tác của tia phóng xạ với vật chất
6

1.3- Tác dụng sinh vật của bức xạ phóng xạ
14
1.4- Bệnh phóng xạ
15
1.5- Các đơn vị đo bức xạ phóng xạ
19
Chơng 2- Thiết kế máy cấp thuốc
32
2.1- Yêu cầu chung
32
2.2- Tính chiều dày vỏ chì và độ nhiễm xạ cho nhân viên y tế
33
2.3- Cấu tạo chung của máy cấp thuốc
35
2.4- Thiết kế khối cấp thuốc
46
2.5- Thiết kế khối điều khiển
54
Chơng 3- Lắp ráp, điều chỉnh máy
76
3.1- Lắp ráp máy
76
3.2- Điều khiển máy
79
3.3- Kiểm tra phóng xạ xung quanh máy
80
Chơng 4- Thử nghiệm máy, híng ph¸t triĨn tiÕp theo83
4.1- Thư nghiƯm m¸y
83
4.2- Híng ph¸t triển tiếp theo

85
Kết luận
86
Tài liệu tham khảo
96
Phụ lục
97


Mở đầu
Lí do chọn đề tài, mục đích, đối tợng và phạm vi nghiên cứu, ý nghĩa
khoa học và thực tiễn của đề tài.
Chữa bệnh bằng cách uống thuốc có chứa chất phóng xạ thích hợp dÃ
đợc sử dụng ngày càng rộng rÃi ở nớc ta và trên thế giới. Hiện nay ,ở các cơ
sở điều trị bằng thuốc phóng xạ trên đất nớc ta, nhân viên y tế vẫn phải dùng
kẹp để gắp thuốc phóng xạ để cấp cho ngời bệnh. Cách làm này có nguy cơ
gây nhiễm phóng xạ cho nhân viên y tế và còn gây ra nhiễm phóng xạ vùng
xung quanh. Nhân viên làm việc này sẽ không làm việc lâu dài đợc và nhân
viên y tế khác cũng bị ảnh hởng.Vì vậy nhu cầu về máy cấp thuốc phóng xạ
đà trở thành một nhu cầu cấp thiết. Xuất phát từ thực tế đó, tôi chọn đề tài
thiết kế máy cấp thuốc để tránh nhiễm phóng xạ cho
nhân viên y tế . Mục đích của đề tài này là thiết kế một loại máy cấp
thuốc chuyên dùng nhằm bảo đảm an toàn cho nhân viên y tế và tránh gây
nhiễm phóng xạ cho môi trờng xung quanh. Yêu cầu quan trọng đối với máy
này là: Làm việc tin cậy, giá thành hạ, dễ chế tạo và dễ sử dụng. Đây là loại
máy chuyên dùng nhng có thể thay đổi, điều chỉnh để cấp những loại thuốc
khác nhau trong phạm vi rộng, và có thể làm một số công việc khác. Khi thiết
kế máy này, tôi cố gắng đơn giản hoá kết cấu máy, sử dụng các mạch điện tử
đơn giản đợc lắp từ các linh kiện điện tử thông dụng. Hiện nay ở các cơ sở y
tế của nớc ta cha có máy cấp thuốc này, và cũng cha có thông tin về loại

máy này của thế giới nên tôi phải thiết kế hoàn toàn mới . Chắc chắn trên thế
giới đà có các loại máy cấp thuốc phóng xạ, tuy vậy giá thờng rất đắt nên
khó có thể phù hợp với các cơ sở y tÕ ë níc ta hiƯn nay. V× vËy viƯc tù thiết
kế và chế tạo máy cấp thuốc này là rất cần thiết.
Thông qua thiết kế máy này mà có thể rèn luyện khả năng thiết kế máy
cả về phần cơ khí và điện, điện tử. Điều này rất cần thiết với cán bộ kĩ thuật cơ
khí hiện nay.


Chơng I : Tác dụng sinh lí của chất phóng xạ

U

U

Chất phóng xạ là chất có chứa các nguyên tố phóng xạ. Các nguyên tố
này luôn tự phân rà để tạo thành các nguyên tố mới đồng thời phát ra các tia
phóng xạ. Các tia này có ảnh hởng lớn đến cơ thể sống mà nó chiếu vào.
Việc nghiên cứu ảnh hởng này là rất cần thiết khi thiết kế máy làm việc với
chất phóng xạ, tính toán độ an toàn về phóng xạ cho ngời và cho môi trờng.
1.1 Các loại tia phóng xạ :
Các loại tia phóng xạ bao gåm: Tia an pha, tia bª ta, tia gam ma, tia nơ
tơ rôn. Cụ thể về các tia này nh sau:
1.1.1 Tia an pha α :
Tia α gåm c¸c hạt bay với tốc độ từ 10.000 đến 25.000 km/s. Hạt
chính là hạt nhân của nguyên tử Hê li. Nó có khối lợng là 4 đơn vị khối
lợng nguyên tử (đvklnt ) và có điện tích dơng với trị số bằng hai lần trị số
điện tích của điện tử. Tuỳ chất phóng xạ mà bức xạ của chúng có năng
lợng khác nhau, thờng từ 3 MeV đến 11 MeV.
Ví dụ : Năng lợng hạt của đồng vị phóng xạ Pu239 là 5,1 MeV, của U233 là

