Part No 3, Lesson No 1BiologyGiới thiệu chung Bức xạ ion hóa và cơ thể pptx

Part No 3, Lesson No 1 Biology
IAEA Training Material: Radiation
Protection in Radiotherapy 1
Bộ môn Y Vật lý
Năm học 2010 - 2011
Bức xạ ion hóa và cơ thể sống
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 2
Giới thiệu chung
Bức xạ ion hóa
Bức xạ không ion hóa
Nguồn
Tần số
Năng lượng
photon (eV)
Tăng dần
Bước sóng
(m)
So sánh
bước sóng
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 3
Giới thiệu chung
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 4
Bức xạ ion hóa và không ion hóa
 Bức xạ không ion hóa:
có năng lượng thấp
(bước sóng dài) như ánh
sáng nhìn thấy, hồng
ngoại, sóng radio
 Bức xạ ion hóa: có năng lượng đủ lớn để làm bật các
điện tử ra khỏi lớp vỏ nguyên tử
 Năng lượng cực tiểu cần thiết để ion hóa nguyên tử

vật chất (tia tử ngoại, tia X và gamma): H (13,6 eV),
H
2
O (12,6 eV), C
6
H
6
(9,3 eV)
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 5
Mục tiêu học tập
 Nêu bản chất của các bức xạ ion hoá
 Trình bày được cơ chế tương tác của bức xạ
ion hoá với vật chất.
 Phân biệt cơ chế tác dụng của bức xạ ion hoá
lên cơ thể sống và các mức độ tổn thương của
cơ thể sống.
 Giải thích được nguyên tắc hoạt động của một
số dụng cụ ghi đo bức xạ ion hoá.
 Trình bày được các nguyên lý kiểm soát và an
toàn bức xạ.
1. Nguồn gốc của bức xạ ion hóa
Part No 3, Lesson No 1 Biology
IAEA Training Material: Radiation
Protection in Radiotherapy 2
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 7
Nội dung
 Cấu tạo hạt nhân nguyên tử
 Hiện tượng phóng xạ
 Định luật phân rã phóng xạ
 Các đại lượng đặc trưng cho sự

phân rã phóng xạ
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 8
Cấu tạo hạt nhân nguyên tử
• Hạt nhân: hình cầu
3/1
0
.ARr
hn

R
0
= 1,2.10
-15
fm
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 9
Cấu tạo hạt nhân nguyên tử
• Hạt nhân: Z proton, N neutron , số khối A=Z+N
• Lực tương tác:
 Lực đẩy Coulomb giữa các proton
 Lực hạt nhân: lực tương tác giữa các nucleons
(proton và neutron).
• Năng lượng hạt nhân: tính lượng tử, giá trị cỡ MeV
• Mô men từ hạt nhân
• Chỉ một số tổ hợp các nucleon là bền vững, còn các
tổ hợp khác là không bền vững (có tính phóng xạ).
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 10
Cấu tạo hạt nhân nguyên tử
/>Mức độ bền vững của các hạt nhân nguyên tử
 Hạt nhân đồng
vị: hạt nhân có

cùng số Z nhưng
có số N khác
nhau (nghĩa là
cùng điện tích
nhưng khác nhau
về khối lượng)
 Ví dụ: Hydro:
1
H
1
, deuteri:
1
H
2
(hoặc
1
D
2
, hoặc D), Triti:
1
H
3
(hoặc
1
T
3
, hoặc T).
 300 đồng vị tự nhiên, gần 1000 đồng vị phóng xạ nhân
tạo.
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 11

Cấu tạo hạt nhân nguyên tử
204
79
175
79
AuAu
• Nguyên tố nhẹ (Z thấp, A thấp): Z xấp xỉ N, có khuynh
hướng bền
• Nguyên tố có A lớn kém bền vững
• Nguyên tố có thể có nhiều đồng vị:
Au có 30 đồng vị:
Sn có 10 đồng vị:
124
50
112
50
SnSn
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 12
Hiện tượng phóng xạ
Hiện tượng phóng xạ là hiện tượng hạt nhân
nguyên tử tự biến đổi để trở thành hạt nhân
nguyên tử của nguyên tố khác, hoặc từ một trạng
thái năng lượng cao về một trạng thái năng lượng
thấp hơn, trong quá trình biến đổi đó hạt nhân
phát ra những tia không nhìn thấy được có
năng lượng cao gọi là tia phóng xạ hay bức xạ
hạt nhân.
Part No 3, Lesson No 1 Biology
IAEA Training Material: Radiation
Protection in Radiotherapy 3

Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 13
Hiện tượng phóng xạ
Khi hiện tượng phóng xạ xảy ra ở một hạt
nhân, hạt nhân đó có thể chịu được một quá
trình biến đổi hay nhiều quá trình biến đổi
liên tiếp nhau hoặc đồng thời với nhau với
những xác suất nhất định. Mỗi quá trình biến
đổi đó được gọi là một phân rã phóng xạ (gọi
tắt là phân rã)
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 14
Hiện tượng phóng xạ
• Biểu diễn quá trình phân rã phóng xạ
• Định luật bảo toàn điện tích:
• Định luật bảo toàn số khối:


)(
)(
phai
trái
qq
Số nucleon vế trái = Số nucleon vế phải
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 15
Các dạng phân rã phóng xạ: Phân rã 
-
o/encyclopedia/B/beta_decay.html
• Phương trình biểu diễn phân rã 
-
QYX
A

Zz




1
• Bản chất phân rã 
-
n  p + 
-
+ Q
• Điều kiện xảy ra phân rã 
-
:
N > Z
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 16
Các dạng phân rã phóng xạ: Phân rã 
-
o/encyclopedia/B/beta_decay.html
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 17
Các dạng phân rã phóng xạ: Phân rã 
+
p  n + 
+
+ Q
QYX
A
Zz





1
• Phương trình biểu diễn phân rã 
+
• Bản chất phân rã 
+
• Điều kiện xảy ra phân rã 
+
:
Z > N
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 18
Các dạng phân rã phóng xạ: Phân rã 
• Đặc điểm năng lượng
của tia : Đa năng
• Bản chất của các chất phân rã : sự biến đổi tương
hỗ giữa n và p theo các phản ứng sau:
p  n + 
+
+  + Q
n  p + 
-
+  + Q
- hạt neutrino (), không mang điện, khối lượng tĩnh
bằng 0
Part No 3, Lesson No 1 Biology
IAEA Training Material: Radiation
Protection in Radiotherapy 4
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 19
Các dạng phân rã phóng xạ: Phân rã 

• Điều kiện xảy ra phân rã: hạt nhân có số khối A lớn
• Bản chất hạt :
4
2
He
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 20
Các dạng phân rã phóng xạ: Phân rã 
QYX
A
Zz





4
2
Các hạt alpha phát ra từ
cùng một loại phân rã của
cùng một loại hạt nhân có
năng lượng giống nhau. Đó
là đặc điểm đơn năng của
chùm tia alpha.
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 21
Phân rã gamma
 Bản chất tia : sóng
điện từ có bước sóng cực
ngắn.
 Quá trình phát tia 
không làm thay đổi

thành phần cấu tạo của
hạt nhân mà chỉ làm thay
đổi trạng thái năng lượng
của nó
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 22
Phân loại bức xạ ion hóa
1. Hạt vi mô Tích điện
Hạt điện tử có khối lượng tĩnh rất nhỏ, chỉ bằng 1/1840 khối
lượng của hạt nhân hydro và mang 1 đơn vị điện tích (đvđt) âm.
Hạt proton có khối lượng bằng 1 đvkl và mang 1 đvđt dương.
Hạt proton là một trong 2 hạt cơ bản cấu tạo nên hạt nhân
nguyên tử.
Hạt alpha có khối lượng và điện tích lớn nhất trong số các hạt vi
mô: có 4 đơn vị khối lượng và 2 đơn vị điện tích dương hay
gồm 2 proton và 2 notron liên kết lại.
Hạt neutron có khối lượng là 1 đvkl và không mang điện, do đó
có một số đặc điểm khác với các hạt trên khi tương tác với vật
chất.
Ngoài ra còn có những hạt vi mô khác như hạt deuteri, mezon,
v.v ít được dùng trong y sinh học.
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 23
Phân loại bức xạ ion hóa
2. Photon năng lượng cao (X, gamma)
 Các bức xạ có bản chất là các sóng điện từ như ánh
sáng. Chúng không có khối lượng tĩnh và không mang
điện.
 Năng lượng của photon được thể hiện qua bước sóng
của nó theo công thức :
E = h.f hay E = h. c/
trong đó f là tần số và  là bước sóng, h: hằng số

