6

Лекция 15 Дозиметрические величины облучения

1. Основные дозиметрические величины. Единицы величин

2. Взаимодействие ионизирующего излучения с веществом.

ИИ, распространяясь в воздухе, в различных веществах, биологической ткани живых организмов, вызывает возбуждение атомов и молекул, часто их ионизацию, а иногда и разрушение.

Для установления закономерностей воздействия распространения и поглощения ИИ в среде, в том числе и в биологической ткани, введены следующие основные характеристики:

-экспозиционная доза фотонного излучения и ее мощность;

-поглощенная доза и ее мощность;

-керма;

-эквивалентная доза и ее мощность;

- эффективная доза;

-полувековая эквивалентная доза;

-коллективная эквивалентная доза и др.

Дозой облучения называется часть радиационного излучения, которая расходуется на ионизацию и возбуждение атомов и молекул любого облученного объекта.

В зависимости от места нахождения источника облучения различают внешние и внутреннее облучение.

Внешнее облучение имеет место, если источник излучения находится вне облучаемого объекта.

Внутреннее облучение имеет место, если источник излучения находится внутри облучаемого объекта.

Источники излучения могут быть как точечные, так и распределены на поверхности, в объеме или в массе вещества.

Связь между источником излучения, поля, дозы и радиобиологического эффекта показана на рис. 1.14

Экспозиционная доза фотонного излучения

Экспозиционная доза фотонного (рентгеновского и гамма-) излучения характеризует их способность создавать в воздухе заряженные частицы.

Выражается отношение суммарного электрического заряда ионов одного знака dQ, образованного излучением в некотором объеме воздуха к массе dm в этом объеме:

X = dQ/dm

Единица этой величины в СИ Кулон/кг, внесистемная единица – Рентген. На практике используются дробные единицы мкР, мР.

Доза в 1 Р накапливается за 1 час на расстоянии 1 м от источника радия массой 1 г, т.е. активностью в 1 Ки.

1 Рентген – это доза фотонного излучения, при прохождении которого через 1,29 ^.10^-6 кг (1 см³) воздуха при температуре 273 К давлении 100 кПа. В результате завершения всех ионизационных процессов, вызванных этим излучением, образуется заряд, равный 3,34^.10^{9 пар ионов.}

1Р = 2,58^.10^-4Кл/кг; 1Кл/кг = 3,867^.10³ Р.

Поскольку экспозиционная доза накапливается во времени, на практике используется понятие «мощность экспозиционной дозы»

Мощность экспозиционной дозы – отношение приращения экспозиционной дозы dX за интервал времени dt к этому интервалу:

Х^• = dX/dt

Единицы величины А/кг. Мощность дозы, измеренная на высоте 70-100 см относительно земли, часто называют уровнем радиации.

Поглощенная доза

После открытия бета- и альфа-излучения экспозиционная доза для оценки этих излучений оказалась непригодной, т.к. в различных облучаемых веществах и в биологической ткани она различна.

Поэтому была предложена универсальная характеристика – поглощенная доза.

Поглощенная доза – количество энергии Е, переданное веществу ИИ любого вида в пересчете на единицу массы m любого вещества.

Другими словами, поглощенная доза (Д) - это отношение энергии dE, которая передана веществу ИИ в элементарном объеме, к массе dm вещества в этом объеме:

D = dE/dm, [D] = Дж/кг

1 Дж/кг = 1 Грей. Внесистемная единица – рад (радиационная адсорбционная доза)

1 Грей = 100 рад. Используются также дробные единицы мГр, мкГр или мрад, мкрад.

В определение поглощенной дозы входит понятие средней энергии, переданной веществу в определенном объеме, т.к. определить точное значение энергии, преданной веществу не возможно. Поэтому путем неоднократных измерений получают среднее значение этой величины.

Доза в органе или биологической ткани (D_T) – средняя поглощенная доза:

D_T = E_T/m_T,

где E_T – полная энергия, преданная ИИ ткани или органу;

m_T – масса органа или ткани.

При облучении вещества поглощенная доза нарастает. Скорость нарастания дозы характеризуется мощностью поглощенной дозы.

Мощность поглощенной дозы ИИ – отношение приращения поглощенной дозы излучения dD за интервал времени dt к этому интервалу:

D = P = dD/dt/

Единицы величины дозы: рад/с, Гр/с, рад/ч, Гр/ч и т. д.

Мощность поглощенной дозы в ряде случаев можно рассматривать как величину постоянную в небольшом интервале времени, в значительном временном интервале это экспонента и ее можно считать, что:

P = const, P = P₀e^-0,693/T = P₀/2^t/T.

Керма – аббревиатура английских слов в переводе обозначает «кинетическая энергия ослабления в материале». Это отношение суммы первоначальных кинетических энергий dE_k всех заряженных частиц, образованных косвенно ИИ в элементарном объеме, к массе dm вещества в этом объеме:

K = dE_k/dm.

Единицы величины: Грей или рад.