9. Класифікація іонізуючих випромінювань. Дози іонізуючого випромінювання. Вплив на організм людини
9.1. Класифікація іонізуючого випромінювання
До іонізуючих відносяться корпускулярні випромінювання, що складаються з частинок з масою спокою, котра відрізняється від нуля (альфа-, бета-частинки, нейтрони) та електромагнітні випромінювання (рентгенівське та гамма-випромінювання), котрі при взаємодії з речовинами можуть утворювати в них іони.
Альфа-випромінювання – це потік ядер гелія, що випромінюється речовиною при радіоактивному розпаді ядер з енергією, що не перевищує кількох мегаелектровольт (МеВ). Ці частинки мають високу іонізуючу та низьку проникну здатність.
Бета-частинки – це потік електронів та протонів. Проникна здатність (2,5 см в живих тканинах і в повітрі – до 18 м) бета-частинок вища, а іонізуюча – нижча, ніж у альфа-частинок.
Нейтрони викликають, іонізацію речовини та вторинне випромінювання, яке складається із заряджених частинок і гамма-квантів. Проникна здатність залежить від енергії та від складу речовин, що взаємодіють.
Гамма-випромінювання - це електромагнітне (фотонне) випромінювання з великою проникною і малою іонізуючою здатністю з енергією 0,001 – 3 МеВ.
Рентгенівське випромінювання – випромінювання, яке виникає в середовищі, котре оточує джерело бета-випромінювання, в прискорювачах електронів і є сукупністю гальмівного та характеристичного випромінювань, енергія фотонів котрих не перевищує 1 МеВ. Характеристичним називають фотонне випромінювання з дискретним спектром, що виникає при зміні енергетичного стану атома.
Гальмівне випромінювання – це фотонне випромінювання з неперервним спектром, котре виникає при зміні кінетичної енергії заряджених частинок.
Активність А радіоактивної речовини – це кількість спонтанних ядерних перетворень dN в цій речовині за малий проміжок часу dt, поділене на цей проміжок:
Одиницею вимірювання активності є беккерель (Бк). 1 Бк – одне ядерне перетворення за секунду. Кюрі (Кі) – спеціальна одиниця активності: 1 Кі = 3,7 ∙ 1010 Бк.
Ступінь іонізації оцінюється за експозиційною дозою рентгенівського або гамма-випромінювання.
Експозиційною дозою називається повний заряд dQ іонів одного знака, що виникають в повітрі при повному гальмуванні всіх вторинних електронів, котрі були утворені фотонами в малому об’ємі повітря, поділений на масу повітря dm в цьому об’ємі:
Одиницею вимірювання експозиційної дози є кулон на кілограм (Кл/кг). Позасистемна одиниця – рентген (Р): 1 Р = 2,58 ∙ 10" Кл/кг.
Потужність експозиційної дози Рексп – це приріст експозиційної дози dX за малий проміжок часу dt, поділений на цей проміжок
Одиниця вимірювання – Кл/кг ∙ с.
Поглинута доза D – це середня енергія dЕ, що передається випромінюванням речовині в деякому елементарному об’ємі, поділена на масу речовини в цьому об’ємі:
Одиниця поглинутої дози грей (Гр), рівна 1 Дж/кг. Позасистемна одиниця – рад; 1 рад = 0,01 Гр.
В зв’язку з тим, що однакова поглинута доза різних видів випромінювання викликає в організмі різний біологічний ефект, введене поняття еквівалентної дози Н, котра дозволяє визначати радіаційну небезпеку впливу випромінювання довільного складу і визначається за формулою:
де
– безрозмірний коефіцієнт якості.
Одиницею вимірювання еквівалентної
дози є зіверт
(Зв);
1 Зв = 100
бер (біологічний
еквівалент рада) — спеціальна одиниця
еквівалентної дози.
Згідно з нормами радіаційної безпеки НРБ 76/87 введено показник, що характеризує іонізуюче випромінювання – керма.
Керма К – це відношення суми початкових кінетичних енергій dEK всіх заряджених іонізуючих частинок в елементарному об’ємі речовини, до маси dm речовини в цьому об’ємі:
Керму вимірюють тими ж одиницями, що й поглинуту дозу( Грей, рад).
Експозиційна доза є мірою енергії, котра передається фотонами одиниці маси повітря в процесі взаємодії, тобто одночасно пов’язане з кермою фотонного випромінювання в повітрі К:
де
– середня витрата енергії на
утворення однієї пари іонів;
– заряд електрона.