Иванов В.И (1)

ряду с профессиональным облучением следует учитывать облуче٠ ние больших групп людей и ؛всего населения как от природных

источников, так и от источников, созданных человеком. Примером может служить медицинское облучение. Добавка к естественно­ му радиационному фону, обусловленная деятельностью людей, не­

велика, и практически важно учитывать влияние малого уровня облучения на большие группы населения. При облучении малыми дозами, незначительно превышающими естественный радиацион٣ ный фон, можно ожидать лишь отдаленных последствий генетиче-' ской или соматической природы; соматические эффекты проявля­ ются непосредственно у облученных лиц, генетические —в после­ дующих поколениях.

Особенность отдаленных последствий облучения заключается

в том, что они •носят стохастический характер и могут быть об­ наружены лишь статистическими методами на популяционном

уровне. Размер последствий облучения в этом случае определяет­ ся не только индивидуальной дозой, но и числом облученных лиц.

Пусть среди некоторой группы облученных лиц N(0)40 есть

распределения дозы среди рассматриваемой группы лиц р(٥), то

интеграл даст среднее значение дозы О, получаемой одним чело­

веком:

деление облучаемых лиц по мощности дозы в некоторый момент времени, то мощность коллективной дозы в этот же момент времени определяется интегралом:

00

(12.3)

0

Для другого момента времени мощность коллективной дозы мо­ жет измениться вследствие изменения как Р, так и распределе­

ния Л٢(Р). Коллективная доза за некоторый интервал времени от Л до 2؛ получается как результат интегрирования по времени вы-

41

электроны и электроны Оже), а часть —в энергию характеристи-

где т —часть коэф'фициента фотоэлектрического поглощения, характеризующая ؛преобразование энергии первичных фотонов’в кинетическую энергию электронов: т5 — часть коэффициента фотоэлектрического поглощения, характеризующая преобразование энергии первичных .фотонов в энергию характеристического излу-

чения.

Вдали от скачков поглощения со стороны коротких длин волн (высоких энергий) роль اًك незначительна и можно положить اًحو حواًج Доля آئ велика вблизи скачков поглощения, и 'В том 'Случае, если энергия первично'Го фотона равна э.нергиисвязи вылетевшего электрона, اًحوآك. Чем тяжелее материал поглотителя, тем существеннее роль اًك, однако в большинстве практически важных для дО'Зиметрии случаев можно счИ'тать, ЧТО' при фотоэффекте вся энергия первичного фотона преобразуется в кинетическую энерГИЮ фотоэлектронов.

Комптон-эффект, в случае комптон-эффекта часть энергии

перБИ'ЧНых фотонов преобразуется в кинетическую энергию элек-

ВИЯ, характеризующая прео'бразование энергии первичного фотона в энергию электронов отдачи и энергию рассеянных фотонов соответственно.

Эффект образования пар. Для этого эффекта необходимо, что-

бы энергия первичного фотона была больше 2^0ص —удвоенной энергии (ПОКОЯ электро-на. при столкновении вместо -первичного фотона образуются две частицы - элект؛рон и позитрон. Позитрон, замедлившись, взаимодействует с 0'ДНИМ из электронов среды.

В результате образуются два фот-она аннигиляционного излучения

ссуммарной энергией 2т0с2. Таким образом, П'ри эф'фекте образования пар энергия первичных фотонов преобразуется в кинетиче-

скую энергию ионизирующих частиц (элект.ронов и позитронов) и" в энергию аннигиляционного излучения. Если и обозначить ли-

нейный коэффициент эффекта О'бразования пар, то часть коэффициента, характеризующая преобразование энергии первичного фо- тона-в кинетическую энергию'электрона и позитрона, будет равна

13.4) <?£/%(022 1 —?£)== د)

где £٦, —энергия, МэВ.

،Из рассмотрения этих трех процессов следует, что'в первичных актйх взаимодействия фотонного излучения с веществом

44'

щих частиц), испытавших взаимодействие на пути (11.

Коэффициент ослабления, рассчитанный на единицу массы ОСлабляювдей среды (массовый коэффициент ослабления), обозначим коэффициенты ослабления, рассчитанные на одни электрон или атом среды (электронный и атомный коэффициенты), обозначим соответственно Це и Ца. Связь между ЭТИ'МИ коэффици-

ентами определяется соотношениями

Полный коэффициент ослабления ц сложным образом зависит от энергии фотонов и материала поглотителя.

