1.2. Дозиметрические величины и их единицы
Для количественной оценки воздействия ионизирующего излучения на облучаемый объект в дозиметрии введено понятие дозы.
Доза излучения – мера воздействия излучения на вещество. Предмет дозиметрии – измерения и расчеты доз.
Экспозиционная доза. В качестве характеристики воздействия фотонного излучения с энергией от 5 кэВ до 3 МэВ на окружающую среду используют экспозиционную дозу Х.
Экспозиционная доза Х фотонного излучения – это отношение суммарного заряда dQ всех ионов одного знака, образованных в сухом атмосферном воздухе (при полном торможении вторичных электронов и позитронов) в элементарном объеме dV, к массе воздуха dm в этом объеме:
.
(6.4)
В СИ экспозиционная доза измеряется в кулонах на килограмм (Кл/кг), а внесистемная единица рентген (Р). Рентген – это доза фотонного излучения, при какой в 1 см3 сухого атмосферного воздуха в результате ионизации при нормальных условиях (температура 0С, давление 101,3 кПа или 760 мм рт. ст.) образуется заряд q, равный 3,34 1010 Кл каждого знака, что соответствует образованию 2,08 109 пар ионов. Так как 1 см3 воздуха имеет массу 1,29 106 кг, то
1 Р = 3,34 1010 / 1,29 106 = 2,58 104 Кл/кг.
Таким образом, 1 Р = 2,58 104 Кл/кг;
1 Кл/кг = 3,88 103 Р.
Дольные единицы: 1 мкР = 106 Р и 1 мР = 103 Р.
В условиях лучевого равновесия заряженных частиц экс-позиционной дозе 1 Кл/кг соответствует поглощенная доза 33,8 Гр в воздухе и 36,9 Гр в биологической ткани.
Дозе в 1 Р соответствует поглощенная доза 0,87 рад в воздухе или 0,96 рад в биологической ткани. Поэтому в тканях с погрешностью до 5% экспозиционную дозу в рентгенах и поглощенную дозу в радах можно считать одинаковыми.
Мощность
экспозиционной дозы
(МЭД) фотонного излучения
это отношение приращения экспозиционной
дозы dХ за
интервал времени dt
к этому
интервалу времени:
=
.
(6.5)
Единицей мощности экспозиционной дозы является 1 Кл/(кгс) или 1 А/кг (А ампер). Чаще употребляются дольные единицы, например, мкА/кг в СИ и внесистемные 1 Р/ч или 1 мкР/ч.
На территории Беларуси до аварии на Чернобыльской АЭС мощность экспозиционной дозы (естественный радиационный фон) в различных районах составляла от 2 до 12 мкР/ч (0,02–0,12 мкЗв/ч). В настоящее время в некоторых населенных пунктах, находящихся на загрязненных радионуклидами территориях, значения МЭД имеют повышенные значения.
Поглощенная доза. Экспозиционная доза количественно характеризует облучение воздуха и лишь косвенное – об облучении других материальных тел. Воздействие на эти тела оказывает только та часть излучения, которая в них поглощается.
Поглощенная
доза излучения
D
это отношение средней энергии
,
переданной
ионизирующим излучением веществу в
элементарном объеме, к массе dm
вещества в этом же объеме
D
=
/ dm.
(6.6)
Эта величина позволяет количественно оценить воздействие различных видов излучений в любой среде. В СИ поглощенную дозу излучения измеряют в греях (Гр). Один грей соответствует поглощенной дозе излучения при которой веществу массой 1 кг передается энергия ионизирующего излучения, равная 1 Дж (1 Гр = 1 Дж/кг).
Внесистемная единица поглощенной дозы рад. Один рад соответствует поглощеной дозе излучения, при которой веществу массой 1 г передается энергия ионизирующего излучения равная 100 эрг (1 эрг = 107 Дж).
Таким образом, 1 рад = 100 эрг/г = 1 102 Дж/кг = 1 сГр;
1 Гр = 100 рад.
Дольные единицы: мкГр, мГр, мкрад, мрад.
Скорость
нарастания облучения вещества
характеризуется мощностью поглощенной
дозы
.
Мощность
поглощенной дозы
– отношение приращения поглощенной
дозы dD за
интервал времени dt
к этому интервалу:
=
.
(6.7)
Мощность поглощенной дозы в СИ измеряется в греях в секунду (1 Гр/c = 1 Дж/(кг с), а внесистемная единица 1 рад/c.
Эквивалентная доза. Из-за разной ионизирующей способности альфа-, бета- и гамма-излучения даже при одной и той же поглощенной дозе оказывают разное поражающее биологическое действие. Различие в величине радиационного воздействия можно учесть, приписав каждому виду излучения свой взвешивающий коэффициент излучения WR (табл. 6.1).
Таблица 6.1