P

P

P

P

4,8 MeV, cđa U235 lµ 4,5 MeV, cđa U238 lµ 4,18 MeV.
P

P

P

P

Với năng lợng đó thì tốc độ của hạt khi vừa thoát khỏi hạt nhân sẽ
đợc tính tơng đối chính xác bằng công thức :
V = 0,7.104.
P

P

Ea

(km/s)

Trong đó E tính bằng MeV. Sử dụng công thức này ta có thể tính đợc: Với
năng lợng 3MeV thì vận tốc là 1,2.104 km/s, với năng lợng 5MeV thì vận

P

P


tốc là 1,5.104km/s, với năng lợng 11 MeV thì vận tốc là 2,3.104km/s. Đối với
P

P

P

P

các hạt mang điện thì đây cũng không phải là tốc độ lớn.
1.1.2- Tia bê ta :
Tia bê ta bao gồm + và -. Tia + là chùm hạt pôditrôn còn tia - là
P

P

P

P

P

P

P

P

chùm hạt điện tử ( electron). Hai loại hạt này có khối lợng đều bằng nhau (
9,1.10-31kg ), điện tích bằng nhau ( 1,6.10-19 Cu lông ) và ngợc dấu.
P

P

P

P

Tại thời điểm đợc tạo thành, bức xạ có năng lợng từ 0,02 - 12,43
MeV tuỳ theo từng đồng vị phóng xạ nhng phần lớn năng lợng bức xạ
khoảng 0,5 2 MeV. Phổ năng lợng là phổ liên tục. Vận tốc bức xạ có
thể tính theo công thức:


0,511



V =c. 1 − 
 2
 Eβ + 0,511 
R

R

P

(km/s)

P

c – vận tốc ánh sáng trong chân không, bằng 300.000 km/s
E - năng lợng tính bằng MeV.
R

R

Ví dụ : Năng lợng của đồng vị Co60 là 0,313 MeV; vận tốc tính theo công
P

P

thức trên là 232.000 km/s. Đồng vị Sr90 phát ra bức xạ có năng lợng cực đại
P

P

là 1,5 MeV, có vận tốc là 291.000 km/s .
1.1.3 Tia gam ma γ :
Tia gam ma γ cã b¶n chất là sóng điện từ có tần số rất cao tức là có
bớc sóng rất ngắn, ngắn hơn bớc sóng của tia Rơn ghen. Phô tôn đợc
phát ra bởi các nguồn sau:
- Từ hạt nhân: ở trạng thái kích thích, hạt nhân phát bức xạ gam ma để trở
về trạng thái cơ bản hay trạng thái kích thích thấp hơn.
- Bức xạ gam ma do phản ứng huỷ cặp: Phản ứng huỷ cặp êlectrôn

pôditrôn sinh ra hai bức xạ gam ma, có năng lợng mỗi bức xạ là 0,51 MeV.


Bức xạ của phần lớn các đồng vị phóng xạ có năng lợng khoảng 0,1
7 MeV. Ngời ta chia bức xạ thành hai loại: Bức xạ cứng có năng lợng
lớn hơn 1 MeV, bức xạ mềm có năng lợng nhỏ hơn hoặc bằng 1 MeV.
Quan hệ giữa năng lợng bức xạ và bớc sóng của chúng thể hiện qua
công thức sau:
=

1,24.10 12
E

(m)

E là năng lợng của phô tôn , tính bằng MeV.
Tần số của phô tôn là:
=

c



( Hz )

Với năng lợng E = 0,1 MeV ta cã λ = 1,24.10-11 m , ν = 2,41.10 19 Hz .
P

Với năng lợng E = 7 MeV ta cã

P

P

P

λ = 1,77.10-13 m , ν = 1,75.10 21 Hz .
P

P

P

P

1.2 - Tơng tác của tia phóng xạ với vật chất :
Các bức xạ phóng xạ (tia phóng xạ) tơng tác với tất cả mọi vật chất có
trên đờng đi của chúng. quá trình tơng tác có thể xảy ra ở lớp vỏ điện tử hay
trực tiếp với hạt nhân tuỳ theo bản chất của bức xạ và vật chất bị tác dụng .
Các hạt mang điện nh + , -, prôtôn p, hạt thì phần lớn tơng tác với lớp
P

P
R

R

P

P

vỏ điện tử của nguyên tử, ít khi tơng tác với hạt nhân. Có điều đó là do có sự
tơng tác Culông rất mạnh giữa lớp vỏ điện tử với hạt mang điện, kết quả là
hạt mang điện bị lệch hớng chuyển động, mất năng lợng rất nhanh và
không còn đủ khả năng đi tới hạt nhân. Do đó để tơng tác đợc với hạt nhân
thì các bức xạ mang điện cần có năng lợng rất lớn .
Bức xạ X, khi có năng lợng nhỏ cũng tơng tác với lớp vỏ điện tử.
Khi có năng lợng lớn thì dễ dàng tơng tác với hạt nhân.


