146. Поняття про іонізуюче випромінювання, дози і одиниці їх вимірювання. Якісна та кількісна характеристика іонізуючих випромінювань та їх джерел

Іонізуюче випромінювання – це потік часток або квантів електромагнітного випромінювання, проходження яких крізь речовину призводить до її іонізації (перетворення нейтральних атомів в позитивно та негативно заряджені іони) з утворенням електричних зарядів різних знаків. Особливістю іонізуючих випромінювань є те, що всі вони відзначаються високою енергією і спричиняють зміни в біологічній структурі клітин, які можуть призвести до їх загибелі. На іонізуючі випромінювання не реагують органи чуття людини, що робить їх особливо небезпечними. Усі джерела іонізуючого випромінювання поділяються на природні та штучні (антропогенні). 

До якісних характеристик іонізуючого випромінювання відносять: - енергію випромінювання (Дж, еВ); - проникаючу здатність (м, см, мм); - іонізуючу здатність.

Кількісні характеристики іонізуючого випромінення, це є: — експозиційна доза (характеризує іонізуючий ефект рентген — та гама— випромінювання); — поглинута доза; — еквівалентна доза; — густина потоку частинок (для корпускулярних випромінювань). Міра дії іонізуючого випромінювання в будь-якому середовищі залежить від енергії випромінювання й оцінюється дозою іонізуючого випромінювання. Останню визначають для повітря - експозиційна доза, яка вимірюється в кулонах на 1 кг (Кл/кг) і рентгенах (Р), для речовини - поглинута доза, яка вимірюється в греях (Гр) і радах (рад), для біологічної тканини - еквівалентна доза, яка вимірюється в зівертах (Зв) і в берах (бер – біологічний еквівалент рада). 

— Експозиційна доза характеризує іонізуючий ефект для повітря рентген - та гамма- випромінювання. Експозиційною дозою Х називають повний заряд dQ усіх іонів одного знака, що створюються в повітрі при повному гальмуванні всіх вторинних електронів та позитронів, які були утворені фотонами в малому об'ємі повітря з масою dm та повністю зупинилися, що поділений на масу повітря dm в цьому об'ємі:  Вимірюється вона в системній одиниці - кулон на 1 кг (Кл/кг) і позасистемній - рентген (Р). Кулон на 1 кг дорівнює експозиційній дозі, при якій усі електрони та позитрони, що визволені фотонами в об'ємі повітря масою 1 кг, створюють іони, які несуть електричний заряд 1 Кл кожного заряду. 1 Кл/кг = 3876 Р;  1 Р = 2,57976×10−4 Кл/кг. 

Один Рентген (1 Р) – це доза рентгенівського і гамма-випромінювання, яка утворює в 1 см3 (0,001293 г) сухого атмосферного повітря за нормальних умов (температура 0 °С, тиск 1013 гПа (760 мм ртутного стовпа) близько 2 мільярдів пар іонів, що несуть одну електростатичну одиницю заряду кожного знака. При цьому кількість поглинутої енергії становить 88 ерг (енергетичний еквівалент рентгена). Отже, 1 Р = 0,88 рад або 1 рад = 1,14 Р.  -поглинута доза - кількісь енергії іонізуючого випромінювання, яка поглинається одиницею маси опромінюваного середовища. Одиницею вимірювання поглинутої дози в системі SІ є грей (Гр). Грей – поглинута доза опромінення, яка дорівнює енергії 1 джоуль, поглинутій в 1 кг маси середовища: 1 Гр = 1 Дж/кг. Позасистемна (застаріла) одиниця поглинутої дози – рад (rad – radiation absorbet dose). 1 рад = 0,01 Гр = 100 ерг енергії на 1 г маси середовища. (Одиницею дози є грей, названий на честь англійського фізика С. Грея, одного із засновників радіаційної дозиметрії). 

Згідно з нормами радіаційної безпеки НРБ 76/87 введено показник, що характеризує іонізуюче випромінювання — керма. Керма К — це відношення суми початкових кінетичних енергій dK всіх заряджених іонізуючих частинок в елементарному об'ємі речовини, до маси dm речовини в цьому об'ємі: Керму вимірюють тими ж одиницями, що й поглинуту дозу - Грей, рад. 

Біологічний вплив різних видів випромінювання на живі організми є неоднаковим при однаковій поглинутій дозі. Наприклад, за однакової енергії зовнішнє а-випромінювання є значно безпечнішим, ніж рентген- або гамма-випромінювання. Тому вчені ввели спеціальну фізичну величину для характеристики біологічного впливу поглинутої дози — еквівалентну дозу іонізуючого випромінювання.  еквівалентна доза (позначають Н) – доза будь-якого виду іонізуючого випромінювання, яка спричиняє такий же біологічний ефект, як стандартне (еталонне) рентгенівське випромінювання з енергією 200 КеВ. Еквівалентна доза відповідає поглиненій дозі в 1 Дж/кг (для рентгенівського, гамма– і бета–випромінювання).