Дозиметрія іонізуючого випромінювання

До іонізуючих випромінювань відносяться рентгенівське і -випромінювання, потоки -часток, електронів, позитронів, а також потоки нейтронів і протонів.

Дія іонізуючих випромінювань на речовину оцінюють дозою D. У таблиці 11.3 приведені одиниці виміру уживаних на практиці доз. В основному на практиці використовують позасистемні одиниці.

Для м'яких тканин і води для рентгенівського і гамма-випромінювань чисельні значення різних доз рівні:

експозиційна доза 1P відповідає

поглиненій дозі 1радий і їм відповідає

біологічна доза 1бер.

При опроміненні організму іонізуючими випромінюваннями, наприклад при процедурах променевої терапії, у ділянках тканин, що знаходяться на різних глибинах, поглинається різна величина енергії, а отже, і поглинена доза для цих глибин буде різна. Для випромінювань з малою енергією фотона розподіл D_п по глибині буде визначатися експонентним законом ослаблення інтенсивності випромінювання (11.9).

Таблиця 11.3. Дози і їхні одиниці виміру

д оза система одиниць	поглинена Dп	експозиційна Dэ	біологічна (еквівалентна) Dб
СИ	Дж/кг Грій (Гр)	Кл/кг	Зиверт (Зв)
Позасистемні	1 радий = 10-2 Гр	рентген (Р)	бер (біологічний еквівалент рада) 1бер = 10-2 Зв

Жорстке випромінювання викликає ефекти вторинної іонізації, а це, у свою чергу, підвищує локальне виділення енергії на глибинах, де виникає вторинна іонізація. Такі ефекти можуть приводити до появи на деяких характерних глибинах максимуму поглиненої дози D_п. Чим вище енергія фотона, тим глибше зрушується максимум.

На мал. 11.3 представлені експериментальні залежності нормованого значення поглиненої дози в залежності від глибини в тканинах для різних видів випромінювань.

Т ак, при опроміненні рентгенівським випромінюванням з енергією фотона 0,2 МеВ ефекти вторинної іонізації малі і зменшення D_п по глибині погодиться з залежністю (11.9) (мал. 11.3, а). Опромінення з енергією фотона 6 МеВ дає максимум D_п на глибині близько 20 мм, а з енергією 25 МеВ максимум D_п лежить на глибині 50 мм (мал. 11.3, б). Цей ефект використовується при лікуванні пухлин: підбором жорсткості випромінювання досягають виділення максимуму енергії в місці вогнища.

Потоки протонів і нейтронів з великою енергією мають малі коефіцієнти ослаблення і віддають велику частину енергії (максимум D_п) наприкінці пробігу і їхня кінетична енергія стає порівнянною з тепловою (мал. 11.3, в).

Біологічна доза (еквівалентна) залежить від виду випромінювання і зв'язана з поглиненою співвідношенням

D_б = К х D_п, (11.10)

де К - коефіцієнт якості, що залежить від виду випромінювання:

вид випромінювання К

рентгенівське і гамма-випромінювання 1

нейтрони, протони 10

альфа-випромінювання 20

З вираження (11.10) випливає, що ефект дії на організм людини радіоактивних випромінювань істотно залежить не тільки від величини поглиненої енергії D_п на 1 кг, але і від виду діючого випромінювання.

При дії на організм потоку нейтронів можуть відбуватися: пружне зіткнення з ядром і вторинною іонізацією; не пружне зіткнення з ядром з випущенням γ-кванта; захоплення нейтрона ядром з утворенням радіоактивного ізотопу. Останній ефект може бути причиною утворення в організмі радіоактивних ізотопів:

¹H (n, )  ²H дейтерій

²³Na (n, )  ²⁴Na

³¹P (n, )  ³²P

а також може йти ряд інших реакцій.

При взаємодії іонізуючих випромінювань з водою відбувається радіоліз води, у результаті якого можливе утворення збуджених молекул (Η₂О^*), іонів (наприклад, Н₂О⁺), радикалів (наприклад ^Н, ^ОΗ), перекису водню (H₂O₂). Ці високоактивні в хімічному відношенні сполуки можуть взаємодіяти з іншими молекулами біологічної системи, що може привести до порушення нормального функціонування мембран, кліток і органів.

Крім того, дія радіоактивних випромінювань може викликати в організмі утворення вільних радикалів нуклеїнових кислот, ліпідів і ін.

Потужність дози визначається по формулі:

Для позасистемних одиниць виміряється в рад/с, Ρ/год, бер/рік і ін.