Planck, c tốc độ lan truyền của photon trong chân
không.
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 24
Phân loại bức xạ ion hóa
2. Photon năng lượng cao (X, gamma)
Part No 3, Lesson No 1 Biology
IAEA Training Material: Radiation
Protection in Radiotherapy 5
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 25
Định luật phân rã phóng xạ
N
t
= N
0
. e
-t
• Trong một nguồn phóng
xạ số hạt nhân có tính
phóng xạ sẽ giảm dần
theo thời gian do phân rã
phóng xạ, xác suất để
một hạt nhân phân rã là
- hằng số phân rã.
•  càng lớn thì theo thời gian số hạt nhân có tính
phóng xạ sẽ giảm càng nhanh. Thí dụ  của
132
I là
0,307 h
-1
, của

131
I là 0,0036 h
-1
như vậy
132
I phân rã
nhanh hơn
131
I khoảng 100 lần.
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 26
Các đại lượng đặc trưng cho sự phân rã
phóng xạ

693,02ln
T
1
1
N
dt
dN
q


Hoạt độ phóng xạ
Chu kỳ bán rã: sau thời gian T thì
N
1
= 1/2N
0
T phụ thuộc bản chất của hạt nhân

Đơn vị: Phân rã /giây (Pr/s), Becquerel (Bq), Curi (Ci)
1 Ci = 3,7.1010Bq
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 27
Các đại lượng đặc trưng cho sự phân rã phóng xạ
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 28
Các đại lượng đặc trưng cho sự phân
rã phóng xạ
Hoạt độ phóng xạ của một số đồng vị
phóng xạ thông dụng
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 29
Các đại lượng đặc trưng cho sự phân
rã phóng xạ
Isotopes Used in Medicine
Reactor Radioisotopes (half-life indicated)
Molybdenum-99 (66 h): Used as the 'parent' in a generator to
produce technetium-99m.
Technetium-99m (6 h): Used in to image the skeleton and heart
muscle in particular, but also for brain, thyroid, lungs
(perfusion and ventilation), liver, spleen, kidney (structure and
filtration rate), gall bladder, bone marrow, salivary and lacrimal
glands, heart blood pool, infection and numerous specialised
medical studies.
Bismuth-213 (46 min): Used for TAT.
Chromium-51 (28 d): Used to label red blood cells and
quantify gastro- intestinal protein loss.
Cobalt-60 (10.5 mth): Formerly used for external beam
radiotherapy.
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 30
Các đại lượng đặc trưng cho sự phân
rã phóng xạ

Mật độ bức xạ: số tia
phóng xạ truyền qua
một đơn vị diện tích đặt
vuông góc với phương
truyền của tia tại điểm
đó trong một đơn vị
thời gian.
2
4 R
n
S
n
J


Mật độ bức xạ tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách
tới nguồn.
Part No 3, Lesson No 1 Biology
IAEA Training Material: Radiation
Protection in Radiotherapy 6
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 31
Các đại lượng đặc trưng cho sự phân
rã phóng xạ
Cường độ bức xạ: năng
lượng do tia phóng xạ
truyền qua một đơn vị
diện tích đặt vuông góc
với phương truyền của
tia tại điểm đó trong
một đơn vị thời gian

I = J. E



j
i
ii
EJI
1
Đơn vị: W/m
2
2.Tương tác của bức xạ ion
hóa với vật chất
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 33
Nội dung
1. Tương tác của hạt vi mô tích điện với
vật chất
2. Tương tác của photon năng lượng cao
với vật chất
3. Tương tác của neutron với vật chất
Interactions_NE107_Fall08
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 34
Tương tác của hạt vi mô tích điện với vật chất
Interactions_NE107_Fall08.pdf
• Hạt vi mô tích điện: hạt vật chất có khối lượng và điện
tích nhất định
• Bản chất lực tương tác: lực Coulomb
2
'
d

qq
kF 
• Xác suất tương tác phụ thuộc:
+ mật độ, kích thước và điện tích hạt tới
+ mật độ , kích thước và điện tích của các thành
phần cấu tạo vật chất
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 35
Tương tác của hạt vi mô tích điện
với các điện tử quĩ đạo
• Tác dụng kích thích: Năng lượng hấp thụ từ hạt vi mô
tích điện làm dịch chuyển điện tử từ quĩ đạo có năng
lượng thấp lên quĩ đạo có năng lượng cao hơn
Interactions_NE107_Fall08
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 36
Tương tác của hạt vi mô tích điện
với các điện tử quĩ đạo
• Tác dụng ion hóa: Năng lượng từ hạt tới cũng có thể làm
một điện tử quỹ đạo bứt ra khỏi nguyên tử: có cặp ion âm
(hoặc điện tử bị bật ra) và ion dương (phần còn lại của
nguyên tử) - nguyên tử (phân tử) đã bị ion hóa
Interactions_NE107_Fall08
Part No 3, Lesson No 1 Biology
IAEA Training Material: Radiation
Protection in Radiotherapy 7
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 37
Tương tác của hạt vi mô tích điện
với các điện tử quĩ đạo
 Độ ion hóa tuyến tính: số cặp ion do hạt vi mô tới tạo
ra trên một đơn vị chiều dài dọc theo đường đi của nó
 Quãng chạy của chùm tia ion hóa: khả năng đâm

xuyên trong vật chất của chùm tia
Độ truyền tải năng lượng tuyến tính (LET): giá trị
năng lượng từ hạt vi mô hoặc photon được chuyên giao
trên chiều dài x của quĩ đạo
x
E
LET



Đơn vị: J/m hoặc keV/m
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 38
Tương tác của hạt vi mô tích điện với các điện tử quĩ đạo
• Giá trị LET đối với một số bức xạ thông dụng
Bức xạ Điện tích Năng lượng tia
(MeV)
LET
(keV/m)
Điện tử -1 0.0001
0.01
12.3
2.3
Proton +1 2
10
16
4
Alpha +2 3
5
140
95

Neutron 0 2.5
14.1
15-80
3-30
Tia X,  Bóng 200 KV
Nguồn Co
60
0.4-36
0.2-2
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 39
Tương tác của hạt vi mô tích điện với các điện tử quĩ đạo
• Giá trị LET cho biết khả năng ion hóa của chùm bức xạ
ion hóa
• Chùm tia tới có cùng năng lượng nhưng giá trị LET khác
nhau do khả năng ion hóa khoác nhau
• LET() > LET () > LET ()
• LET ở cuối quĩ đạo > LET ở đoạn đầu quĩ đạo ( do vận
tốc hạt chậm, xác suất tương tác lớn, độ ion hóa lớn hơn)
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 40
Tương tác của hạt vi mô tích điện
với các điện tử quĩ đạo
• Trên đường đi qua vật chất, một hạt vi mô tích điện có
nhiều lần va chạm với nguyên tử và có thể tạo ra rất
nhiều cặp ion: Năng lượng của tia tới giảm dần trên quỹ
đạo (công bứt e và cấp động năng cho e).
• Cuối quỹ đạo, các hạt vi mô không còn năng lượng đủ
lớn để ion hoá vật chất, sẽ liên kết với các ion trái dấu để
thành nguyên tử (phân tử) trung hoà về điện hoặc tồn tại
tự do ở trạng thái chuyển động nhiệt.
• Quá trình va chạm giữa hạt vi mô tích điện với nguyên

tử vật chất: quá trình ion hóa trực tiếp.
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 41
Tương tác của hạt vi mô tích điện với các điện tử quĩ đạo
Đặc điểm:
Hạt vi mô truyền một phần năng lượng cho điện tử
của nguyên tử vật chất.
Sự ion hóa vật chất là trực tiếp
Độ ion hoá tuyến tính
i
 Với một hạt vi mô xác định, xác suất tương tác để
gây ra ion hoá tỉ lệ với khối lượng, điện tích và tốc độ
hạt tới: điện tích và khối lượng càng lớn, tốc độ càng
bé thì xác suất tương tác càng lớn (
i

>> i

)
 Ở cuối quỹ đạo, số cặp ion bao giờ cũng nhiều hơn ở
đoạn đầu
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 42
Tương tác của hạt vi mô tích điện
với hạt nhân nguyên tử
 Các hạt vi mô tích điện có thể gây ra phản ứng hạt
nhân tạo ra các hạt nhân nguyên tử mới:
PnAl
30
15
27
13

