2) ядерный фотоэффект, электронный захват, обратный захват нейтрона
3) рэлеевское рассеяние, эффект Рамана, образование свободных нейтронов
4) фотоэффект, комптон-эффект, образование пар е— — е+ (+)
Отмеченный ответ верен, поскольку основными видами взаимодействия фотонов γ-излучения с веществом в диагностическом и терапевтическом диапазонах являются фотоэлектрическое поглощение, комптоновское рассеяние и образование электрон-позитронных пар. При фотоэффекте энергия фотона полностью передаётся связанному электрону, который покидает атом; последующая перестройка электронной оболочки сопровождается характеристическим рентгеновским излучением или эмиссией оже-электрона.
При комптоновском эффекте фотон сталкивается со слабо связанным электроном, передаёт ему часть энергии и изменяет направление движения, сохраняясь в виде рассеянного фотона с меньшей энергией. Образование пары возможно в поле ядра при энергии фотона не менее 1,022 МэВ: возникают электрон и позитрон, а после замедления позитрон аннигилирует с электроном с образованием двух фотонов по 511 кэВ. Вероятность каждого процесса зависит от энергии излучения и атомного номера вещества; в мягких тканях при большинстве мегавольтных режимов радиотерапии преобладает комптоновское взаимодействие.
| Вид взаимодействия | Основное условие | Продукты взаимодействия | Особенности энерговыделения | Практическое значение |
|---|---|---|---|---|
| Фотоэлектрическое поглощение | Чаще характерно для относительно низких энергий; вероятность возрастает в веществах с высоким атомным номером | Фотоэлектрон, характеристическое рентгеновское излучение или оже-электрон | Энергия фотона поглощается практически полностью в пределах атома и ближайшего объёма ткани | Участвует в формировании контраста при рентгеновских исследованиях и повышает дозовое воздействие в костной ткани и материалах с высоким Z |
| Комптоновское рассеяние | Доминирует в широком диапазоне энергий, особенно в мягких тканях при мегавольтном излучении | Электрон отдачи и рассеянный фотон меньшей энергии | Энергия распределяется между вторичным электроном и рассеянным фотоном; возможны повторные взаимодействия | Определяет значительную часть дозообразования и рассеянного излучения при дистанционной лучевой терапии |
| Образование электрон-позитронных пар | Энергия фотона должна быть не ниже 1,022 МэВ; процесс происходит преимущественно в поле ядра | Электрон и позитрон | Кинетическая энергия частиц расходуется на ионизацию, а аннигиляция позитрона создаёт два фотона по 511 кэВ | Возрастает роль при высоких энергиях фотонного пучка и в материалах с большим атомным номером |
| Рэлеевское рассеяние | Эластичное взаимодействие с атомом без существенного изменения энергии фотона | Рассеянный фотон; ионизации обычно не происходит | Передача энергии веществу минимальна | Может влиять на распределение низкоэнергетических фотонов, но не относится к ведущим механизмам поглощения дозы |
| Зависимость от состава среды | Определяется энергией фотонов, плотностью и атомным номером вещества | Меняется относительный вклад фотоэффекта, комптоновского рассеяния и образования пар | Формирует пространственное распределение поглощённой дозы | Учитывается при планировании радиотерапии, выборе энергии пучка и оценке дозы в неоднородных тканях |
| Вторичные электроны | Возникают при фотоэффекте, комптоновском взаимодействии и распаде электрон-позитронных пар | Электроны, позитроны и вторичные фотоны | Именно заряженные частицы непосредственно вызывают ионизацию и возбуждение среды | Определяют биологически значимое локальное энерговыделение и радиационное повреждение клеток |
Таким образом, перечисленные три процесса описывают основные пути передачи энергии γ-квантов веществу. В тканях энергия фотонов реализуется преимущественно через вторичные электроны, которые вызывают ионизацию молекул и повреждение ДНК. Выбор энергии и типа пучка в радиотерапии позволяет управлять глубиной максимальной дозы и соотношением первичного и рассеянного излучения.