Залежність біологічної дії іонізуючих випромінювань від його виду, енергії та дози

Всі іонізуючі випромінювання відрізняються фізичними і біологічними властивостями (див Табл. 1.2., 1.3 с. 9).

Виділяють таке поняття, як відносна біологічна ефективність (ВБЕ) або радіаційний зважуючий фактор ІВ, яка виражається коефіцієнтом κ. Дію хвильових ІВ (рентгенівських та γ-випромінювань), а також β-променів прирівнюють до 1. У α-променів κ досягає 20. Тому смертельна фізична доза цього виду випромінювання буде в 20 разів менше, а біологічна дія в 20 разів більше. ВБЕ має пряму залежність від енергії, маси електричного випромінювання і щільності іонізації.

Табл. 2.3. Середні значення коефіцієнта відносної біологічної ефективності (К)

Проникаюча здатність має зворотну залежність від довжини хвилі, маси частки і пряму - від швидкості розповсюдження. Виходячи з цього, α-випромінювання має найменшу проникаючу здатність (α-частки повністю затримуються поверхневим шаром шкіри). Тому при зовнішньому опроміненні ці промені не представляють особливої небезпеки для людини. Але при внутрішньому – наносять значну шкоду.  Бета-промені не можуть проникнути в глибину людського організму більш, ніж на декілька міліметрів. Жорсткі рентгенівські та γ-промені здатні проникати скрізь все тіло людини, поглинаючись лише частково і питома іонізуюча здатність їх значно менша, ніж корпускулярних (1-2 пари іонів/см). Частина їх енергії перетворюється в кінетичну енергію електронів (які вибиті із орбіти), котрі і здійснюють подальшу іонізацію середовища. Нейтрино ж (їх не використовують в діагностиці та лікуванні) проходять навіть скрізь земну кулю не затримуючись повністю. 

Біологічна ефективність нейтронів також буде більшою, ніж електромагнітних ІВ. Чому? Нейтрони – це вторинно іонізуючі корпускулярні випромінювання. Вони передають свою енергію протонам водню (вибиваючи їх з межі ядра атому). І, як важкі позитивно заряджені частки, більш щільно іонізуючі і матимуть більшу ВБЕ (табл. 2.4.). Тому рівні дози різних видів ІВ викликають неоднакові біологічні ефекти.

Табл. 2.4. Порівняльна дія швидких нейтронів і рентгенівських променів  на різні види тварин і людину (LD100/30)

Енергія випромінювання – чим вона більше, тим більше ступінь іонізації, збудження і сильніше біологічна дія іонізуючого випромінювання. Наприклад, енергія світла 0,5 еВ, а a-частки до 20 МеВ. Тому вони володіють найбільшою іонізуючою здатністю (до 20 000 пар іонів/мм) і сильною біологічною дією.
Доза – чим більша доза і її потужність, тим значніша реакція і шкода або користь (при лікуванні) від іонізуючого випромінювання. Дозу можна отримати за секунди, хвилини, а можна і за роки. При дуже великих дозах (до 100 Зв) смерть наступає за години внаслідок ушкодження центральної нервової системи (цереброваскулярний синдром). Опромінення дозою в 10 Зв призводить до смерті за декілька днів в результаті деструкції слизової оболонки кишкок (кишковий синдром). При низьких рівнях 2-5 Зв, без лікування смерть може наступити в результаті ураження кровотворної системи (гематопоетичний синдром).