),(

 Hạt vi mô tích điện tới gần hạt nhân nguyên tử vật
chất (cũng mang điện) thì chúng sẽ tương tác với nhau
thông qua trường hạt nhân: quỹ đạo và vận tốc của hạt
tới bị thay đổi nhiều, tạo ra chuyển động cong (có gia
tốc)  phát bức xạ hãm có năng lượng phụ thuộc gia
tốc chuyển động và số Z của nguyên tử vật chất, điện
tích và khối lượng hạt tới
Part No 3, Lesson No 1 Biology
IAEA Training Material: Radiation
Protection in Radiotherapy 8
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 43
Tương tác của hạt vi mô tích điện với hạt nhân nguyên tử
Bức xạ
hãm
Hiện tượng phát bức xạ hãm
Hạt vi mô tích điện tới gần hạt
nhân nguyên tử vật chất (mang
điện) thì chúng sẽ tương tác với
nhau thông qua trường hạt nhân:
quỹ đạo và vận tốc của hạt tới bị
thay đổi nhiều, tạo ra chuyển động
cong (có gia tốc)  phát bức xạ
hãm có năng lượng phụ thuộc gia
tốc chuyển động và số Z của
nguyên tử vật chất, điện tích và
khối lượng hạt tới
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 44
So sánh tương tác của hạt vi mô tích điện  và 

với vật chất
 Đặc điểm về khối lượng và điện tích của hạt  và  :
m

>> m

q

>> q

 Sự khác nhau trong tương tác của các hạt vi mô tích
điện với vật chất:
• Quĩ đạo:
• Quãng chạy:
• Sự phát bức xạ hãm khi tương tác với hạt nhân
của hạt 
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 45
So sánh tương tác của hạt vi mô tích điện  và 
với vật chất
 Hạt anpha (2 neutron và 2
proton); q=+2 ; có khối
lượng (4 AMU). Năng
lượng trung bình: 4-8 MeV;
 Quãng chạy (<10cm trong
không khí; 60µm trong tổ
chức sống);
 Hệ số LET lớn (QF=20)
gây tổn thương lớn (4K-9K
cặp ion /µm trong tổ chức
sống);

 Dễ dàng che chắn (bằng
giấy, da), nguy hiểm khi bị
chiếu trong.
 Hạt beta: q= -1; nhẹ 0.00055
AMU; Năng lượng phổ biến:
từ vài chục KeV to 5 MeV;
 Quãng chạy khoảng 12
inch/MeV trong không khí,
vài mm trong tổ chức sống
 Hệ sô LET thấp (QF=1) ít
gây tổn thương (6-8 cặp
ion/µm trong tổ chức sống);
 Tổn thương chủ yếu khi bị
chiếu trong, tuy nhiên tia
beta năng lượng lớn cũng
có thể gây tổn thương cho
da khi bị chiếu ngoài.
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 46
Tương tác của photon năng lượng cao với vật chất
• Tia X có bản chất là sóng điện từ với bước sóng
cực ngắn, có năng lượng cao.
• Photon năng lượng cao truyền toàn bộ năng lượng
của nó chỉ sau một lần tương tác với nguyên tử vật
chất
• Sản phẩm của quá trình tương tác giữa photon
năng lương cao với nguyên tử vật chất sẽ ion hoá
vật chất tiếp tục: photon năng lượng cao đã ion hoá
gián tiếp vật chất.
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 47
Tương tác của photon năng lượng cao với vật chất

• Hiệu ứng quang điện: điện
tử quĩ đạo bị bứt ra khỏi lớp
vỏ điện tử của nguyên tử, do
tác dụng của tia  (tia X)
h.f = W + E
đ
• Xác suất xảy ra hiệu ứng quang điện: phụ thuộc số Z
của nguyên tử vật chất và năng lượng của photon tới
• Năng lượng photon để xảy ra hiệu ứng quang điện:
< 0,1 MeV
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 48
Tương tác của photon năng lượng cao với vật chất
Hiệu ứng Compton: photon năng lượng cao tương tác với
điện tử tự do của nguyên tử vật chất, truyền toàn bộ
năng lượng cho điện tử. Một phần năng lượng nhận được
chuyển thành động năng của điện tử và phần còn lại sẽ
phát ra dưới dạng một photon có tần số nhỏ hơn (năng
lượng thấp hơn) và có hướng truyền làm thành một góc
với hướng truyền của photon tới.
hf = hf' + E
đ
Part No 3, Lesson No 1 Biology
IAEA Training Material: Radiation
Protection in Radiotherapy 9
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 49
Tương tác của photon năng lượng cao với vật chất
Hiệu ứng tạo cặp: hiện tượng
tạo ra cặp electron và pozitron
khi photon năng lượng cao
tương tác với trường hạt nhân

nguyên tử (năng lượng của
photon chuyển hóa thành 2 hạt
cơ bản và động năng của
chúng)
 Xác suất của hiệu ứng: tăng tỷ lệ với giá trị
năng lượng của photon và số Z của vật chất.
hf = E
đ
+ + E
đ-
+ 1.02 MeV
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 50
Tương tác của neutron với vật chất
Nguồn phát neutron:
• Phản ứng hạt nhân dây chuyền:
• Phản ứng
9
Be ( , n )
12
C ( từ phân rã của
241
Am hoặc
226
Ra): neutron nhanh (> 1 MeV) và đa năng
• Phản ứng Gamma-Neutron
9
Be(,n)He
4
(tia  nhận được
từ phân rã của Antimoan-124): đơn năng

MeVnXeSrnU 2002
1
0
144
54
90
38
1
0
235


1
0
12
6
4
2
9
4
2 nCHeBe 
4
2
1
0
9
4
2)7.1( HenMeVBe 

Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 51

Tương tác của neutron với vật chất
Đặc điểm của neutron
• Điện tích q = 0, tương tác điện từ yếu, dễ dàng xuyên
qua vật chất, không thể ion hóa trực tiếp vật chất.
• Khối lượng: 939.56 MeV/c
2
, nặng hơn proton một chút
• Thời gian sống: 886.7 s
Neutron tự do không bền vững dễ bị phân rã và phát ra
tia beta (T
1/2
khoảng 13 phút)
• Moment từ: -1.91 μ
N
(−9.6623640 × 10
−27
J/T), rất nhạy
với tính chất từ của vật liệu
• Spin s = ½
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 52
Tương tác của neutron với vật chất
Phân loại neutron
• Lạnh < 1 meV
• Nhiệt < 0.5 eV
• Epithermal 0.5 eV–50 keV
• Nhanh > 50 keV
• Năng lượng TB > 1 MeV
• Năng lượng cao > 10 MeV
Các dạng tương tác
• Tán xạ đàn hồi

• Phản ứng hạt nhân:
– Chiếm bức xạ (n,γ)
– Chiếm các hạt (n,p) or
(n,α)
–Tán xạ không đàn hồi (n,x)
– Phản ứng nhiệt hạch (n,f)
 cỡ mạng tinh thể
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 53
Tương tác của neutron với vật chất
Đặc điểm tương tác của neutron với vật chất:
 Khác với electron, photon hay hạt mang điện
neutron có tương tác điện từ rất yếu.
 Do đó neutrons xuyên qua vật liệu một cách dễ
dàng và chỉ tương tác với hạt nhân nguyên tử.
 Quãng chạy và hệ số LET của neutron phụ thuộc
vận tốc của nó: neutron chậm (<10 KeV), neutron
nhiệt có QF=3, neutron nhanh (> 10 KeV) có QF = 10.
 3 dạng tương tác phổ biến: hấp thụ, tán xạ và phản
ứng hạt nhân dây chuyền
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 54
Tương tác của neutron với vật chất
• Năng lượng và hướng
chuyển động của neutron
thay đổi
• Không xuất hiện trạng thái
kích thích trung gian của hạt
nhân
• Xảy ra chủ yếu với các
neutron có năng lượng từ
trung bình đến năng lượng

lớn
Tán xạ đàn hồi neutron-hạt nhân A(n,n)A : thường xảy
ra với hạt nhân nhẹ
Part No 3, Lesson No 1 Biology
IAEA Training Material: Radiation
Protection in Radiotherapy 10
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 55
Tương tác của neutron với vật chất
• Quá trình làm chậm neutron
Mất mát năng lượng của neutron 2 MeV  0.025 eV:
A = 1 Số va chạm = 18
A = 12 Số va chạm = 115
A = 238 Số va chạm = 2172
Tán xạ đàn hồi neutron-hạt nhân A(n,n)A : sử dụng vật
liệu nhẹ làm chậm neutron
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 56
Tương tác của neutron với vật chất
Phản ứng chiếm neutron kèm phát xạ gamma (n,γ)
• Để che chắn neutron thường phải
kết hợp vật liệu làm chậm neutron và
vật liệu hấp thụ neutron chậm.
• Các hạt nhân chiếm neutron quan
trọng: Boron, Cadmium và Gadolinium
• Xảy ra với neutron
chậm
• Quá trình bao gồm
sự hấp thụ neutron
kéo theo sự phát xạ
tia gamma
• Vai trò quan trọng

trong an toàn phóng
xạ: một số đồng vị có
tiết diện chiếm rất
lớn ở năng lượng
thấp.
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 57
Tương tác của neutron với vật chất
 Boron là nguyên tố
phổ biến nhất được pha
vào các vật liệu có Z
thấp để che chắn
neutron
Các phản ứng chiếm (hấp thụ) neutron khác (n,p), (n,α)
 Chiếm neutron và phát ra các hạt proton, alpha
 Ví dụ:
10
B(n,) (ứng dụng trong điều trị) và
3
He(n,p)
(phát hiện neutron).
n +
3
He →
3
H +
1
H + 0.764 MeV
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 58
Tương tác của neutron với vật chất
Tán xạ không đàn hồi A(n,n’)A*: thường xảy ra