Nơ trôn chỉ tơng tác với hạt nhân, không tơng tác trực tiếp với lớp vỏ
điện tử.
Quá trình tơng tác của các loại bức xạ trên xảy ra bằng ba hình thức:
a)Va chạm đàn hồi:
Va chạm đàn hồi là những va chạm không gây nên sự thay đổi bản chất
của hạt tơng tác.Sau những va chạm này thì các bức xạ tới ( hạt tới ) sẽ bị
lệch hớng ban đầu một góc. Hạt bị va chạm (hạt bia ) vẫn giữ nguyên trạng
thái ban đầu, không bị kích thích.Tổng động năng của các hạt va chạm đàn
hồi thì không thay đổi .
b)Va chạm không đàn hồi :
Va chạm không đàn hồi là những va chạm qua đó gây nên sự thay đổi
động năng, trạng thái của các hạt va chạm nhng vẫn không làm thay đổi bản
chất của chúng .
c)Phản ứng hạt nhân:
Phản ứng hạt nhân làm thay đổi bản chất hạt tơng tác, phản ứng này sẽ
tạo ra hạt nhân mới và các hạt khác. Ví dụ phản øng sau:
R

o

n1 + 7 N14 = 7 N15 = 1H1 + 6 C14

R

P

P

R

R

P

P

R

R

P

P

R

R

P

P

R

R

P

Sau đây sẽ xét các trờng hợp va chạm (vì phản ứng hạt nhân ít xảy ra ).
1.2.1- Tơng tác của tia :
Hạt phải có năng lợng đủ lớn thì mới có thể gây ra phản ứng hạt
nhân, thông thờng nó chỉ tơng tác với lớp vỏ điện tử của nguyên tử. Do có
khối lợng và điện tích lớn nên hạt tơng tác rất mạnh với môi trờng. Nó
ion hoá nguyên tử trở thành ion dơng và điện tử chuyển động tự do nh một
ion âm. Năng lợng để tạo ra một cặp iôn trong từng loại vật chất khác nhau
thì khác nhau, với không khí thì năng lợng đó là 35,5 eV/cặp. Số cặp ion
đợc tạo thành trên đờng đi của hạt là rất lớn.
Ví dụ: Một hạt có năng lợng 5 MeV, chuyển động trong không khí, đến
khi mất hết năng lợng sẽ tạo ra số cặp ion là khoảng 1,5.105 cỈp ion.
P

P


Những cặp ion do hạt tạo ra gọi là những căp ion sơ cấp. Các ion sơ cấp lại
ion hoá các nguyên tử của môi trờng tạo ra các cặp ion thứ cấp. Số ion thứ
cấp lớn hơn số ion sơ cấp rất nhiều. QuÃng đờng mà hạt đi đợc trong môi
trờng cho tới khi nó mất hoàn toàn năng lợng thì đợc gọi là tầm của hạt
trong môi trờng đó. Ngời ta dùng khái niệm mật độ iôn hoá để biểu thị khả
năng iôn hoá của các bức xạ trên tầm của chúng. Mật độ iôn hoá đợc tính

bằng số cặp iôn sinh ra trên một đơn vị độ dài của tầm. Mật độ iôn hoá do hạt
gây ra là rất lớn.Với hạt có năng lợng 8,3 MeV, có tầm trong không khí
là 7,8 cm, tạo đợc 237100 cặp iôn sơ cấp. Mật độ iôn hoá trung bình là:
237100: 7,8 30.000 (cặp iôn/cm không khí).
Do iôn hoá môi trờng rất mạnh nên tầm cđa h¹t α thêng rÊt nhá.
VÝ dơ : Víi Eα =5MeV thì tầm của hạt trong không khí là 3,5 cm, trong mô
của cơ thể là 47àm. Nh vậy hạt chỉ ảnh hởng đến lớp mỏng bên ngoài.
Sau đây là tầm của hạt trong một số chất.
Bảng 1.1 Tầm của hạt trong một số chất ( à m)
E

