3.3. Экспозиционная доза

Общее количество падающей на объект энергии излучения за время облучения может быть получено измерением так называемой экспозиционной дозы. Как уже отмечалось, гамма- или рентгеновское излучение образует в среде определенное количество ионов. Так как поглощенная энергия расходуется на ионизацию среды, то для измерения ее необходимо подсчитать число пар ионов, образующихся под действием излучения. Однако измерить число пар ионов непосредственно в глубине тканей живого организма сложно. В связи с этим для количественной характеристики рентгеновского и гамма-излучения, действующего на объект, определяют сначала экспозиционную дозу в воздухе, а затем расчетным путем определяют поглощенную дозу для тканей и органов организма. Экспозиционную дозу определяют по ионизирующему действию излучения в определенной массе воздуха и только при значениях энергии рентгеновского и гамма-излучения в диапазоне от десятков килоэлектронвольт до трех мегаэлектронвольт.

Экспозиционная доза рассчитывается только для рентгеновского и гамма-излучения, ибо только кванты этих излучений достаточно долгопробежные и могут создавать равномерное наружное облучение. Альфа- и бета-излучения короткопробежные, большая их часть поглощается одеждой и кожей, и не представляют большой опасности для внутренних органов.

Экспозиционная доза– это количественная характеристика рентгеновского и гамма-излучения, основанная на их ионизирующем действии и выраженная суммарным электрическим зарядом ионов одного знака, образованных в элементарном объеме воздуха в условиях электронного равновесия. За единицу экспозиционной дозы в Международной системе единиц (СИ) принят один кулон электрического заряда в одном килограмме облучаемого воздуха.

Кл/кг - это такая экспозиционная доза рентгеновских и гамма-лучей, под действием которой в 1 кг сухого воздуха образуется число пар ионов, суммарный заряд каждого знака которых равен одному кулону. Это число составляет 6,24х10¹⁸ пар ионов.

На практике до сих пор применяют внесистемную единицу экспозиционной дозы – рентген. Рентген (Р) – единица экспозиционной дозы, при которой в 1 см³ воздуха ( 0,001293 г ) при нормальных условиях (0⁰ С и 1013 ГПА) образуется 2,082 х 10⁹ пар ионов. Обычно используют производные рентгена – дробные доли: миллирентген – мР (тысячная доля рентгена), микрорентген – мкР (миллионная доля рентгена); мкР = 10^-6 Р, мР = 10^-3 Р.

При определении действия радиации на какую либо среду (особенно при облучении живого организма) необходимо учитывать не только общую дозу, но и время, за которое она получена. Поэтому вводится понятие мощность дозы. Мощность экспозиционной дозы (уровень радиации) – это доза, отнесенная к единице времени: Р/час, мР/час, мкР/час. В Международной системе единиц мощность экспозиционной дозы выражается в Кл/кг х с или А/кг (ампер на кг). Взаимосвязь между единицами экспозиционной дозы следующая: 1 Кл/кг = 3876Р; 1 Р = 2,58 х 10 ^-4 Кл/кг.

Поскольку на образование одной пары ионов в воздухе в среднем затрачивается 34 эВ, то энергетический эквивалент рентгена в 1 см³ воздуха составляет:

2,08 х 10⁹ х 34 = 7,08 х 10⁴ МэВ = 0,114 эрг/см³ или в 1г воздуха – 88 эрг.(0,114 : 0,001293 = 88).

Чтобы рассчитать поглощенную дозу в тканях организма сначала определяют поглощенную дозу в воздухе, а затем, используя переходный коэффициент, переходят к поглощенной дозе в тканях.

Так, например, зная, что на образование 1 пары в воздухе затрачивается 34эВ энергии (1эВ = 1,6 х 10^-19Дж), можно рассчитать, что при экспозиционной дозе в воздухе в 1Кл/кг на ионизацию 1кг воздуха (образование 6,24 х 10¹⁸ пар ионов) затрачивается 34Дж.

6,24 х 10¹⁸ х 34/1,6 х 10^-19 = 33,94Дж/кг, т.е. при экспозиционной дозе в 1Кл/кг поглощенная доза в воздухе составит 34 Дж/кг.

От поглощенной дозы в воздухе к поглощенной дозе в биологической ткани переходят с использованием множителя 1,09, т.е. при облучении организма экспозиционной дозой в 1 Кл/кг ткани организма поглощают 37 Дж/кг энергии ионизирующих излучений (34 Дж/кг х 1,09 = 37 Дж/кг),