với hạt nhân nặng
 Neutron có năng lượng lớn cỡ
MeV: hạt nhân chuyển sang trạng
thái kích thích khi tương tác với
neutron
 Kết quả của tán xạ không đàn
hồi: neutron mất phần lớn năng
lượng, hạt nhân chuyển về trạng
thái cơ bản và phát ra bức xạ thứ
cấp (photon gamma)
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 59
Tương tác của neutron với vật chất: Phản ứng dây chuyền
 Hạt nhân nặng tách thành 2 (hoặc > 2) hạt nhân nhỏ
hơn
 Giải phóng năng lượng lớn (do năng lượng liên kết
của hạt nhân nhỏ (Z khoảng 100) so với năng
lượng liên kết của hạt nhân lớn)
 Các sản phẩm phụ: neutron, photon và các bức xạ
khác
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 60
Tương tác của neutron với vật chất: Phản ứng dây chuyền
Hạt nhân nặng tách thành 2 (hoặc > 2) hạt nhân nhỏ hơn
Giải phóng năng lượng lớn (do năng lượng liên kết của
hạt nhân nhỏ (Z khoảng 100) so với năng lượng liên kết
của hạt nhân lớn)
Các hạt nhân quan trọng nhất trong chu trình nhiên liệu
hạt nhân (Uranium, Plutonium and Thorium are the most
importantfissile nuclides in the nuclear fuel cycle.)
Các sản phẩm phụ: neutron, photon và các bức xạ khác
Part No 3, Lesson No 1 Biology

IAEA Training Material: Radiation
Protection in Radiotherapy 11
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 61
Kỹ thuật xạ trị bằng phản ứng chiếm neutron
/> Boron được
tiêm vào người
bệnh và sẽ tập
trung tại tế bào
bệnh
 Chiếu chùm
neutron tới tổ
chức bệnh của
bệnh nhân (đã
được tiêm Bo).
 Tổ chức bệnh bị tiêu diệt bởi các tia alpha phát ra
trong phản ứng chiếm neutron
10
B(n,)
7
Li
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 62
Kỹ thuật xạ trị bằng phản ứng chiếm neutron
/> Boron được tiêm vào người bệnh và sẽ tập trung tại tế
bào bệnh
 Chiếu chùm neutron tới tổ chức bệnh của bệnh nhân
(đã được tiêm Boron).
 Tổ chức bệnh bị tiêu diệt bởi các tia alpha (? Gamma)
phát ra trong phản ứng chiếm neutron
10
B(n,)

7
Li
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 63
Tương tác của neutron với vật chất
 Chùm neutron khác với các bức xạ ion hóa thông
thường (photon, e, hạt vi mô tích điện)
 Tương tác điện từ của neutron rất yếu, chủ yếu là va
chạm với hạt nhân dẫn tới sự hấp thụ, tán xạ hoặc phản
ứng hạt nhân dây chuyền
 Sự nguy hiểm của chùm neutron gắn với khả năng
đâm xuyên của chúng và khả năng sinh ra các bức xạ ion
hóa thứ cấp bên trong cơ thể
 Che chắn neutron cũng như việc tính toán để bảo vệ
khỏi tác dụng của chúng rất phức tạp
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 64
Tương tác của bức xạ ion hóa với vật chất
Các hạt vimô
tích điện tương
tác mạnh và ion
hóa trực tiếp
Các hạt trung
hòa điện ion
hóa gián tiếp và
xuyên sâu hơn
Sự hấp thụ các bức xạ ion
hóa. Liều lượng bức xạ
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 66
Nội dung
 Sự hấp thụ năng lượng bức xạ. Sự suy
giảm cường độ bức xạ

 Liều lượng bức xạ
 Thiết bị ghi đo bức xạ ion hóa
Part No 3, Lesson No 1 Biology
IAEA Training Material: Radiation
Protection in Radiotherapy 12
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 67
 Qui luật suy giảm mật độ tia 
 Hạt : đơn năng, quỹ đạo trong vật chất - đường thẳng.
 Khi tương tác, năng lượng của từng hạt  sẽ giảm dần
dọc theo quỹ đạo của nó cho đến khi dừng lại.
J
0
- mật độ chùm tia  song song, có cùng năng lượng
xuyên vuông góc với bề mặt của lớp vật chất
x - chiều dày lớp vật chất chùm tia xuyên qua
J - mật độ chùm tia ló sau khi đi qua lớp vật chất
R- quãng chạy của chùm tia  trong vật chất
J = Jo nếu x < R
J = 0 nếu x  R
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 68
 Qui luật suy giảm cường độ tia beta, gamma
 Hạt  có phổ năng liên tục, quỹ đạo của hạt  trong
vật chất là đường gấp khúc quanh co.
 Tương tác của tia , tia X với vật chất xảy ra theo quy
luật xác suất
- cường độ chùm tia , (hoặc tia X, hoặc tia ) tới
I - cường độ sau khi ra khỏi lớp vật chất
x - chiều dày của bản (tính bằng cm)
trong đó 
x

gọi là hệ số giảm bậc nhất
x
x
eII
.
0
.



0
I
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 69
Chiều dày hấp thụ
một nửa (HVL) của
một số vật liệu đối
với tia 
Tại x = HVL ta có I = I
0
/2
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 70
Định luật suy giảm cường độ tia gamma, X
Chiều dày hấp thụ một nửa, mm (inch)
Nguồn  Bê tông Thép Chì Tungsten Uranium
Iridium-
192
44.5
(1.75)
12.7
(0.5)

4.8
(0.19)
3.3
(0.13)
2.8
(0.11)
Cobalt-60
60.5
(2.38)
21.6
(0.85)
12.5
(0.49)
7.9
(0.31)
6.9
(0.27)
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 71
Định luật suy giảm cường độ tia gamma, X
d = x. - chiều dày khối của bản vật chất, đơn vị g/cm3.
d
x
eIeII
x









00
.
 = 
x
/ - hệ số giảm khối, đơn vị đo : cm
2
/g.
Nguyên nhân suy giảm cường độ tia beta:
sự lệch hướng của hạt  khi tương tác với hạt thành
phần của vật chất
sự dừng của hạt  trong vật chất khi năng lượng của
nó giảm xuống bằng năng lượng của chuyển động nhiệt.
Hệ số hấp thụ khối  phụ thuộc vào năng lượng cực
đại của hạt  có trong chùm tia đó.
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 72
Định luật suy giảm cường độ tia gamma, X
d
x
eIeII
x









00
.
 Nguyên nhân suy giảm cường độ tia , tia X: sự biến
mất và sự suy giảm năng lượng của chùm tia khi xảy ra
một trong 3 hiệu ứng quang điện, Compton, tạo cặp
 =  +  + 
 Các hệ số hấp thụ khối , , ,  và tỉ lệ các giá trị
của , ,  trong hệ số hấp thụ khối toàn phần  phụ
thuộc vào năng lượng của photon.
Part No 3, Lesson No 1 Biology
IAEA Training Material: Radiation
Protection in Radiotherapy 13
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 73
Định luật hấp thụ tia gamma, X
Interactions_NE107_Fall08.pdf
 Các hệ số hấp thụ khối
, , ,  và tỉ lệ các giá
trị của , ,  trong hệ số
hấp thụ khối toàn phần 
phụ thuộc vào năng lượng
của photon.
 =  +  + 




Hệ số hấp thụ (cm
-1
)
Năng lượng photon (hf/m

0
c
2
)
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 74
Định luật hấp thụ tia gamma, X
Interactions_NE107_Fall08.pdf
•  phụ thuộc:
E, Z, A, , 
e
• Xác suất xảy ra hiệu
ứng quang điện,
Compton hay tạo cặp
phụ thuộc Z (xương hay
mô cơ) và năng lượng
của bức xạ ion hóa
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 75
Định luật hấp thụ tia gamma, X
Interactions_NE107_Fall08.pdf
Hệ số giảm tuyến tính (m
-1
)
Hệ số giảm khối (m
2
kg
-1
)
Năng lượng photon (keV)
Năng lượng photon (keV)
Hệ số hấp thụ (giảm) tuyến tính và hấp thụ

khối phụ thuộc năng lượng photon
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 76
Định luật hấp thụ tia gamma, X
Interactions_NE107_Fall08.pdf
Năng lượng photon (keV)
Hệ số giảm khối (cm
2
/g)
Hệ số giảm khối của một số vật liệu
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 77
So sánh hệ thụ hấp thụ tuyến tính và hệ
số hấp thụ khối
Vật liệu Mật độ Số e/khối lượng Mật độ e (50keV) /(50keV)
(g/cm
3
) (e/g.10
23
) (e/cm
3
.10
23
) (1/cm) (cm
2
/g)
Không khí
Hidro
Hơi nước
Băng
Nước
Mỡ

