Линейная передача энергии зависит от кинетической энер- ГИИ заряженной частицы. Энергия частицы изменяется по мере проникновения ее в глубь вещества؛ изменяется и значение лпэ. Длина трека частицы однозначно связана с ее энергией, по٠ этому лпэ можно сопоставить как с кинетической энергией, так и с длиной трека ионизирующих частиц. Если выделить некоторый объем среды, находящейся в поле ионизирующего из- лучения, то в этот объем будут входить частицы с различными значениями лпэ в зависимости от того, какая часть трека ча- стицы укладывается ٠в этом объеме. Следовательно, можно го- ворить о распределении длины треков по лпэ.

Свойства ЛПЭ-распределений и формирование лПЭ-спектров подробно рассматриваются в гл. 12.

§ 9. Поглощенная доза

Основной физической величиной, принятой в дозиметрии для оценки меры действия ионизирующего излучения, является по- глощенная доза, или просто доза излучения. Доза излучения — это рассчитанная на единицу массы, облученного вещества по- глощенная энергия излучения. Если в элементе объема, содер- жащем массу вещества dm, средняя поглощенная энергия равна dE, доза излучения D определяется формулой

D—dE/dm. (9.1)

Говоря о среднем значении поглощенной энергии, мы подчер- киваем макроскопический характер применяемых здесь величин.

Слово «доза» означает некоторое количество чего-либо (от греческого dosis). Понятие «доза» допускает два толкования:

1. доза-это некоторое количество чего-либо независимо от того, предназначено это количество для передачи чему-либо (кому-либо) или нет؛

2. доза-это количество чего-либо, предназначенное для пере- дачи или переданное чему-либо (кому-либо). Неоднозначность в толковании понятия «доза» приводит к различному пониманию «дозы излучения», в соответствии с первой трактовкой доза излучения является количественной характеристикой (мерой) из- лучения؛ в соответствии со второй трактовкой —количественной характеристикой (мерой) результата взаимодействия излучения с веществом. Данное выше определение дозы излучения COOT- ветствует именно этому, второму толкованию понятия «доза».

Рассмотрим некоторый объем V, в пределах которого за- ключена масса вещества дт. Пусть за некоторое время облу- ения поглощенная энергия излучения в этом объеме равна AjЕ. Поглощенная энергия, рассчитанная на единицу массы, соста- вит АЕ/Дт. Если изменением характеристик ПОЛЯ излучения от точки к точке в пределах объема V можно пренебречь, то доза будет равна

D=AE/Am. (9.2)

Это значение дозы может быть приписано любой точке в пре- делах объема V. Однако если рассматриваемый объем доста- точно велик и в его пределах заметно изменяются характе- ристики поля излучения, то доза будет изменяться от точки к точке. Под дозой излучения в данной точке следует понимать дозу в бесконечно малом объеме, внутри которого находится рассматриваемая точка. В этом смысле дифференциальная форма представления дозы (9.1) определяет ее значение в торая может быть задана координатами х, у, г, так щенная энергия в рассматриваемом объеме	точке, ко- что погло-
Д£'= У١’٤ ٥(х, у, г) (IV.	(9.3)
Считая, что рассматриваемый объем достаточно	мал, ВОС-

пользуемся формулой (9.2). Подставляя в нее поглощенную энер- гию, определяемую формулой (7.4), получаем صدا٧ه₽(2،-ك) ٢٢٢
■ د»ل '،	(9.4)

где р —плотность вещества, которая в общем случае зависит от координат. Тройной интеграл в знаменателе равен массе вещества дт, заключенного в объеме V.

Воспользовавшись теоремой Гаусса—Остроградского, преоб- разуем формулу (9.4) -к следующему виду:

п;1^£-’-т⁰٠٦"،^٢

’⁵■9> ■٦٢ل -٠

V

пренебрегая изменением значений используемых величин в пре- делах рассматриваемого объема V вследствие его малости, по- лучаем следующее выражение для дозы излучения:

6. عل٢ل-ب — £ = 0

Напомним, что здесь £ — кинетическая. энергия частиц, испус- каемых источниками, находящимися внутри данного объема, в расчете на единицу массы вещества; ٠ —энергия, эквивалент- ная вызванному излучением увеличению массы покоя вещества в пределах данного объема, рассчитанному на единицу массы; ءل —вектор тока энергии излучения, зависящий от координат.