Không

Nớc,

Gỗ

Đất

Nhôm

Sắt

(MeV) khí(cm) mô của
cơ thể
2

1,05

14,3

16,0

9,4

6,5

3,2

3

1,73

23,5

26,3

15,5

10,6

5,2

4

2,50

33,9

38,1

22,4

15,4

7,6

5

3,50

47,5

53,3

31,4

21,6

10,6

6

4,60

62,5

70,2

41,2

28,3

13,9

7

5,95

80,8

90,7

53,3

36,6

18,0

8

7,40

100,4

112,8

66,3

45,6

22,4


Nh vậy tầm của hạt rất nhỏ, chỉ cần một tờ giấy mỏng, quần áo bình
thờng cũng đủ ngăn hết hạt .
1.2.2 Tơng tác của tia :
Bức xạ tơng tác với vật chất dới ba hình thức :
- Kích thích nguyên tử .
- Ion hoá nguyên tử .
- Phát bức xạ hÃm .
Hiện tợng kích thích và ion hoá nguyên tử thờng xảy ra khi các hạt
có năng lợng nhỏ.Với năng lợng lớn thì cách tơng tác chủ yếu của bức xạ
với môi trờng là phát sinh ra bức xạ hÃm (tia rơn ghen); tia rơn ghen bức
xạ ra có thể có năng lợng xấp xỉ bằng năng lợng . Có thể nói: Năng lợng
bức xạ mất đi do ion hoá môi trờng thì nhỏ hơn rất nhiều so với năng lợng
mất đi do làm phát bức xạ hÃm. Mật độ trung bình ion hoá của bức xạ nhỏ
hơn rất nhiều so với bức xạ .
Ví dụ: Hạt có năng lợng 3 MeV gây ra mật độ ion hoá trung bình là
50.000 cặp ion /cm không khí. Hạt có năng lợng 3 MeV chỉ tạo ra đợc
mật độ 50 cặp ion /cm không khí.
Do khả năng ion hoá nhỏ nh vậy nên tầm của bức xạ lớn hơn tầm của
bức xạ rất nhiều, khoảng 1000 lần.
Sau đây là bảng tầm của bức xạ trong một số chất ( Bảng 1.2 )
Tầm của hạt tỉ lệ nghịch với khối lợng riêng của môi trờng nó truyền qua
Ví dụ : Với bức xạ có năng lợng 0,9 MeV khi truyền qua chì ( khối lợng
riêng 11,3 g/cm3 ) thì tầm của nó là :
P

P

R = 1,3 .

2,7
=0,4 (mm)
11,3


ở đây 1,3mm là tầm của bức xạ có năng lợng 0,9 MeV trong nhôm (
=2,7 g/cm3 ).
P

P

Sau khi mất hết năng lợng, các bức xạ - bị các ion dơng bắt( tái hợp
P

P

ion ), còn bức xạ + thì tơng tác với một điện tử theo phản ứng huỷ cặp tạo
P

P

thành hai phô tôn , mỗi phô tôn có năng lợng 0,51 MeV.
1.2. 3 Tơng tác của tia :
Bức xạ có thể tơng tác với :
- Các điện tử của vỏ điện tử .
- Điện trờng của hạt nhân và điện tử .
- Trờng của lực hạt nhân.

Kết quả của các tơng tác này là gây ra những hiệu ứng sau: Hiệu ứng
quang điện, hiệu ứng côm tơn, hiệu ứng tạo cặp.
a) Hiệu ứng quang điện:
Hiệu ứng này xảy ra khi phô tôn truyền tất cả năng lợng của nó cho
một điện tử bất kì của nguyên tử môi trờng. Khi đó điện tử sẽ bật khỏi quỹ
đạo của nó với năng lựơng Ec bằng hiệu năng lợng phô tôn và năng lợng
liên kết của điện tử trên quỹ đạo tơng ứng En.
Ec = E - En
Điện tử bật ra này sẽ ion hoá môi trờng mà nó truyền qua.
b)Hiệu ứng côm tơn:
Hiệu ứng này xảy ra khi phô tôn chỉ truyền cho điện tử một phần
năng lợng. Kết quả là điện tử bị bắn ra với một vận tốc nhất định làm thành
một góc với hớng của phô tôn tới, còn phô tôn bị lệch hớng so với hớng
ban đầu và năng lợng giảm đi ( phô tôn này gọi là tán xạ ).
c) Hiệu ứng tạo cặp:
Phô tôn có năng lợng lớn hơn 1,02 MeV khi tác dụng với điện trờng
hạt nhân thì có thể sinh cặp +, -. Các hạt này sẽ ion hoá nguyên tử môi
P

P

P

P


trờng. Với + khi mất hết năng lợng thì có thể phản ứng huỷ cặp với một
P

P

điện tử nào đó tạo thàn hai phô tôn , mỗi phô tôn có nămg lợng 0,51 MeV
và có tính chất nh các bức xạ khác.
Bức xạ khi truyền qua môi trờng thì cờng độ giảm dần theo hàm số
mũ chứ không có tầm nh bức xạ -.
P

P

Mật độ ion hoá trung bình của bức xạ rất nhỏ, nhỏ hơn mật độ ion
hoá của bức xạ hàng trăm lần, nhỏ hơn mật độ ion hoá của bức xạ hàng
vạn lần. Trong không khí thì mật độ ion hoá trung bình chỉ là một vài cặp ion
/ cm không khí. Nguyên nhân ion hoá chủ yếu là do các điện tử thứ cấp gây ra
( do hiệu ứng quang điện, hiệu ứng côm tơn , hiệu ứng tạo cặp ).
Với tính chất tơng tác nh vậy nên độ dày hấp thụ bức xạ rất lớn: hàng
ngàn mét không khí gần mặt đất, suốt cơ thể con ngời, vài chục cm bê tông
,vì vậy nghiên cứu các vật liệu hấp thụ tia trở thành vấn đề hết sức quan
trọng vµ thiÕt thùc. Sù hÊp thơ γ cđa vËt chÊt xảy ra đồng thời với các quá
trình tơng tác nêu ở trên. Gọi cờng độ bức xạ ban đầu là Io, khi tơng tác
với vật chất đồng nhất trên quÃng đờng l thì cờng độ bức xạ còn lại là I .
Ta có :
I = Io . e- à l
P

P

ở đây à = àq + à c + µ tc
R

R

R

R

R

µ - hƯ sè hÊp thơ dµi toµn phÇn
µq - hệ số hấp thụ dài của môi trờng do hiệu ứng quang điện
R

R

àc - hệ số hấp thụ dài của môi trờng do hiệu ứng côm tơn
R

R

àtc hệ số hấp thụ dài của môi trờng do hiệu ứng tạo cặp
R

R

Với l tính bằng cm, à tính bằng cm-1.
P

P

Hệ số hấp thụ toàn phần à và độ dày hấp thơ mét nưa d1/2 cđa bøc x¹ γ
R

trong mét sè chÊt cho theo b¶ng 1-3.