Xương
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 78
Liều lượng bức xạ: liều hấp thụ
 Phần năng lượng hấp thụ bởi 1 đơn vị khối
lượng vật chất hấp thụ
 Định nghĩa: Liều hấp thụ D là tỉ số giữa năng
lượng E mà một đối tượng hấp thụ từ chùm tia
chiếu tới và khối lượng m của nó:
 Áp dụng cho mọi loại bức xạ ion hóa
 Đơn vị: gray (Gy) = 1 joule/kg
1 rad = 0.01 Gy
m
E
D



Part No 3, Lesson No 1 Biology
IAEA Training Material: Radiation
Protection in Radiotherapy 14
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 79
Liều lượng bức xạ: suất liều hấp thụ
 Định nghĩa: Suất liều hấp thụ D là tỉ số giữa liều
hấp thụ D mà một đối tượng hấp thụ từ chùm
tia chiếu tới và thời gian t để có được liều đó.
 Áp dụng cho mọi loại bức xạ ion hóa
 Đơn vị: gray/s (Gy/s) = 1 joule/kg.s
t
D
P




Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 80
Liều lượng bức xạ: liều chiếu
 Định nghĩa: Liều chiếu là đại lượng cho biết tổng số
điện tích của các ion cùng dấu được tạo ra trong một
đơn vị khối lượng không khí ở điều kiện tiêu chuẩn dưới
tác dụng của các hạt mang điện sinh ra do tia gamma
hoặc tia X tương tác với các nguyên tử, phân tử khí.
 Áp dụng cho tia X và gamma
 Đơn vị: C/kg, Rơnghen (R)
m
Q
Dc



Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 81
Liều lượng bức xạ: suất liều chiếu
 Định nghĩa:
 Áp dụng cho tia X và gamma
 Đơn vị: C/kg.s, Rơnghen/s (R/s)
t
D
P
c
c




Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 82
Liều lượng bức xạ: liều tương đương
 Xét đến bản chất của bức xạ ion hóa khi
tương tác với cơ thể sống: khái niệm hệ
số chất lượng tia QF (hoặc W
R
)
 Đơn vị đo: sievert (Sv)
Liều tương đương H = Liều hấp thụ D x W
R
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 83
Liều lượng bức xạ: liều tương đương
Type of Radiation
W
R

beta
1
alpha
20
X Rays
1
gamma rays
1
neutrons <10 keV
5
neutrons (10 keV – 100 keV)
10
neutrons (100 keV – 2 MeV)

20
neutrons (2 meV – 20 MeV)
10
neutrons >2 MeV
5


Bức xạ ion hóa QF (W
R
)
• QF càng lớn thì LET càng lớn
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 84
Liều lượng bức xạ: liều hiệu dụng
 Khái niệm có tính đến độ nhạy cảm của mô đối
với tác dụng của bức xạ ion hóa: khái niệm
trọng số của mô W
T
 Đơn vị: sievert (Sv)
 Sử dụng khi nhiều tổ chức bị chiếu với các liều
khác nhau hoặc khi chỉ một tổ chức bị chiếu
Liều hiệu dụng = Liều tương đương . W
T
Part No 3, Lesson No 1 Biology
IAEA Training Material: Radiation
Protection in Radiotherapy 15
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 85
Liều lượng bức xạ: liều hiệu dụng
TỔ CHỨC TRỌNG SỐ CỦA MÔ
Mô sinh dục 0.2
Tủy xương 0.12

Ruột 0.12
Phổi 0.12
Dạ dày 0.12
Túi mật 0.05
Ngực 0.05
Gan 0.05
Thực quản 0.05
Tuyến giáp 0.05
Da 0.01
Xương 0.01
Các bộ phận còn lại 0.05
TỔNG CỘNG 1
• Các tổ chức sinh
học càng nhạy cảm
với bức xạ ion hóa có
trọng số của mô càng
lớn
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 86
Thiết bị phát hiện và ghi đo bức xạ ion hóa
Nguyên lý:
 Dưới tác dụng của tia phóng xạ, các nguyên tử và
phân tử của vật chất bị kích thích và ion hoá
 Mức độ các hiệu ứng xảy ra tuỳ thuộc vào bản chất
và năng lượng chùm tia.
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 87
Thiết bị phát hiện và ghi đo bức xạ ion hóa
Nguyên lý:
 Dưới tác dụng của tia phóng xạ, các nguyên tử và
phân tử của vật chất bị kích thích và ion hoá
 Mức độ các hiệu ứng xảy ra tuỳ thuộc vào bản chất

và năng lượng chùm tia.
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 88
Thiết bị phát hiện và ghi đo bức xạ ion hóa dựa
trên hiệu ứng ion hóa chất khí
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 89
Thiết bị phát hiện và ghi đo bức xạ ion hóa dựa
trên hiệu ứng ion hóa chất khí
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 90
Ghi đo bức xạ ion hóa: hiệu ứng ion hóa chất khí
I. Vùng tái kết hợp
các ion:
II. Vùng ion hóa:
Điện tích tạo ra tỷ lệ với năng lượng tia (không khuếch
đại và tăng tốc), tuy nhiên tín hiệu nhỏ và thường dùng
để phát hiện các hạt mang điện lớn (hay thông lượng bức
xạ lớn)
Part No 3, Lesson No 1 Biology
IAEA Training Material: Radiation
Protection in Radiotherapy 16
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 91
III. Vùng tỷ lệ:
Năng lượng của e lớn: ion hóa thứ cấp
Độ khuếch đại: cỡ 10
6
< 600 V: Biên độ/ điện tích tỷ lệ với năng lượng bức xạ
> 600 V: Vùng tỷ lệ có giới hạn do hiệu ứng điện tích
không gian (các ion dương làm giảm điện trường)
Ghi đo bức xạ ion hóa: hiệu ứng ion hóa chất khí
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 92
IV. Vùng Geiger-Muller:

Thác điện tử thứ cấp tạo ra chỉ dừng lại khi điện tích
không gian đủ lớn làm giảm điện trường và làm dừng sự
khuếch đại (không phụ thuộc điện tích sơ cấp)
Ghi đo bức xạ ion hóa: hiệu ứng ion hóa chất khí
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 93
Ống đếm Geiger-Muller
Cấu tạo:
 U
AK
 Khí trơ (9 mm Hg)+
khí hữu cơ hoặc khí
halogen (1 mm Hg)
 Hiệu suất đếm:
Beta: 100%
Gamma: 1%
Ghi đo bức xạ ion hóa: hiệu ứng ion hóa chất khí
U
AK
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 94
Ống đếm Geiger-Muller
Đặc điểm:
 Nhạy
 Có thể đếm xung
nhưng không cho biết
năng lượng bức xạ
 Thời gian chết: khá
lớn, khoảng 100 µs
Ghi đo bức xạ ion hóa: hiệu ứng ion hóa chất khí
U
AK

Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 95
Ống đếm Geiger-Muller
 Hiệu ứng tạo ra thác điện tử chỉ
dừng lại khi điện trường hiệu dụng
giảm làm ngừng chuỗi phản ứng .
 Hiệu ứng trên luôn xảy ra không
phụ thuộc số cặp ion ban đầu tạo ra
và độ lớn của hiệu ứng không phụ
thuộc năng lượng của bức xạ
 Sự phát xạ các photon từ các phân tử bị kích thích cho phép
khuếch đại và quá trình lan truyền suốt chiều dài anot của ống
đếm.
 Khi độ lớn của điện trường U
AK
giảm đáng kể quá trình
phóng điện trong ống đếm kết thúc
Ghi đo bức xạ ion hóa: hiệu ứng ion hóa chất khí
U
AK
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 96
Ống đếm Geiger-Muller
Ghi đo bức xạ ion hóa: hiệu ứng ion hóa chất khí
Part No 3, Lesson No 1 Biology
IAEA Training Material: Radiation
Protection in Radiotherapy 17
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 97
So sánh đầu đo khí và đầu đo bán dẫn
Đầu đo khí
 Năng lượng bức xạ tạo ra
trạng thái kích thích các phân

tử, các ion ( âm và dương), và
các điện tử.
 Năng lượng tạo ra cặp điện
tử-ion: 30-35 eV
 Các điện tích dễ dàng tái kết
hợp nếu không có điện trường
ngoài
 Dòng chuyển động của các
ion dưới tác dụng của điện
trường ngoài tạo ra dòng điện
có thể ghi đo.
Đầu đo bán dẫn
 Hiện tượng ion hóa tạo
ra trong vật liệu các ion
 Sự chuyển động của các
ion trong điện trường
ngoài tạo ra dòng điện có
thể ghi đo
 Năng lượng để tạo cặp
ion nhỏ hơn
 Độ linh động các ion
cao hơn
 Hai loại phần tử tải điện
đều chuyển động nhanh
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 98
Ống đếm nhấp nháy
Nguyên lý:
 Một số tinh thể có khả năng phát quang khi hấp thụ
năng lượng từ chùm tia phóng xạ.
 Mật độ và năng lượng phát quang phụ thuộc vào năng