Электронный коэффициент комптоновского взаимодействия (Уе не зависит от материала среды и является лишь функцией энерГИИ фотонов. Электронный ко'эффициент эффекта образования пар Хе зависит от энергии фотонов и прямо пропорционален атомному номеру материала поглотителя. Электронный коэффициент фотоэлектрического поглощения Те 'СИЛЬНО за-висит и от энергии фотонов, и от атомного номера материала поглоти.теля. Существуют различные эмпирические ф'Ормулы, определяющие коэффициент фотоэлектрического поглощения. Мы примем для этого коэффициента выраже-ние, получающееся из анализа кривой Ионсона:

где С —коэффициент, постоянный между скачками поглощения и постоянный .для всех эне.ргий выше энергии, соответствующей ج скачку поглощения؛ زام —длина волны, соответствующая энергии

45

В’соответствии с формулой (13.7) н пишем

относительное число атомов ،-го простого вещест-— Пусть ۵٤٠ ва в сложном .веществе; ۵،٠ -связано -с относительным числом элект ронов а،- очевидным соотношением

-щее выражение для атомного коэффициента ослабления в слож ном веществе

§ 14. КОЭФФИЦИЕНТ ПЕРЕДАЧИ ЭНЕРГИИ ИЗЛУЧЕНИЯ

В предыдущем параграфе было .отмечено, что в элементарных

актах взаимодействия фотонов с веществом часть энергии первичного излучения преобразуется в кинетическую энергию электро-

где إعرخ и ^ — соответственно части коэффициента ослабления, определяюшие преобразование энергии фотонов в кинетическую Э'нергию электронов и энергию вторичного фотонного излучения (характеристическое излучение, рассеянные фотоны, аннигиляционное излучение).

Коэффициент ■щ называется ко'Эффициентом передачи энергии

47

меньше' единицы там,- где преобладает КОМПТОН эффект При

дальнейшем увеличении энергии фотонов отношение إعة/إعك возра-

.стает из-за эффекта. 'Образования пар. Для воздуха отношение

йи=1 при энергии фотонов около '30 кэВ.

'Коэффициент передачи энергии свЯ'Зан с коэффициентом поглощения энергии фотонного излучения Рп соотношением

Коэффициент Рй о-пределяет передачу энергии фотонов элект-

ронам среды. Если сумма энергий всех фотонов первичного излу-

Из формулы (14.9) непосред-ственно следует связь между мощ-

ностыо кермы рк и плотностью потока энергии 1у фотонного из-

лучения. Действительно, отнеся величины Е и йЕк в этой формуле к единице времени и к единице площади сечения 'Пучка фотонов, ,можно написать

О'СвобО'Ждаемых фотонами- в единицу 'Времени в единице объема

облучаемого вещества. Е'СЛИ (11 БЫ'разит'Ь в массовых единицах, то

Коэффициент передачи энергии в данном веществе легко 0'Пределяется для моноэнергетического излучения, в случае немоноэнергетического излучения вместо формулы (14.12) следует ПОЛЬзоваться формулой ('14.13)

بءج)£اً(ا)£اً(ه£اً٠ )!4.13(

49

где Цы(£7) — массовый коэффициент .передачи энергии для фотонов энергии £٢.

Из формул ('14.12) и (14.13) следует, что мощность экспозициоииой дозы, прямо пропорциональна, плотности потока энергии, излучения только для неизменного энергетического состава,

ко'Эффициент إعد зависит от энергии фотонов. Ранее отмечалось, что для воздуха Цьп мало изменяется в широком диапазоне энерГИЙ фотонов. Это позволяет на практике принимать, что мотность экспозиционной дозы приближенно пропорциональна интенсивнос и излучения.

Если два вещества имеют равные массовые коэффициенты передачи энергии, то это означает, что в одном и том оке поле излучения энергия фотонов, преобразованная в энергию заряокенных частиц в расчете на единицу массы вещества, в обоих случаях будет одинаковой. при этом предполагается, что рассматриваемый элемент объема вещества не деформирует поле излучения. Этот

вывод следует непосредственно из формулы (14.11).

§ 15. ЭЛЕКТРОННОЕ РАВНОВЕСИЕ

Рассмотрим ограниченный объем среды в поле фотонного излучения. На рис. 9 волнистые линии обозначают направления распространения фотонов, прямые —пути освобожденных ими элект-

.ронов. Пусть длина прямых линий соответствует пробегу электронов в среде. Пр(и взаимодействии фотонов с веществом в выбранном объеме высвобождаются электроны, имеющие различное на-

правление движения и различный пробег. Часть электр'Онов, начав свой путь в выбранном О'бъеме, (ПОЛНОСТЬЮ поглотится в пределах ЭТ'ОГО же объема, но некоторые электроны выйдут из объема, не истратив всей ,своей энергии, в то же время в выбранный объем могут по'пасть электроны из соседних участков среды, в КО' торых тоже происходит преобразование энергии фотонов.

Введем следующие обозначения: Еу и £٦,' —суммарная энергия всех фотонов, соответственно входящих в рассматриваемый объем и выходящих из 'Него؛ Ее и Ее — суммарная кинетическая энерГИЯ всех входящих и выходящих электронов؛ £زخ —суммарная кинетическая энергия электронов, возникающих в рассматриваемом

Входящие в данный объем фотоны в результате взаимодействия с веществом преобразуют свою энергию в кинетическую энергию электронов £&, которые возникают в выделенном объеме, и в энер­ гию фотонов Еу, которые выходят из этого объема, т. е.

Еу=Еу'+Ек. (15.2)

50