7.2 Доза излучения

Степень, глубина и форма лучевых изменений, происходящих в биологических объектах при воздействии на них ионизирующих излучений зависят, в первую очередь, от величины поглощенной энергии и ее качественного состава.

Доза ионизирующего излучения - энергия ионизирующего излучения, поглощённая в единице массы облучаемого вещества. В этом смысле доза излучения называется также поглощённой поглощенной дозой (D_п). Поглощённая энергия расходуется на нагрев вещества, а также на его химические и физические превращения. Величина дозы зависит от вида излучения (рентгеновское излучение, поток нейтронов и т.п.), энергии его частиц, плотности их потока и состава облучаемого вещества. При прочих равных условиях доза увеличивается пропорционально времени облучения, то есть доза накапливается со временем.

Зависимость величины дозы от энергии частиц, плотности их потока и состава облучаемого вещества различна для разных видов излучения. Например, для рентгеновского и γ- излучений она зависит от атомного номера Z элементов, входящих в состав вещества; характер этой зависимости определяется энергией фотонов hv. Для этих видов излучений доза в тяжёлых веществах больше, чем в лёгких, при одинаковых условиях облучения. Нейтроны взаимодействуют с ядрами атомов. Характер этого взаимодействия существенно зависит от энергии нейтронов. Если происходят упругие соударения нейтронов с ядрами, то средняя величина энергии, переданной ядру в одном акте взаимодействия, оказывается большей для лёгких ядер. В этом случае (при одинаковых условиях облучения) поглощённая доза в лёгком веществе будет выше, чем в тяжёлом.

6.2.1 Экспозиционная доза

Экспозиционная доза - мера ионизации воздуха под действием рентгеновского и γ- излучений - измеряется количеством образованных зарядов (ΔQ). Единицей экспозиционной дозы (Х) в системе СИ является Кл/кг. Экспозиционная доза в 1 Кл/кг означает, что суммарный заряд всех ионов одного знака, образованных в 1 кг воздуха, равен одному кулону:

Х = .

Широко распространена внесистемная единица экспозиционной дозы - рентген:

1 Р = 2,57976×10^-4 Кл/кг,

что соответствует образованию 2,08 ×10⁹ пар ионов в 1 см³ воздуха (при О°С и 760 мм рт. ст.). На создание такого количества ионов необходимо затратить энергию, равную 0,114 эрг/см³ или 88 эрг/г. Т. о., 88 эрг/г есть энергетический эквивалент рентгена. По величине экспозиционной дозы можно рассчитать поглощённую дозу рентгеновского и γ - излучений в любом веществе. Для этого необходимо знать состав вещества и энергию фотонов излучения.

6.2.2 Поглощенная доза

Введение различных дозовых характеристик связано с разным качеством ионизирующего излучения и представлением, что действие на вещество оказывает не вся энергия излучения, а только та ее часть, которая веществом поглощается. Экспозиционная доза является характеристикой энергии радиационного происхождения в определенном объеме, поглощенная энергия – той части, что взаимодействовала с веществом.

Иллюстрация этого приведена на рисунке 31. на рисунке показан источник ионизирующего излучения – это могут быть γ – кванты, электроны, нейтроны, α- и другие частицы. Красными линиями показана энергия излучения, каждая линия – 10 %, отмечена экспозиционная доза излучения ядерного происхождения, принятая за 100%. Часть энергии источника излучения теряется при столкновении частиц с молекулами воздуха и другой преградой на пути к объекту облучения. На рисунке эта величина равна 20%. Часть энергии поглощается объектом, а часть проходит через него. Эффект на объект облучения оказывает только поглощенная энергия.

Таким образом, если экспозиционная доза – это величина энергии создаваемая источником излучения в окружающем его пространстве, то поглощённая доза – мера энергии ионизирующего излучения переданная тому объекту, который находился в зоне действия радиационного источника. Поглощённая доза (D) определяется как средняя энергия (ΔЕ) переданная облучаемому объекту в некотором элементарном объеме, деленная на массу вещества (Δm) в этом объеме:

D = .

В системе единиц СИ поглощенная доза измеряется в дж/кг. Такая величина носит специальное название – Грей (Гр).

1 Гр = 1

Раньше была широко распространена внесистемная единица рад: 1 рад = 10^-2Дж/кг = 100 эрг/г.