lượng bức xạ đã hấp thụ được.
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 99
Tinh thể có đặc tính phát quang:
• Tinh thể muối ZnS phát quang dưới tác dụng của tia X, tia 
• Tinh thể Antraxen phát quang dưới tác dụng của tia bêta.
• Dung dịch hỗn hợp PPO (2,5 diphenil oxazol) và POPOP (2,5
phenyloxazol- benzen) hoà tan trong dung môi toluen hay
dioxan, phát quang khi hấp thụ năng lượng yếu của các tia
bêta phát ra từ
3
H và
14
C (kĩ thuật nhấp nháy lỏng dùng trong
nghiên cứu y sinh học).
• Tinh thể Iodua Natri (NaI) trong đó có trộn lẫn một lượng
nhỏ Tali (Tl) hoặc tinh thể KI (Tl); CsI (Tl); LiI v.v có khả
năng phát quang khi có bức xạ gamma tác dụng vào (ống
đếm nhấp nháy).
Ống đếm nhấp nháy
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 100
Yêu cầu đối với vật liệu phát quang của ống đếm nhấp
nháy:
• Hiệu suất phát quang cao
• Có sự phụ thuộc tuyến tính giữa E và số lần nhấp nháy
• Vật liệu là trong suốt đối với photon nhấp nháy ( loại trừ
hiên tượng tự hấp thụ)
• Thời gian phát quang ngắn (cỡ ns, tốt nhất là ps)
• Bước sóng phát quang phù hợp với đáp ứng quang phổ
của thiết bị ghi đo
Ống đếm nhấp nháy

Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 101
Vật liệu hữu cơ (dạng lỏng và chất dẻo):
• Mật độ và số Z thấp, tín hiệu phát quang nhỏ và không
tuyến tính, hàm lượng hidro cao: thuận lợi để phát hiện
neutron nhanh, tốc độ phân hủy nhanh hơn
Ống đếm nhấp nháy
Vật liệu vô cơ:
• Mật độ và số Z cao, tín hiệu phát quang tuyến tính và cao
hơn, tốc độ phân hủy chậm
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 102
Đặc điểm:
• Số photon phát quang tỷ lệ với năng lượng các tinh
thể nhấp nháy hấp thụ từ tia tới
• 30-50 eV năng lượng hấp thụ sẽ tạo ra 1 photon
• Tia Gamma 0,5 MeV tạo ra 10
4
photon
• Thời gian chết: cỡ s
• Ống đếm NaI(Tl) có hiệu suất đếm cao:
Gamma: 20-30%
Beta: 100 %
Ống đếm nhấp nháy
Part No 3, Lesson No 1 Biology
IAEA Training Material: Radiation
Protection in Radiotherapy 18
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 103
Ống đếm bán dẫn
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 104
Ống đếm bán dẫn
• So sánh năng lượng tạo cặp điện

tử -lỗ trống của một số vật liệu
bán dẫn
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 105
Kỹ thuật ghi đo nhiệt huỳnh quang
Nguyên lý:
• Một số chất (Liti Florid(LiF), Canci Sunfat(CaSO4 ),
Canci Florid (CaF2) hoạt hoá bằng Mn , Liti Borat trở
thành trung tâm phat huỳnh quang dưới tác dụng của
bức xạ ion hoá khi được kích thích bằng nhiệt.
• Cường độ chùm photon huỳnh quang đó tỷ lệ với liều
bức xạ được hấp thụ.
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 106
Kỹ thuật ghi đo nhiệt huỳnh quang
Tác dụng của bức xạ ion
hóa lên hệ thống sống
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 108
 1895 Phát hiện ra tia X
 1896 Dấu hiệu bỏng da đầu tiên được phát hiện
 1896 Lần đầu tiên tia X được sử dụng để chữa bệnh
ung thư
 1896 Becquerel phát hiện ra hiện tượng phóng xạ
 1897 Trường hợp tổn thương da đầu tiên
 1902 Thông báo đầu tiên về bệnh ung thư do tia X
 1911 Thông báo đầu tiên về căn bệnh máu trắng và
ung thư phổi do tiếp xúc phóng xạ bởi nghề nghiệp
 1911 94 trường hợp ung thư tại Đức trong đó có 50
người là nhân viên bức xạ)
Part No 3, Lesson No 1 Biology
IAEA Training Material: Radiation
Protection in Radiotherapy 19

Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 109
Nội dung
1. Cơ chế tác dụng
2. Các tổn thương ở cơ thể sinh vật dưới
tác dụng của bức xạ ion hóa
3. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu ứng
sinh học của bức xạ ion hóa
4. Các nguyên tắc kiểm soát và an toàn
phóng xạ
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 110
Giai đoạn
 Vật lý
(10
-15
s)
 Hóa lý
(10
-6
s)
 Hóa
(giây)
 Sinh học
(hàng chục phút
–hàng chục năm)
Quá trình tác dụng của bức xạ ion hóa lên hệ thống sống
Quá trình
 Hấp thụ năng lượng và ion hóa
 Tương tác của các ion với các
phân tử tạo ra các gốc tự do
 Tương tác của các gốc tự do

với các phân tử, tế bào và AND
 Cái chết của tế bào, sự thay
đổi
thông tin di truyền của tế bào, đột
biến
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 111
Cơ chế tác dụng trực tiếp
• Năng lượng của bức xạ trực tiếp chuyển giao cho
các phân tử cấu tạo tổ chức sinh học mà chủ yếu là
các đại phân tử hữu cơ.
• Năng lượng hấp thụ gây nên các quá trình kích
thích và ion hóa các nguyên tử, phân tử.
• Phản ứng hóa học xảy ra giữa các phân tử mới tạo
thành sau khi bị kích thích hoặc ion hóa.
• Các phân tử hữu cơ quan trọng bị tổn thương gây
nên các tác dụng sinh học tiếp theo như tổn thương
chức năng hoạt động, gây đột biến gen, hủy diệt tế
bào, v.v
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 112
Cơ chế tác dụng trực tiếp
Kích thích:
~~ AB (AB)* AB + h
~~ AB (AB)* A* + B* hoặc A’ + B’
Ion hóa AB (AB)
+
+ e
A
+
, B’ B
+

, A’
A’, B
-
AB + e (AB)
-
A
-
, B’
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 113
Cơ chế tác dụng
• Các sản phẩm mới tạo ra
tham gia các phản ứng hóa
học với các phân tử hữu cơ
khác trong tổ chức sinh học.
• Các quá trình kích thích và
ion hóa các nguyên tử, phân
tử, các phản ứng hóa học
xảy ra giữa các phân tử gây
nên các tổn thương tại chỗ
và sau lan truyền ra các
phân tử khác ở xung quanh.
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 114
/>le/radioprotective-a-pharmacological-intervention-for-protection-against-ionizing-radiations-a-review.html
Cơ chế tác dụng trực tiếp
Part No 3, Lesson No 1 Biology
IAEA Training Material: Radiation
Protection in Radiotherapy 20
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 115
Cơ chế tác dụng gián tiếp
 Mối liên hệ tương quan giữa liều chiếu – tổn thương

Liều tử vong: 500-1000 R
Thực nghiệm: liều hấp thụ 1 rad trong 1 m
3
ở mô
chỉ có 2 phân tử hữu cơ bị tổn thương (tế bào có
thể tích 500 m3 chứa khoảng 10
12
phân tử hữu cơ)
 liều hấp thụ 1 rad trong tế bào sẽ gây tổn thương
trực tiếp 1000 phân tử. Tỷ số đó rất nhỏ (10
3
/10
12
=
1/10
9
) so với hậu quả thực tế (tử vong).
 Tác dụng của bức xạ ion hóa phụ thuộc vào độ linh động
của phân tử, vào hàm lượng nước, oxy trong tổ chức.
 Nước chiếm một tỷ lệ rất cao (70% đến 90%) trong các
tổ chức sinh học vai trò to lớn của các phân tử nước
làm trung gian.
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 116
Cơ chế tác dụng gián tiếp
• Hiệu ứng oxy: Hiện tượng tác dụng sinh học của bức xạ
ion hóa tăng lên nếu trong khi chiếu xạ có tồn tại oxy trong
môi trường chiếu và giảm đi nếu giảm nồng độ oxy trong
môi trường
• Đặc điểm của hiệu ứng oxy:
 Chỉ xuất hiện khi oxy có mặt trong khi chiếu xạ

 Biểu hiện không rõ khi chiếu bằng chùm tia có độ ion
hóa lớn như alpha, proton
Liều khi không có oxy
 Chỉ số hiệu ứng oxy =
Liều khi có oxy
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 117
Cơ chế tác dụng gián tiếp
• Kích thích phân tử nước:
H*
~~ H
2
O H
2
O*
OH*
• Ion hóa phân tử nước:
~~ H
2
O (H
2
O)
+
+ e
H
+
OH*
OH
-
e + H
2