R


0,046

0,013

0,3

80

0,70

0,87

0,54

0,30

0,089

0,6

200

1,70

2,10

1,3

0,75

0,22

0,9

360

2,90

3,60

1,8

1,3

0.37

1,2

500

4,30

5,40

2,7

1,8

0,54

1,5

650

5,60

7,00

3,5

2,3

0,71

1,8

750

6,60

8.20

4,1

2,8

0,84

2,1

900

7,80

10,00

4,9

3,3

0,89

2,4

1100

9,60

12,00

6,0

3,8

1,2

3,0

1450

12,50

15,50

7,8

4,9

1,6

P

Sắt (mm )

P

Nhôm (mm)

Đ ất (mm )

P

P

Gỗ (mm )

P

P

( =1 g/cm3)

ρ = 7,8 g/cm3

0,069

ρ =2,7 g/cm3

0,14

ρ =1,6 g/cm3

0,11

ρ = 0,8 g/cm3

13

mô cơ thể (mm )

0,1

Nớc,

(MeV)

Không khí ( cm )

P

P

E

( =0,00129 g/cm3 )

Bảng 1.2 Tầm của hạt trong một số chất

Bảng 1.3 Giá trị hệ số hấp thụ toàn phần µ vµ ®é dµy hÊp thơ mét nưa (
d 1/2 ) của bức xạ trong một số chất
R

R

(à của không khí tính bằng cm-1.10-4, còn lại là cm-1)
P

E
Không khí
Nớc
d1/2 (cm) à
(MeV) à
R

R

P

P

P

P

d1/2 (cm
R

R

)

Gỗ
à

P

d 1/2 (cm
R

R

)

Đất

à

d1/2 (c
R

R

m)

0,5

1,11 6,2.10 3

0,0967 7,15

0,065 10,22

0,140 5,11

1,0

0,81 8,5.10 3

0,0706 9,80

0,048 14,08

0,100 7,04

P

P


1,5

0,66 10,5.10 3 0,0567 12,10

0,038 17,10

0,081 8,55

2,0

0,57 12.103

0,0493 14,00

0,033 19,92

0,069 9,96

3,0

0,45 15,5.10 3 0,0396 17,40

0,025 24,86

0,054 12,43

4,0

0,39 18.103

0,0339 20,40

0,023 28,08

0,010 14,01

E

Bê tông

Nhôm

P

P

P

P

d 1/2

(MeV) à

R

d 1/2

à

R

Sắt
R

Chì

à

d1/2

à

R

d 1/2
R

R

(cm -1)

(cm)

(cm -1) (cm)

(cm-1 )

(cm)

(cm -1)

(cm)

0,5

0,194

3,56

0,228

3,04

0,66

1,05

1,72

0,40

1,0

0,141

4,90

0,166

4,17

0,47

1,47

0,79

0,88

1,5

0,116

5,59

0,137

5,50

0,38

1,82

0,58

1,19

2,0

0,100

6,93

0,117

5,90

0,33

2,10

0,51

1,35

3,0

0,080

8,65

0,094

7,40

0,28

2,48

0,47

1,48

4,0

0,071

9,75

0,084

8,25

0,26

2,66

0,46

1,50

P

P

P

P

P

P

P

P

Độ dày hấp thụ 0,9 ( tức là còn 0,1 cờng độ ban đầu ) kí hiệu là d 0,1
R

R

đợc tính nh sau :
d0,1 = 3,3 d 1/2
R

R

R

Độ dày hấp thụ 0,99( tức là còn 0,01 cờng độ ban đầu ) kí hiệu làd 0,01
R

R

đợc tính nh sau:
d 0,01 = 2 d 0,1
R

R

R

R

Nh vậy, khi tăng chiều dày lớp hấp thụ thì cờng độ bức xạ giảm nhanh .
d) Tơng tác của nơ trôn:
Nơ trôn có khối lợng tĩnh tơng đối lớn và không mang điện. Nó chỉ
cần năng lợng nhỏ cũng tơng tác đợc với hạt nhân. Dựa theo năng lợng,
ngời ta chia nơ trôn thành các loại sau :
Nơ trôn nhiệt :

En =0,001eV 0,1 eV


Nơ trôn chậm:

En< 100 eV

Nơ trôn trung gian: 100 eV < En < 1 MeV
Nơ trôn nhanh:

1 MeV < En < 20 MeV

Nơ trôn cực nhanh:

