2) гамма-излучение
3) бета-излучение
4) альфа-излучение (+)
Наибольшей линейной передачей энергии обладает альфа-излучение. Линейная передача энергии (ЛПЭ, LET) — это количество энергии, переданное ионизирующей частицей веществу на единице длины ее пробега, обычно выражаемое в кэВ/мкм. Альфа-частицы представляют собой ядра гелия с зарядом +2 и относительно большой массой, поэтому они интенсивно взаимодействуют с электронами среды, вызывая плотную ионизацию вдоль короткого трека.
Высокая плотность ионизации повышает вероятность образования кластерных повреждений ДНК, включая сочетанные одно- и двунитевые разрывы, которые труднее репарируются. Поэтому альфа-излучение относится к высоко-ЛПЭ излучениям и характеризуется выраженным биологическим эффектом при локальном облучении. При этом пробег альфа-частиц в тканях очень мал: внешнее альфа-облучение обычно задерживается роговым слоем кожи, тогда как попадание альфа-излучающих радионуклидов внутрь организма может привести к значительному повреждению критических тканей.
Гамма- и бета-излучение относятся преимущественно к низко-ЛПЭ излучениям: гамма-кванты передают энергию опосредованно через вторичные электроны, а бета-частицы создают менее плотную ионизацию. Нейтроны также не имеют единого фиксированного значения ЛПЭ, поскольку повреждающее действие обусловлено вторичными заряженными частицами, главным образом протонами отдачи и ядрами отдачи; показатель зависит от энергии нейтронов и состава ткани. Следовательно, в стандартном сравнении основных видов излучения максимальная ЛПЭ соответствует альфа-частицам.
| Вид излучения | Механизм ионизации | Характерная ЛПЭ | Пробег в ткани | Биологическая особенность |
|---|---|---|---|---|
| Альфа-излучение | Прямая интенсивная ионизация; частица имеет заряд +2 и большую массу | Высокая: обычно десятки–сотни кэВ/мкм | Очень малый, порядка нескольких десятков микрометров | Плотные кластерные повреждения ДНК; высокая относительная биологическая эффективность |
| Бета-излучение | Прямая ионизация быстрыми электронами или позитронами | Низкая, зависит от энергии частиц | От миллиметров до сантиметров | Повреждение распределено более разреженно; глубина воздействия больше, чем у альфа-частиц |
| Гамма-излучение | Косвенная ионизация через фотоэлектроны и электроны Комптона | Низкая | Большой, проникающее излучение | Преимущественно одиночные, пространственно менее плотные повреждения ДНК |
| Нейтронное излучение | Упругое и неупругое взаимодействие с ядрами с образованием вторичных заряженных частиц | Переменная, зависит от энергии и состава среды | Значительный; глубина определяется энергией и процессами рассеяния | Высокая биологическая эффективность возможна, но не означает постоянной максимальной ЛПЭ |
| Протонное излучение | Прямая ионизация тяжелыми положительно заряженными частицами | Умеренная с резким повышением в области пика Брэгга | Определяется начальной энергией; максимум дозы локализуется на конце пробега | Используется для конформного облучения опухолей с ограничением дозы за пиком |
| Рентгеновское излучение | Косвенная ионизация вторичными электронами | Низкая | Зависит от энергии и материала; обычно высокая проникающая способность | Типичный представитель низко-ЛПЭ излучения в диагностике и лучевой терапии |
ЛПЭ не следует отождествлять с поглощённой дозой: одинаковая доза в греях может вызывать различный биологический эффект при разной плотности ионизации. Для оценки радиационного риска дополнительно используют радиационный взвешивающий коэффициент и эквивалентную дозу в зивертах. Для альфа-излучения этот коэффициент принят равным 20, что отражает его высокую биологическую эффективность. В радионуклидной терапии высокая ЛПЭ альфа-частиц используется для преимущественного повреждения опухолевых клеток при доставке источника непосредственно к мишени.