2.0. Дозиметрические характеристики поля

Поле ионизирующего излучения – это пространственно-временное распределение ионизирующего излучения в рассматриваемой среде. К базисным дозиметрическим величинам относятся дозиметрические величины, свободные от каких либо возмущений. Характерная базисная величина – экспозиционная доза.

Поглощенная доза, керма, эквивалентная доза могут также относится к базисным величинам, если они определены в исходном невозмущенном поле ионизирующего излучения и относятся к элементарному объему вещества, помещенного в точку определяемой дозиметрической величины не искажая самого поля. Эти дозиметрические величины характеризуют источник излучения.

Кроме базисных существуют и фантомные характеристики поля. Фантомные величины формируются в результате возмущения исходного радиационного поля помещением в него фантома . Эти величины относятся к заданной точке детектирования внутри фантома или на его поверхности и определяются не только характеристиками исходного поля излучения, но и всеми параметрами фантома (геометрия облучения, размеры, масса, состав).

2.1. Гамма постоянные дозиметрических величин

Для характеристики поля гамма-излучения используется гамма-постоянная по мощности дозиметрической величины. Гамма-постоянная радионуклида по мощности дозиметрической величины является отношение мощности дозиметрической величины , создаваемой фотонами изотропно излучающего точечного источника, расположенного в вакууме, умноженной на квадрат расстояния к активности этого источника. По физическому смыслу гамма-постоянная – мощность дозиметрической величинв для источника активностью 1 Бк на расстоянии 1 м в вакууме. Гамма-постоянные, рассчитанные для разных дозиметрических величин G, нашли широкое применение для целей радиационной физики, дозиметрии и защиты от излучений.

Единица измерения гамма-постоянной в частности по мощности воздушной кермы в системе СИ - (аГр=10^-18 Гр). .

Для точечного изотропного источника радионуклида, энергетический спектр которого содержит m групп фотонов (i=1, 2, 3 .......m) с энергией Е_i МэВ и числом фотонов на 1 распад ядра n_i (внешний квантовый выход на распад), полную гамма-постоянную по мощности воздушной кермы Г_К рассчитывают по формуле

,

где μ_m,i – массовый коэффициент передачи энергии в воздухе для гамма i-й энергии, м²/кг;

1,6·10^-13 – коэффициент перевода 1 МэВ в Дж;

ω = 1 Дж/(кг·Гр).

Для радионуклида активностью А (Бк) мощность дозиметрической величины (функция отклика, т.е. мощность экспозиционной дозы, мощность поглощенной дозы в воздухе, мощность поглощенной дозы в биологической ткани, мощность эквивалентной дозы, мощность амбиентной дозы, мощность индивидуального эквивалента дозы, мощность эффективной дозы) на расстоянии R рассчитывается по формуле

, (2.1))

где Г_G – гамма-постоянная дозиметрической величины G

Различают полные и дифференциальные гамма-постоянные. Гамма-постоянная, рассчитанная для определенной i-й энергии фотонов Е_i радионуклида для дозиметрической величины G, называется дифференциальной и обозначается Г_G,i. Полная гамма-постоянная равна сумме всех дифференциальных гамма-постоянных

Г_G= (2.2)

Единица измерения гамма-постоянной по мощности поглощенной дозы в системе СИ , во внесистемных единицах гамма-постоянная по мощности экспозиционной дозы измеряется в единицах .(1 аГр=10^-18 Гр)

Дифферециальная i-я гамма-постоянная дозиметрической величины поглощенная доза в воздухе (Г_i,D) рассчитывается по формуле

(2.3)

где Е_i – энергия фотонов i-й группы, МэВ/фотон;

μ_i –массовый коэффициент поглощения энергии гамма-квантов i-й энергии в воздухе , м²/кг;

η_i – квантовый выход на распад гамма-квантов i-й энергии,фотонов/распад;

ω- коэффициент перевода энергии в дозиметрическую величину (для гамма-постоянной по мощности воздушной кермы – Дж/(кг·Гр));

10¹⁸ – коэффициент аГр/Гр).

1,6·10^-13 – коэффициент МэВ/Дж.

Значение массовых коэффициентов поглощения энергии для воздуха и биологической ткани в зависимости от энергии фотонного излучения приведены в табл.П8 в единицах см²/г. .При использовании коэффициента передачи энергии гамма-квантов в воздухе и биологической ткани в (2.3) мы получим гамма-постоянную по керме в воздухе и диологической ткани.

В последние годы нашла широкое применение гамма-постоянная по мощности воздушной кермы (Г_К). В диапазоне энергий фотонов 0,04-3 МэВ гамма-постоянная по мощности воздушной кермы практически равна гамма-постоянной по мощности поглощенной дозы в воздухе (Г_D), а гамма-постоянная по мощности поглощенной дозы в биологической ткани (Г_б.тк) в широком диапазоне энергий гамма-квантов практически равна 1,1 гамма-постоянной по мощности воздушной кермы. Т.е.

Г_б.тк = 1.1 Г_{К .} (2.4)

Пример 14. Рассчитать гамма-постоянную по мощности поглощенной дозы в воздухе для источника ¹³⁷Сs+^137mВа.

Решение. Расчет проводим по формуле (2.3). Энергия гамма-квантов и квантовый выход для ¹³⁷Сs+^137mВа приведены в табл.П1 и равны Е=0,662 МэВ и n=0.851, соответственно, значение массового коэффициента передачи энергии приведено в табл.П9 и равно для энергии 0,662 МэВ μ=0,0326 см²/г (или μ=0,00326 м²/кг). Тогда гамма постоянная по мощности поглощенной дозы в воздухе Г_D равна:

Ответ: 23,4