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生物物理第十一次作业
1.什么是电离辐射和非电离辐射？什么是直接电离辐射和间接电离辐射？
答：能够通过初级和次级过程引起的电离事件的带电粒子或不带电粒子总称为电离辐射，简称辐射。
非电离辐射是指能量比较低，并不能使物质原子或分子产生电离的辐射。
直接电离辐射：高速运动的带电粒子：电子、质子、a粒子，直接引起分子或原子的电离，可直接破坏介质的原子结构，引起化学或生物变化。
间接电离辐射：不带电粒子：X射线、γ射线、中子，与物质相互作用时产生致电离粒子或引起核转变。
2.粒子辐射主要有哪些？基本性质如何？
答：粒子辐射主要有高速运动的基本粒子或由它们组成的原子核：
电子、质子、a粒子、中子、负π介子及各种带电重离子。
性质：
（1）电子：带一最小单位负电荷的粒子。静质量：9.11×10-31kg，电荷：1.60×10-19C，利用电子感应加速器可将其加速到高能，接近光速。β或β+射线是高能负或正电子流。
（2）α粒子：即氦原子核，由两个质子和两个中子构成。带两个正电荷。
（3）质子：即氢原子核。带一正电荷。宇宙射线中79%带电粒子为质子。
（4）中子：与质子质量相同，不带电荷。根据中子能量高低可分为六类：高能中子快中子中能中子慢中子超热中子热中子
>10MeV10KeV-10MeV100eV-10KeV0.025-100eV1eV<0.5eV
（5）负π介子：介子质量介于电子与质子之间。负π介子质量是电子质量的273倍，带负电荷。直线或回旋加速器加速质子，高能质子束轰击重金属靶产生负π介子，其能量接近140MeV。因此，反应所需质子能量必须高于此值。质子能量越高，负π介子产额越高。
（6）重离子：指原子序数大于氦的被剥离轨道电子的原子核，带正电荷。
3.什么是吸收剂量？什么是传能线密度？
答：吸收剂量：授予单位质量物质（或被单位质量物质吸收）的任何致电离辐射的平均能量。定义式为
单位为J/kg，戈瑞，符号为Gy.曾用单位为rad.
1Gy=1J/kg=100rad
传能线密度是指直接电离粒子在其单位长度径迹上损失的平均能量.
单位：J/m或KeV/µm.
指带电粒子在介质中穿行距离为dl，能量转移小于某一特定值Δ的历次碰撞造成的能量损失为dE，则该粒子在介质中的LET为：
（Δ为能量限值）
4.简述X射线、γ射线、中子和带电粒子进行辐射能量转移原发过程。
答：X射线（产生于原子核外部辐射）和γ射线（原子核内辐射）通过生物组织或其它介质时，它和原子体系的电子相互作用而被吸收的过程，主要通过三种基本机制：（1）光电效应（2）康普顿效应
（3）电子对生成
三种过程相对频率与受照射物质原子序数Z具有以下近似关系：光电效应：~Z4康普顿效应~Z电子对产生~Z2
X射线和γ射线通过物质时，因光电效应、康普顿效应和电子对生成而逐渐损失能量，并最终被物质吸收。通过物质强度减弱服从指数规律。
中子是非带电粒子，不能产生如带电粒子具有的典型库仑相互作用，它与物质相互作用主要通过与原子核碰撞产生。因此，与具有相同质量和能量的带电粒子相比，中子的穿透力更强。中子通过生物组织时，可能与组织的原子核发生以下五种相互作用中的一种或多种：
弹性散射2.非弹性散射3.伴随其它粒子发射的非弹性散射4.中子俘获5.散裂反应
各种过程或相互作用的重要性取决于中子的能量。若中子能量足够，上述过程均有可能发生。在生物组织内的散裂反应只有当中子能量高于20MeV时才能发生。
带电粒子在物质中的电离和激发所致能量损失率：
1.与NZ成正比，即物质密度越大，原子序数越高，能量损失率越大。2.粒子净电荷ze大，能量损失率也大。3.与粒子速度成反比。
除直接电离与激发过程损失能量外，对于高速电子或β射线，还有一部分能量以韧致辐射形式损失，称为辐射损失。韧致辐射所致的辐射能量损失率为：
韧致辐射能量损失率随粒子能量和吸收物质Z值升高而迅速上升，随粒子质量的增大而迅速下降。
5.什么是水自由基？它们是如何形成的？各有何特性？
答：射线直接作用于水，引起水分子的电离和激发。激发和电离的原初反应产生生物学上有重要意义的射解产物，统称为水自由基，形成过程如下：
特性：羟自由基OH•：放射化学产额高，达，扩散系数为2.3×10-5cm2/s,是氧化性自由基。也是水辐解自由基中致伤能力最强的一种。生物系统中OH·主要攻击多酚类化合物的邻-二羟基位置，生成稳定的半醌。由水辐解自由基的间接作用引起的有氧细胞失活中，OH·的贡献约占60%。
水合电子e-aq：放射化学产额也OH·相似，但扩散速度比OH·快，同生物分子的反应能力也很强。在中性水中，T1/2=2.3×10-4s.e-aq是还原性自由基，在酸性条件下可与H+或H2O反应形成H·，在有氧条件下易被氧捕获形成超氧阴离子
超氧阴离子与生物分子反应速