O (H
2
O)
-
H*
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 118
Cơ chế tác dụng gián tiếp
Các sản phẩm kết hợp với nhau
H* + H* H*
2
OH* + H* H
2
O*
OH* + OH* H
2
O
2
Kết hợp với các phân tử hữu cơ
RH + H* R* + H
2
R* + O
2
RO
2
*
RO
2
* + RH ROOH + R*
Môi trường có oxy:
(H

2
O)* + O
2
OH
-
+ HO*
2
H* + O
2
HO
2
HO
2
+ HO
2
H
2
O
2
+ O
2
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 119
Cơ chế tác dụng của bức xạ ion hóa
• Tác dụng sinh học của bức xạ ion hóa có tính lan truyền,
kéo dài sau khi chiếu xạ
• Vai trò của hàm lượng nước, oxy trong môi trường chiếu
• Hai cơ chế tác dụng trực
tiếp và tác dụng gián tiếp
đều có giá trị quan trọng
của nó: tùy thuộc môi

trường và điều kiện mà có
lúc cơ chế này có vai trò
và vị trí lớn hơn cơ chế kia
và chúng hỗ trợ cho nhau
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 120
Tổn thương ở mức độ phân tử
• Tổ chức sinh học: các phân tử vô cơ và hữu cơ nhưng
quan trọng nhất là các đại phân tử hữu cơ.
• Các tổn thương ở phân tử hữu cơ : cơ sở gây nên tổn
thương ở mức độ tế bào, mô và toàn cơ thể.
• Năng lượng của chùm tia được truyền trực tiếp hay gián
tiếp cho các phân tử hữu cơ tại chỗ chiếu hay lan ra xa
xung quanh: kích thích hoặc ion hoá các nguyên tử cấu tạo
nên phân tử.
• Hệ quả: phá vỡ các liên kết, phân ly các phân tử, tạo ra
các sản phẩm hoá học mới gây nên tổn thương lớn hơn và
lan rộng hơn trong tổ chức sinh học xuất hiện các phân
tử có trọng lượng phân tử nhỏ hơn, có cấu trúc khác trước.
Part No 3, Lesson No 1 Biology
IAEA Training Material: Radiation
Protection in Radiotherapy 21
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 121
• Giảm hàm lượng của một hợp chất hữu cơ nhất định nào
đó sau chiếu xạ: men sinh học (enzym), các protein đặc
hiệu, các axit nhân v.v (quá trình tổng hợp và sản sinh
chúng bị kìm hãm, do bị phân huỷ, do các nhóm chức hoá
học như gốc amin (NH2), cacboxyl (COOH), gốc SH bị
tách lìa khỏi cấu trúc của phân tử hữu cơ).
• Hoạt tính sinh học của phân tử hữu cơ bị suy giảm hoặc
mất hẳn do cấu trúc phân tử bị phá vỡ hoặc bị tổn thương.

• Tăng hàm lượng một số chất có sẵn, xuất hiện những
chất lạ trong tổ chức sinh học: chất có hại, độc cho tổ
chức sinh học (sản phẩm của sự phân huỷ của các phân tử
hữu cơ , các phản ứng hoá học xảy ra do chiếu xạ như
H
2
O
2
, histamin, v.v )
Tổn thương ở mức độ phân tử
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 122
•Các phân tử hữu cơ bị tổn thương, ảnh hưởng đến sự
phát triển và hoạt động của tế bào, giảm khả năng hoạt
động chức năng một số mô.
•Tổn thương phân tử ảnh hưởng đến chức năng sinh
học quan trọng là tổn thương phân tử AND: gốc purin,
purimiđin, gốc NH2, gốc đường v.v có thể bị tách bỏ
hoặc bị phá huỷ. Các đoạn ADN có thể chắp nối sai lạc
tạo ra các ADN bất thường: ảnh hưởng trực tiếp đến
hoạt động di truyền của tế bào.
Tổn thương ở mức độ phân tử
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 123
Tổn thương ở mức độ phân tử
Tổn thương ở phân tử ADN
Đứt chuỗi xoắn kép
Mất gốc base
Đổi base
Liên kết mới
giữa 2 nhánh
Đứt một nhánh của

chuỗi xoắn kép
Nhị trùng
Đứt liên kết Hidro
giữa 2 nhánh
Liên kết giữa các ADN
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 124
/>Tổn thương ở mức tế bào
Tổn thương chức năng:
• Chức năng phân chia tế bào: các tế bào mới sinh ra
không có khả năng hoạt động bình thường
• Tốc độ phân chia tế bào
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 125
cell
nucleus
chromosomes
incident
radiation
Tổn thương ở mức tế bào
Tổn thương chức năng:
• Chức năng phân chia tế
bào: các tế bào mới sinh
ra không có khả năng hoạt
động bình thường
• Tốc độ phân chia tế bào
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 126
Tổn thương ở mức tế bào: Cấu trúc
 Tổn thương màng tế bào: xảy ra rất sớm và rất tinh vi.
• trao đổi vật chất và năng lượng qua màng bị rối loạn (tính thấm
chọn lọc và građien ở hai phía của màng bị thay đổi).
• màng có thể bị thủng, rách (liều lớn): tiêu hủy tế bào.

 Tổn thương ở bào tương: bào tương bị quánh lại
• liều lớn sẽ phá hủy các tiểu thể ở trong bào tương: ty lạp thể,
lizozom, ribozom v.v và men trong đó có thể gây hại cho bào
tương và tế bào.
• các tổn thương ở bào tương còn dễ hồi phục hơn tổn thương ở
nhân và màng.
 Tổn thương ở nhân tế bào (nhạy cảm nhất):
• nhân bị trương, nứt nẻ và biến dạng (phá thành nhiều mảnh
nếu liều chiếu lớn và dần bị tiêu hủy).
• tổn thương của thể nhiễm sắc: tạo thể nhiễm sắc bất thường
(gãy, đứt đoạn, khổng lồ, có trật tự xáo trộn).
Part No 3, Lesson No 1 Biology
IAEA Training Material: Radiation
Protection in Radiotherapy 22
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 127
Tổn thương ở mức tế bào
Lý thuyết tâm nhạy của tế bào:
• mỗi một tế bào có một tâm nhạy
tập trung nhiều cấu trúc và chức
năng quan trọng của tế bào
• tâm nhạy hấp thụ một giá trị
năng lượng nhất định nào đó thì
tế bào bị tổn thương và kéo theo
sự tiêu hủy.
• năng lượng hấp thụ nhỏ hơn thì
tổn thương nhẹ hơn
• Mức độ tổn thương của tế bào
tuỳ thuộc giá trị năng lượng hấp
thụ và vùng bị trúng quan hệ ít
nhiều như thế nào với tâm nhạy.

Mối liên hệ giữa liều chiếu
(D) và chỉ số sống sót S
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 128
Tổn thương ở mức tế bào
Mối liên hệ giữa liều chiếu
(D) và chỉ số sống sót S
• Chỉ số sống sót:
0
N
N
S 
D
eNN


 .
0
N: số tế bào sống sót sau
liều D
N
0
: số tế bào ban đầu khi
chưa chiếu xạ
• Mô hình 1 tâm nhạy:
dDNdN


Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 129
Tổn thương ở mức tế bào
•Tương tác tia bức xạ - tế bào

xảy ra theo quy luật của các
hiện tượng ngẫu nhiên.
• Xác suất tương tác tăng lên
tỷ lệ thuận với liều chiếu trong
một phạm vi nhất định của
liều chiếu.
• Từ đồ thị lý thuyết (A) và
thực nghiệm (B): để tiêu diệt
được một lượng tế bào nào
đó, trên thực tế phải dùng
một liều lớn hơn liều lý thuyết.
Mối liên hệ giữa liều chiếu
(D) và chỉ số sống sót S
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 130
Tổn thương ở mức tế bào
• D
0
(liều lý thuyết (A)): liều
hủy diệt toàn bộ tế bào
• Theo thực nghiệm: tại D
0
còn
khoảng 37% tế bào còn sống
sót sau chiếu xạ (D
37
).
• D
0
(A) hoặc D
37