En > 20 MeV

Nơ trôn có thể tơng tác với vật chất theo các cách: Khuếch tán nơ trôn,
tán xạ nơ trôn, bắt nơ trôn ( có thể gây ra phản ứng hạt nhân ). Nơ trôn có khả
năng xuyên qua lớp vật chất rất dày. ( Các loại thuốc phóng xạ thì không phát
ra nơ trôn ) .
1.3 . Tác dụng sinh vật của bức xạ phóng xạ:
Mô và tế bào là những cơ quan cấu tạo nên mọi sinh vật. Sự tơng tác
của tia phóng xạ với mô và tế bào theo các hiệu ứng đà nêu ở phần trên. Cơ
chế hấp thụ bức xạ ở sinh vật cũng giống nh ở các vật chất khác. Do bị ion
hoá mà mô và tế bào có thể bị phá huỷ hoặc mất chức năng hoạt động bình
thờng (khi bị chiếu xạ quá liều lợng cho phép).
Tất cả những biến đổi của các cơ thể sống dới tác dụng của bức xạ
phóng xạ đợc gọi là hiệu ứng sinh vật của bức xạ. Qua thực nghiệm có thể
rút ra một số đặc điểm của cơ chÕ hiƯu øng sinh vËt nh sau:
1.3.1- T¸c dơng trùc tiếp :
Một phần đáng kể bức xạ sẽ huỷ hoại tế bào qua sự ion hoá. Qua
nghiên cứu, ngời ta thấy rằng những hiệu ứng sinh vật xảy ra do tác động
trực tiếp thì không phụ thuộc vào những yếu tố trung gian nh nhiệt độ, độ pH
hoặc thành phần hoá học của môi trờng xung quanh.
1.3.2- Tác dụng gián tiếp :
Khi nớc bị các bức xạ làm ion hoá, sẽ tạo thành các gốc ion, phản ứng
với các nguyên tử và phân tử khác trong mô. Vì tốc độ, hiệu suất và các sản
phẩm của phản ứng này phụ thuộc vào nhiệt độ, độ pH, do đó những yếu tố
này ảnh hởng ngay đến quá trình tác dụng gián tiếp. Nếu đa vào mô các


chÊt t¸c dơng víi gèc ion sinh ra sau chiÕu xạ thì tác hại sẽ giảm đi. Đây
chính là nguyên tắc chung để chế tạo thuốc dự phòng phóng xạ.

1.3.3- Tác dụng truyền lan :
Khi một bộ phận nào đó của cơ thể bị chiếu xạ, thì những bộ phận khác
tuy không bị chiếu xạ nhng cũng sinh ra một số thay đổi do ảnh hởng của
phần bị chiếu xạ. Điều này thể hiện cơ thể là một thể thống nhất và có ảnh
hởng qua lại lẫn nhau giữa các bộ phận; mặt khác còn giải thích đợc vì sao
suất liều lợng cho phép đối với một bộ phận trong cơ thể lại lớn hơn nhiều so
với suất liều lợng cho phép đối với toàn bộ cơ thể.
Tác hại cụ thĨ cđa tõng lo¹i tia phãng x¹ nh sau:
Tia α :
Tia α chØ xuyªn qua líp vËt chÊt rÊt máng vì vậy nó chỉ gây tác hại cho
lớp biểu bì rất mỏng ngay bên ngoài. Lớp này có thể bị huỷ nhng ít có ảnh
hởng đáng kể đến cơ thể.
Tia :
Tia năng lợng cao có thể xuyên sâu vào cơ thể ( Trờng hợp này ít
gặp ) gây tổn thơng cho cả da và lớp dới da. Thông thờng tia chỉ có thể
ảnh hởng đến lớp da ngoài vì vậy không gây tổn hại sâu cho cơ thể .
Tia :
Tia có khả năng xuyên sâu rất lớn ( suốt cơ thể ) vì vậy có thể gây tổn
thơng cho toàn cơ thể. Khi tính liều lợng phóng xạ cho tia này thì phải tính
cho các nội tạng nhạy cảm nhất ( Tế bào sinh dục, cơ quan tạo máu, ).
Khi bị liều lợng bức xạ phóng xạ lớn hơn mức nào đó thì có thể bị các
bệnh phóng xạ.Vấn đề này sẽ xét ở phần sau.

1.4. Bệnh phóng xạ :
1.4.1. Khái niệm về bệnh phóng x¹ :


Ngời ta chia bệnh phóng xạ thành bệnh phóng xạ cấp tính và bệnh
phóng xạ mÃn tính. Bệnh cấp tính xảy ra khi cơ thể bị chiếu xạ toàn thân với
một liều lớn hoặc nhiều liều liên tiếp.Trái lại, nếu chịu liều xạ nhỏ( nhng đủ

