Министерство образования и науки Украины

Таврический национальный университет им. В.И. Вернадского

ДОЗИМЕТРИЯ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ.

составитель

Ю.В. Сорокин

2002

Дозиметрия ионизирующих излучений введение

Современное развитие естественных наук вызвало необходимость систематизации и углубления опыта по исследованию вредного влияния различного рода излучений (ультразвуковое, высокочастотное радиоизлучение, ультрафиолетовое, гравитационное и т. д.) на биологические и другие объекты.

В данной работе рассматривается влияние на человеческий организм ионизирующего излучения, возникающего при радиоактивном распаде и ядерных реакциях, и не обсуждаются положительные стороны воздействия, ионизирующего излучения, на живой организм, растения и органические соединения (генетические мутации, радоновые ванны, каталитическое воздействие излучений и т.д.).

Степень воздействия облучения на биологические объекты определяется величиной поглощенной объектом энергии. Вместе с тем биологическое воздействие зависит также от пространственного распределения энергии, передаваемой среде ионизирующей частицей (линейной плотности ионизации)¹. В свою очередь линейная плотность ионизации зависит от типа излучения и энергии, приходящейся на одну ядерную частицу, так что равное количество поглощенной энергии разных видов излучения может вызвать различный биологический эффект. Это обстоятельство делает невозможным использование реакции биологического объекта на излучение как поглощенную дозу. В основу определения дозы взято физическое понимание этого процесса как поглощения объектом определенного количества энергии, а затем введена поправка с помощью некоторого коэффициента качества (КК), определяющего зависимость биологического эффекта данного вида излучения от ЛПЭ этого излучения. Поскольку любое рассмотрение первичного физического действия излучения должно основываться на представлении о поглощении энергии в среде, то основной мерой дозы является энергия, поглощенная единицей массы облученного вещества.

§ 1. Ионизация и поглощение энергии.

Энергия заряженной частицы рассеивается в среде главным образом в результате потерь на соударения, которые приводят к ионизации атомов и возбуждению молекул. Только при очень высоких энергиях частиц (для электронов 5 МэВ и выше) становятся заметными потери на излучение. В жидких средах (тело человека в первом приближении можно считать жидкой средой) энергия, которая теряется вторичными электронами в процессах соударения, делится приблизительно поровну между ионизацией и возбуждением. Однако эти две формы рассеяния энергии могут быть неравноценными с точки зрения химического и биологического воздействия. В настоящее время считается, что биологическое воздействие почти полностью обусловлено ионизацией.

Методы дозиметрии основаны на измерении ионизации газа (обычно воздуха) под воздействием ионизирующего излучения, поскольку ионизация является важнейшей величиной в медицинской радиологии. Воздух (смесь газов N₂-75%; O₂ -23%; С0₂-0,05%; Ar, Ne, Xe, Кг, Н₂0-1,85%) и мягкие ткани человеческого тела состоят главным образом из элементов с малыми атомными массами. Поэтому эффективные средние атомные массы воздуха, воды и человеческого тела мало отличаются, и поглощение ионизирующего излучения на единицу массы воздуха в весьма широких пределах значений энергии почти такое же, как в единице массы ткани и воды. Ионизацию воздуха можно достаточно точно и просто измерить с помощью ионизационной камеры. Существует большое количество разработок дозиметров на базе ионизационных камер для различных интенсивностей и видов излучения. Научные исследования показывают возможность имитации ткани человеческого тела (тканевый эквивалент) с помощью пластических сцинтилляторов. Оказалось возможным создать пластмассовые и жидкостные сцинтилляторы, имитирующие поглощающую способность тканей различных органов (почки, печень, желудок и т. д.).