2, 5, 6, 8 – Фотоэффект; 3, 4, 7, 9 – Комптон эффект;

волнистые линии –  – фотоны, прямые линии – вторичные электроны;

точки – ионы, учитываемые величиной заряда dQ.

Единица экспозиционной дозы в СИ – кулон на килограмм, Кл/кг. Это такая экспозиционная доза, при которой сопряженная «корпускулярная эмиссия в сухом атмосферном воздухе массой 1 кг производит ионы, несущие заряд каждого знака, равный 1 Кл. На практике распространена внесистемная специальная единица экспозиционной дозы – рентген, Р. 1 Р = 2,58·10^-4 Кл/кг.

При экспозиционной дозе 1 Р в 1 кг воздуха образуется n = 1,61·10 пар ионов. Наряду с рентгеном применяются производные единицы: микрорентген (1 мкР = 10 Р), миллирентген (1 мР = 10 Р), килорентген (I кР = 10 Р) и др.

На ионизацию атомов воздуха затрачивается вся кинетическая энергия вторичных электронов, освобожденных фотонами в единице массы воздуха, за вычетом энергии, теряемой на тормозное излучение (ею можно пренебречь при энергии фотонов меньше 3 МэВ). Следовательно, энергетическим эквивалентом экспозиционной дозы является керма фотонного излучения в воздухе К («воздушная керма»), а при электронном равновесии – поглощенная доза в воздухе (п - число пар ионов, созданных в 1 кг воздуха, w - средняя энергия ион образования в воздухе; w = 33,85 эВ = 5,42·10^-18 Дж). Таким образом, экспозиционной дозе 1 Р соответствует поглощенная доза в воздухе D^в =1,61·10¹⁵·5,42·10^-18 = 8,73·10^-3 Дж/кг= 8,73·10^{_- 3} Гр.

Итак, в условиях электронного равновесия в воздухе энергетический эквивалент рентгена: = 8,73·10^-3 Гр/Р= 0,873 рад/Р.

Для фотонного излучения можно перейти от экспозиционной дозы D_экс (P) в условиях электронного равновесия в воздухе к поглощенной дозе (Dрад) в веществе с эффективным атомным номером помещенным в ту же область поля. Этот переход осуществляется по формуле:

D=gD_экс=^(^z_am/^В_am)^D_экс (11),

где g - коэффициент, зависящий от химического состава вещества и энергии фотонного излучения; ^z_am ^В_am – массовые коэффициенты истинного поглощения энергии излучения в воздухе и данном веществе соответственно; л-энергетический эквивалент рентгена.

Если среда – воздух, то ^z_am= ^В_am, и при любой энергии фотонов g =  = 0,873 рад/Р.

Для мягкой биологической ткани при энергии фотонов 0,08 - 3 МэВ коэффициент g изменяется в пределах 0,93 – 0,97 рад/Р. Так, например, при энергии -излучения 1 МэВ g = 0,96 и, следовательно, экспозиционной дозе 1 Р соответствует поглощенная доза в ткани ~ 0,96 рад (0,0096 Гр).

Мощность экспозиционной дозы (р_экс) – приращение экспозиционной дозы в единицу времени; она определяется аналогично мощности поглощенной дозы. Для мощности экспозиционной дозы также справедливы те же соотношения.

Единица мощности экспозиционной дозы в СИ – 1 Кл/ (кгс) или 1 А/кг. Однако эту единицу использовать не рекомендуется. На практике применяются специальные внесистемные единицы мощности экспозиционной дозы: 1 Р/с = 2,5810^-4 А/кг, 1 Р/ч = 7,1710^-8 А/кг, 1 мР/ч, 1 мкР/с, 1 мкР/ч. Многие дозиметрические приборы градуированы в этих единицах.

Относительная биологическая эффективность (ОБЭ). Биологическое действие ионизирующих излучений определяется не только количеством поглощенной энергии в ткани, но и качеством излучения – величиной ЛГТЭ, а также другими факторами. Чем больше ЛПЭ, тем сильнее ожидаемый радиобиологический эффект. Для сопоставления биологического действия различных видов излучения вводят коэффициент ОБЭ. Относительная биологическая эффективность (ОБЭ) – это отношение поглощенной дозы образцового излучения D_обр, вызывающей определенный биологический эффект, к поглощенной дозе данного излучения D_х, вызывающей тот же самый биологический эффект.

За образцовое излучение принимают рентгеновское излучение с граничной энергией фотонов 200 кэВ, создающее вторичные электроны с полной ЛПЭ = 3,5 кэВ/мкм воды. Для образцового излучения ОБЭ = 1. Коэффициент ОБЭ является непрерывной функцией ЛПЭ и зависит от типа наблюдаемого биологического эффекта. Для конкретной биологической реакции живого организма, отдельных органов или клеток ткани ОБЭ показывает, во сколько раз биологическое действие данного вида излучения сильнее, чем от образцового излучения. Например, если один и тот же эффект (удвоение числа мутаций генов в хромосомах) вызывает образцовое излучение дозой 1 Гр и быстрые нейтроны дозой 0,1 Гр, то для последних ОБЭ = 1/0,1 = 10 и, следовательно, быстрые нейтроны по данной биологической реакции в 10 раз эффективнее рентгеновского излучения. Для фотонного излучения и электронов ОБЭ – 1, для тяжелых ионизирующих частиц ОБЭ принимает значения от 1 до 20. При малых дозах (<0,25 Гр) ОБЭ не зависит от мощности дозы. Понятие ОБЭ применяется только в радиобиологии.

Коэффициент качества (к или Q) – регламентированное значение ОБЭ для данного вида и энергии излучения, установленное в целях контроля радиационной безопасности при хроническом облучении человека. Безразмерный коэффициент качества к определяет зависимость неблагоприятных биологических последствий облучения человека в малых дозах от полной ЛПЭ излучения.

В таблице 1 приведены значения коэффициента качества в зависимости от величины ЛПЭ. В таблице 2 указаны коэффициенты качества для различных видов излучений. Если известен энергетический спектр излучения, то следует использовать более точные значения к.

Таблица 1