lớn hơn mức nào đó ) trong một thời gian dài thì sẽ gây ra bƯnh phãng x¹ m·n
tÝnh .
BƯnh phãng x¹ cã thĨ sinh ra do bị chiếu ngoài hoặc nhiễm vào trong cơ
thể các chất phóng xạ, hoặc do cả hai. Chiếu xạ có thể gây tác hại lên cơ thể
trong thời gian chiếu và những hậu quả sau này, những hậu quả này phụ thuộc
nhiều vào những tổn thơng ban đầu .
1.4.2 Bệnh phóng xạ cấp tính :
Những triệu chứng của bệnh phóng xạ cấp tính gồm những triệu chứng
xảy ra ngay từ đầu cùng với những biểu hiện xảy ra dần dần.Mức độ nặng của
bệnh tuỳ liều hấp thụ và tình trạng cơ thể ( tuổi, sức khoẻ, thể lực, dinh dỡng
,).
Có thể chia bệnh phóng xạ cấp tính thành 4 giai đoạn :
- Giai đoạn 1: Những triệu chứng đầu tiên, chủ yếu là tăng hoạt động của hệ
thần kinh trung ơng .
- Giai đoạn 2: Giai đoạn ẩn: Bệnh tiến triển mà không biểu hiện các triệu
chứng gì.
- Giai đoạn 3: Những triệu chứng lâm sàng: Rối loạn chức năng ruột, tạo
máu, đông máu, miễn dịch,
- Giai đoạn 4 : Giai đoạn hồi phục ( nếu bệnh không nặng quá ): Có thể hồi
phục hoàn toàn hoặc chỉ một phần .
1.4.2.1- Giai đoạn 1 :
Bệnh nhân khó chịu do bị kích thích thần kinh. Hệ thần kinh bị kích
thích nhng nếu tổn thơng nặng hơn thì có thể chuyển sang ức chế trên
ngỡng. Bệnh nhân cảm thấy khó chịu, mất khẩu vị, buồn nôn, khát, khô
miệng, đau đầu. Đôi khi có hiện tợng giống nh hạ huyết áp động m¹ch. NÕu


bị liều cao thì có thể bị tổn thơng ruột dẫn đến tiêu chảy. Có thể rối loạn tri
thức, rối loạn nhịp tim, sốt và có thể phù do tăng tính thấm. Đôi khi có triệu
chứng viêm màng nÃo nhẹ. Thờng gặp dấu hiệu tăng bạch cầu đa nhân trung

tính, giảm lim phô,,có những hạt nhiễm độc trong bạch cầu. Giai đoạn 1
thờng kéo dài không quá 3 ngày .
1.4.2.2 Giai đoạn 2 :
Đây là giai đoạn ẩn. ở giai đoạn này nhiệt độ trở lại bình thờng, hết
đau đầu, hết nôn, tỉnh táo, chỉ đôi khi mất ngủ, khó chịu vùng tim. Các triệu
chứng giảm là do ức chế thần kinh sau kích thích. Giai đoạn 2 kéo dài khác
nhau và không phụ thuộc trực tiếp vào liều hấp thụ. Nếu nặng thì không có
giai đoạn 2. ở giai đoạn này thì chất lợng máu giảm. Tuỷ xơng giảm sản
sinh tế bào máu, nhất là hồng cầu .
1.4.2.3 Giai đoạn 3 :
Sau giai đoạn ẩn thì xuất hiện sốt. Bị chiếu liều quá cao ( Liều tử vong )
thì xuất hiện sốt ngay từ những ngày đầu.Với liều thấp hơn thì sốt muộn hơn
và kèm theo xuất huyết. Các dấu hiệu khác ở giai đoạn này rối loạn về vị
tràng, tổn thơng da, niêm mạc .
Sốt có thể do nhiễm khuẩn ,nhiễm độc huyết; có thể loạn nhịp tim,
Rối loạn vị tràng là triệu chứng nặng: Buồn nôn, mửa, tiêu chảy (có máu hoặc
không ), liệt ruột.
Tình trạng xuất huyết thì rất hay gặp do tổn thơng thành mạch, giảm sản xuất
các yếu tố đông máu, giảm tiểu cầu .
Các chức năng nội tạng: gan, thận, sinh dục bị rối loạn. Máu bị giảm bạch
cầu. Tuỷ xơng không sản xuất tế bào máu. Có triệu chứng màng nÃo: giảm
phản xạ, rối loạn động tác,
Bệnh nhân có thể tử vong trong giai đoạn này .
1.4.2.4- Giai đoạn 4 :


ở những đối tợng bị chiếu xạ dới liều tử vong thì có thể xuất hiện
quá trình phục hồi một phần hoặc hoàn toàn các rối loạn chức năng, trờng
hợp tốt thì sau thời gian nào đó có thể phục hồi hoàn toàn.Tuy nhiên ở một số
bệnh nhân vẫn còn các rối loạn chức năng và hình thái. Bệnh nhân bị yếu sức