Рассмотрим теперь формирование дозы в пределах данного объема в поле косвенно ионизирующего излучения. Для опре- деленности будем рассматривать фотонное излучение, например ^-излучение, в результате взаимодействия у-квантов с веще- 32

ством возникают электроны, составляющие заряженную компо- нент'у поля излучения. Для любого элемента объема в среде можно составить энергетический баланс, обусловленный потоком заряженных (электронов) и незаряженных (квантов) частиц отдельно.

Для незаряженных частиц-энергетический .баланс определяет- ся уравнением

7. 0٠==اً٠ج— 5باًجباً£ل٢ ل —

где' 5 —энергия незаряженных частиц, освобожденных заряжен- ными частицами, на единицу массы среды٨٠ ؛ —энергия - заря- женных частиц, освобожденных незаряженными частицами, на единицу массы среды.

Заметим, что незаряженные частицы не вносят непосред- ственно вклада в поглощенную энергию, поэтому алгебраиче- ская сумма членов формулы (9.7) равна нулю. Соответственно для заряженных частиц

-ل٢ل£ +Ee+K-B-Qe=D٠ (9.8)

جء ٦

Доза D целиком определяется поглощением энергии при взаи- модействии заряженных частиц с веществом. Применительно к нашему случаю фотонного излучения к есть суммарная кине- тическая энергия электронов, возникающих в единице массы вещества в результате фотоэффекта, комптон-эффекта и эффек- та образования парج ؛ —энергия тормозного излучения, возни- кающего при торможении электронов (также в расчете на еди- ницу массы вещества). Как уже отмечалось, практически всегда QfQe=0. Пусть В Пределах рассматриваемого объема отсут- ствуют источники излучений —распространенный случай облуче- НИЯ только внешними источниками؛ тогда EfEe=0. Из урав- нений (9.7) и (9.8) можно теперь написать

(9.9)

10. .٥_ = ٥

Отметим разницу в физическом смысле величин D и к. Доза ٥ характеризует фактически поглощенную энергию в некотором объеме вещества-как за счет тех заряженных частиц,' которые образовались в пределах этого объема в результате взаимо^ей- ствия первичного косвенно ионизирующего излучения с веще- ством, так и за счет заряженных частиц, пришедших извне. Величина к характеризует энергию, переданную косвенно иони- зирующим излучением заряженным ионизирующим частицам в пределах рассматриваемого объема, в дозиметрии величина к имеет специальное название керма *. Керма равна сумме кине­

*От английского кегта —сокращенная форма выражения kinetic energy released in material.

3—6408 33

тической энергии всех заряженных частиц, освобожденных нос- венно ионизирующим излучением в ебинице массы облучаемого вещества.

Доза излучения зависит от времени облучения: с течением времени доза накапливает-ся. Изменение дозы в единицу вре- мени называется мощностью дозы. Мощность дозы*

9.11) ,/ي/س:م)

где هى —изменение дозы за время ٤и.

Мощность дозы в общем случае является функцией времени — ⁷ز(/). Если эта функция известна, дозу за некоторый интервал времени от ^1 до ^2 можно определить по формуле

12. .س0)مبل = ه

Если мощность дозы постоянна во времени, то

0=^2—6)Р. (9.13)٠

Аналогично можно говорить о мощности кермы, связь ко- торой с кермой определяется этими же формулами.

Керма и мощность кермы (в дополнение к ранее рассмот- ренным) являются удобными характеристиками ПОЛЯ косвенно ионизирующего излучения в данной среде, в дальнейшем мы подробнее рассмотрим значение кермы для фотонного и ней- тронного излучений и ее соотношение с дозой.

Доза заряженных моноэнергетических частиц, лпэ которых равна £, определяется формулой

- —(9.14)

где ф —флюенс частиц, а ь_т выражено в массовых единицах.

Для немоноэнергетического излучения со спектром ф(£) доза равна

о=٢ф (£)Ц£)،/£٠ (9.15)

где ф(£)٥£ —флюенс частиц в энергетическом интервале от Е № Е-\-йЕ.

Подынтегральная функция в формуле (9.15) представляет собой распределение дозы по энергии частиц

Е(Е)=Ф(Е)ЦЕ), (9.16)

где Е (£)،/£ — часть дозы, обусловленная частицами, кинетиче- ская энергия которых находится в интервале от Е до £يب£. Та­

* В РД 50-454-84 рекомендуете؟ изменение дозиметических величин в единицу времени обозначать как производную по времени с помощью точки. Например, мощность дозы Ь. В учебнике принято распространенное обозначе­ние буквой Р.

34