(B): thước đo
mức độ nhạy cảm của tế bào.
• Giá trị D
0
(A) hoặc D
37
(B) càng
lớn (càng phải dùng liều cao
mới diệt hết được tế bào) thì
độ nhạy cảm phóng xạ của tế
bào đó càng thấp.
Mối liên hệ giữa liều chiếu
(D) và chỉ số sống sót S
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 131
Tổn thương ở mức tế bào
 Độ nhạy cảm phóng xạ: khả năng đáp ứng của tế bào
đối với tác dụng của tia phóng xạ
 Độ nhạy cảm phóng xạ của các mô, các loài sinh vật
cũng khác nhau.
 Độ nhạy cảm cao nhất ở các mô tạo máu trong tủy
xương, mô sinh dục.
 Độ nhạy cảm cao: mô niêm mạc, da, thể thủy tinh
 Độ nhạy cảm trung bình: Mô liên kết như sụn
xương, mạch máu
 Độ nhạy cảm thấp: tế bào đã biệt hóa của các phủ
tạng, mô tuyến nội tiết và cuối cùng các mô cơ, xương
và thần kinh có độ nhạy cảm phóng xạ thấp nhất.
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 132
Tổn thương ở mức tế bào
 Độ nhạy cảm phóng xạ: khả năng đáp ứng

của tế bào đối với tác dụng của tia phóng xạ
Định luật Becgonie-Tribongdo
Tác dụng của tia X càng mạnh ở những tế bào có
khả năng phân chia càng mạnh, những tế bào càng
xa giai đoạn cuối cùng của quá trình phân bào và
những tế bào có cấu trúc, chức năng càng chưa
biệt hoá.
Part No 3, Lesson No 1 Biology
IAEA Training Material: Radiation
Protection in Radiotherapy 23
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 133
Tổn thương ở các mô
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 134
Tổn thương ở mức toàn thân
• Độ nhạy cảm phóng xạ của các loài sinh vật khác nhau và
tùy thuộc vào cấu trúc và mối liên hệ với môi trường sống
của nó
• Sinh vật đơn bào có độ nhạy cảm thấp nhất. Độ nhạy cảm
phóng xạ của động vật cao hơn thực vật.
• Trong cùng một loài, độ nhạy cảm của từng cá thể cũng
khác nhau và thay đổi tùy theo giai đoạn phát triển của nó.
• Con người là sinh vật cao cấp nhất có cấu trúc phức tạp và
mối liên hệ chặt chẽ nhất đối với môi trường xung quanh . Vì
vậy độ nhạy cảm phóng xạ của con người là cao nhất.
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 135
Tổn thương ở mức toàn thân
 Bệnh phóng xạ cấp tính xẩy ra khi cơ thể bị chiếu toàn
thân một liều lớn hoặc những liều không lớn lắm nhưng
liên tiếp trong một thời gian ngắn.
 Bệnh phóng xạ cấp có thể gặp ở hai tình huống: tai

nạn hạt nhân và điều trị phóng xạ quá liều.
 Bệnh phóng xạ mãn tính xuất hiện khi cơ thể bị chiếu
những liều xạ nhỏ trong một thời gian dài.
 Bệnh phóng xạ mãn tính: gặp ở những người do
nghề nghiệp phải thường xuyên tiếp xúc với phóng xạ.
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 136
Tổn thương ở mức toàn thân
Tác dụng gây ung thư: Ung thư có thể xuất hiện sớm
hoặc muộn sau khi chiếu một liều lớn hoặc do tác dụng
của nhiều liều nhỏ nhưng lặp đi lặp lại.
 Ung thư do nghề nghiệp: ung thư da (bác sĩ chuyên
khoa X quang), ung thư phổi (người làm việc ở hầm mỏ),
ung thư xương (người dùng bột vẽ có chứa phospho
phóng xạ). Bệnh máu trắng là một dạng của bệnh ung
thư do bức xạ ion hoá gây ra (tai nạn hạt nhân ở
Trecnobưn, vụ nổ hạt nhân do bom nguyên tử ở Nhật
Bản)
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 137
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 138
Các yếu tố ảnh hưởng đến tác dụng sinh học của
bức xạ ion hóa: Bản chất và năng lượng tia
• Khả năng đâm xuyên
• Cùng loại tia, năng lượng tia
càng lớn thì khả năng xuyên
sâu và LET của nó càng lớn
Part No 3, Lesson No 1 Biology
IAEA Training Material: Radiation
Protection in Radiotherapy 24
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 139
• Khả năng ion hóa

Các yếu tố ảnh hưởng đến tác dụng sinh học của
bức xạ ion hóa: Bản chất và năng lượng tia
Giá trị LET và hệ số
chất lượng tia QF có
liên quan chặt chẽ
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 140
Các yếu tố ảnh hưởng đến tác dụng sinh học của
bức xạ ion hóa: Bản chất và năng lượng tia
LET cỡ 100 keV/μm: tối ưu để
gây ra các hiệu ứng sinh học.
Với giá trị LET này khoảng
cách trung bình giữa các vị
trí xảy ra ion hóa tương ứng
với đường kính của chuỗi
xoắn kép AND.
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 141
Các yếu tố ảnh hưởng đến tác dụng sinh học của
bức xạ ion hóa: Bản chất và năng lượng tia
Loại tia phóng xạ
(keV/m)
Giá trị LET Tác dụng sinh
học
Tia  từ nguồn
Co
60
0.3
Thấp
Cao
Tia beta 0.6 keV 5.5
Chùm neutron 45.5

Chùm alpha 110
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 142
Các yếu tố ảnh hưởng đến tác dụng sinh học của
bức xạ ion hóa: Bản chất và năng lượng tia
So sánh phân bố liều của chùm proton và tia X
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 143
/>bức xạ ion hóa: Bản chất và năng lượng tia
Độ sâu trong nước (cm)
Liều tương đối
So sánh liều hấp thụ tương đối (trong nước) của
một số loại bức xạ dùng trong điều trị
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 144
/>Các yếu tố ảnh hưởng đến tác dụng sinh học của
bức xạ ion hóa: Bản chất và năng lượng tia
 Ưu điểm chính của
chùm proton trong
điều trị: đường cong
phân bố liều khi chúng
đi vào cơ thể
 Chùm hạt mang điện tán xạ ít khi đi vào vật chất do
đó cho liều cao nhất ở gần cuối quĩ đạo ngay trước khi
dừng lại (đỉnh Bragg)
Độ sâu trong nước (cm)
Liều tương đối
 Có thể điều khiển
chính xác hình dạng
phân bố liều trong cơ
thể bệnh nhân
Part No 3, Lesson No 1 Biology
IAEA Training Material: Radiation

Protection in Radiotherapy 25
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 145
/>Các yếu tố ảnh hưởng đến tác dụng sinh học của
bức xạ ion hóa: Bản chất và năng lượng tia
Độ sâu trong nước (cm)
Liều tương đối
 Chùm tia X phân
bố phần lớn liều
trong tổ chức trước
khi đến khối u
• So sánh phân bố
liều của chùm tia X
và chùm proton có
cùng độ lớn về liều
 Năng lượng của chùm proton tập trung tại đỉnh
Bragg (khối u), liều chiếu rất thấp ở trước cũng như
sau khối u
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 146
Các yếu tố ảnh hưởng đến tác dụng sinh học của
bức xạ ion hóa: Liều lượng và suất liều
 Liều duy nhất có hiệu quả rõ nhất để gây ra
các tổn thương
 Chia liều làm tăng liều ngưỡng gây tổn
thương trong đa số trường hợp
 Giảm tốc độ liều (giãn thời gian giữa các
liều) cũng làm tăng đáng kể liều ngưỡng (khả
năng tự hồi phục của các tổ chức)
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 147
Các yếu tố ảnh hưởng đến tác dụng sinh học của
bức xạ ion hóa: Liều lượng và suất liều

Liều lượng
(r)
Tốc độ
chiếu (r/h)
Thời gian
chiếu (h)
Tỷ lệ chết
(%)
772 2539 0.3 50
785 896 0.88 50
800 240 3.3 50
1010 87 11.6 50
1281 37 31.9 50
1658 6 276 50
2760 4.7 576 50
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 148
Các yếu tố ảnh hưởng đến tác dụng sinh học của
bức xạ ion hóa: Môi trường chiếu
• Diện tích chiếu: chiếu cục bộ hay toàn thân
• Hiệu ứng nhiệt độ: tác dụng của bức xạ giảm
khi nhiệt độ giảm
• Hiệu ứng oxy
• Hàm lượng nước
• Các chất bảo vệ
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 149
Các yếu tố ảnh hưởng đến
tác dụng sinh học của bức xạ ion hóa
Các yếu tố vật lý:
• Bản chất bức xạ (alpha,
beta, gamma, X )

• Hình thức bị chiếu (chiếu
trong, chiếu ngoài)
• Chiếu toàn thân hay cục bộ
• Liều hấp thụ
• Phân bố không gian của
liều hấp thụ
• Phân bố thời gian của liều
hấp thụ (suất liều)
Các yếu tố sinh học:
• Đặc trưng sinh học của
tổ chức bị chiếu xạ: độ
nhạy cảm phóng xạ, số
lượng tế bào bị chiếu xạ,
động học trao đổi chất
và khả năng phục hồi
• Môi trường sinh học:
mức độ cung cấp ôxy,
dinh dưỡng
Radiation Protection in Radiotherapy Part 3, lecture 1: Radiation protection 150
Phông phóng xạ tự nhiên