hoặc mệt mỏi kéo dài hàng tháng, hàng năm . Có thể bị thiếu máu kéo dài.
Một số bệnh nhân bị máu trắng và các khối u. Một số bị vô sinh, phụ nữ có
thai có thể bị sảy thai hoặc sinh quái thai. Hậu quả muộn còn có thể là đục
nhân mắt ( có khi sau 3,4 năm mới xuất hiện ).
1.4.3 Bệnh phóng xạ mÃn tính :
TriƯu chøng bƯnh phãng x¹ m·n tÝnh cã thĨ xt hiện sau một lần bị
chiếu xạ với liều lớn hoặc bị chiếu xạ với liều nhỏ nhng kéo dài.Có thể chia
bệnh này thành 3 giai đoạn .
1.4.3.1 Giai đoạn 1 :
Có biểu hiện yếu, mỏi mệt, buồn ngủ, nhức đầu, mất khả năng tập trung
vào công việc, dễ bị kích động. Có hiện tợng giảm chất lợng máu.
1.4.3.2- Giai đoạn 2 :
Các triệu chứng của giai đoận 1 thì tăng lên. Xuất hiện các tổn thơng
ngoài da, chất lợng máu giảm nhiều .
1.4.3.3- Giai đoạn 3 :
Xuất hiện các biến chứng nh các bệnh riêng: Khối u, máu trắng, suy
tuỷ, rối loạn khả năng sinh sản,
Bệnh nhân bị nhiễm phóng xạ có thể bị thay đổi về gien, thể nhiễm sắc,
do đó có thể sinh con quái thai hoặc các trờng hợp không bình thờng khác
rất nguy hiểm cho thế hƯ sau.
Tãm l¹i : BƯnh phãng x¹ rÊt nguy hiĨm. Ta phải dùng mọi biện pháp để giảm
mức độ phóng xạ phải chịu. Trong công việc tiếp xúc với phóng xạ thì phải
tuyệt đối chấp hành quy tắc an toàn, phải theo nguyên tắc giảm liều. Trong y
học thì không cho phép đề cập đến việc thích nghi phóng xạ ®èi víi con ngêi


. Xu hớng hiện nay là tìm cách giảm liều lợng phóng xạ mà con ngời phải
chịu đến mức càng thấp thì càng tốt ( điều này còn phụ thuộc vào điều kiện
kinh tế cụ thể ), cũng giống nh tìm cách để điều kiện sống đợc tốt hơn.
1.5 các đơn vị đo bức xạ phóng xạ :

1.5.1 Thông lợng bức xạ :
Thông lợng bức xạ là số bức xạ đi qua một đơn vị diện tích đặt vuông
góc với phơng truyền bức xạ,trong một đơn vị thời gian .
=

No
S. t

( Hạt / cm2. s )
P

P

- Thông lợng hạt
No Tổng số hạt đi qua diện tích S trong thời gian t. Với một nguồn điểm,
phát ra một loại bức xạ đẳng hớng thì tại điểm cách nguồn khoảng cách R sẽ
có thông lợng bức xạ là :
=

3,7 A.1010
4 R2

( hạt /cm2.s )
P

P

A là độ phóng xạ, tính bằng Cu ri ( Ci ).Ngêi ta thêng lÊy ®é phãng xạ của
1 gam ra đi nguyên chất làm đơn vị, gọi là Cu ri.
1Cu ri = 3,7.1010 (phân rÃ/giây)

P

P

R là khoảng cách, tính bằng cm.
Nếu nguồn phát ra nhiều loại bức xạ đẳng hớng thì thông lợng sẽ là:
=

3,7.1010
Ai.ni
4R 2

( hạt/cm 2.s )
P

P

Với ni là hàm lợng % của bức xạ i có độ phóng xạ Ai.
R

R

1.5.2- Cờng độ bức xạ :
Cờng độ bức xạ là đại lợng đặc trng cho sự truyền năng lợng bởi
bức xạ. Nó cho biết năng lợng bức xạ truyền qua một đơn vị diện tích vuông
góc với phơng truyền trong một đơn vị thời gian.


Nếu mỗi bức xạ có năng lợng E thì cờng độ bức xạ sẽ là:
I=.E

( MeV /cm2.s )
P

P

Ngời ta còn định nghĩa cờng độ bức xạ toàn phần bằng tích giữa độ
phóng xạ A của nguồn và năng lợng mỗi bøc x¹ E.
I = 3,7 .1010AE
P

P

( MeV/s )

A tÝnh b»ng Cu ri, E tính bằng MeV.
Cờng độ bức xạ ở khoảng cách R tới một nguồn điểm phát ra một loại
bức xạ đơn năng lợng sẽ là:
3,7.10 10
AE
IR =
4 R 2
R

R

( MeV /cm2.s )
P

P

Với nguồn điểm phát ra nhiều loại bức xạ đa năng lợng :
3,7.10 10
Ai.ni Ei
IR=
4R 2
R

R

Với ni là hàm lợng % của bức xạ i có năng lợng Ei và độ phóng xạ Ai.
R

R

1.5.3 Liều lợng bức xạ :
Các loại bức xạ đều tơng tác với môi trờng,gây ra sự ion hoá. Liều
lợng bức xạ - kí hiệu là Ll hoặc D là đại lợng đặc trng cho tác dụng của
một loại bức xạ với môi trờng, đo bằng tác dụng ion hoá của bức xạ ®ã trong
kh«ng khÝ.
Ll = k .

Q
m

k – HƯ sè phơ thuộc vào đơn vị dùng.
Q - Tổng điện tích sinh ra trong khối lợng m bị chiếu xạ.
Đơn vị liều lợng chiếu xạ là: Cu lông / ki lô gam ( C/kg )
Đơn vị đo liều lợng bức xạ X hoặc là C/kg là liều lợng bức xạ X hoặc
trong không khí, khi mà sự phát xạ hạt kèm theo tạo ra trong 1 kg không khí

những ion mang điện tích bằng 1 cu lông theo dấu âm hay dấu dơng.
Đơn vị phụ nhng quen dùng là Rơn ghen (R ):
1R = 2,57976 .10-4 C/kg
P

P