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 0°С, давление 101,3 кПа или 760 мм рт. ст.) образуется заряд q, равный 3,34 × 10-10 Кл каждого знака, что соответствует образованию 2,08 × 109 пар ионов. Так как 1 см3 воздуха имеет массу 1,29 × 10-6 кг, то

1 Р = 3,34 × 10-10 / 1,29 × 10-6 = 2,58 × 10-4 Кл/кг.

Таким образом, 1 Р = 2,58 × 10-4 Кл/кг;

1 Кл/кг = 3,88 × 103 Р.

Дольные единицы: 1 мкР = 10-6 Р и 1 мР = 10-3 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 за интервал времени dt к этому интервалу времени:

= . (6.5)

Единицей мощности экспозиционной дозы является 1 Кл/(кг×с) 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 = 10-7 Дж).

Таким образом, 1 рад = 100 эрг/г = 1 × 10-2 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 излученияW R (табл. 6.1).

Таблица 6.1

Взвешивающие коэффициенты W R для отдельных видов
ионизирующего излучения

Вид излучения W R
Рентгеновское и g-излучение (любых энергий)  
Бета-излучение (электроны, позитроны)  
Нейтроны с энергией:  
менее 10 кэВ  
от 10 кэВ до 100 кэВ  
от 100 кэВ до 2 МэВ  
от 2 МэВ до 20 МэВ  
более 20 МэВ  
Протоны с энергией более 2 МэВ  
Альфа-частицы, осколки деления, тяжелые ядра  

 

Из табл. 6.1 видно, что g-кванты и электроны поражают органическую ткань одинаково и для них взвешивающий коэффициент W R = 1, а для a-частиц W R = 20.

Таким образом, взвешивающий коэффициент (коэффициент качества излучения)W R излучения характеризует степень разрушительного воздействия на биологический объект и показывает, во сколько раз данный вид излучения более опасен, чем фотонное излучение при одинаковой поглощенной дозе D.

Для оценки степени радиационной опасности воздействия ионизирующего излучения, когда облучение равномерно по всем тканям организма применяют понятие эквивалентной дозы.

Эквивалентная доза НТ ,R определяется как произведение средней поглощенной дозы DТ ,R в органе или в ткани Т на соответствующий взвешивающий коэффициент для данного вида излучения W R

НТ ,R = W R DТ ,R.(6.8)

Единицей эквивалентной дозы в СИ является зиверт (Зв). На практике чаще используются дольные единицы: 1 мЗв = 10–3 Зв; 1 мкЗв = 10–6 Зв.

В соответствии с формулой (6.8) для ионизирующего излучения со взвешивающим коэффициентом равным единице W R= 1

1 Зв = 1 Гр = 1 Дж/кг.

В качестве внесистемной единицы эквивалентной дозы применяется бэр (биологический эквивалент рада):

1 Зв = 100 бэр; 1 бэр = 0,01 Зв = 1 сЗв; 1 мЗв = 0,1 бэр.

При воздействии различных видов излучения с различными взвешивающими коэффициентами эквивалентная доза НТ определяется как сумма эквивалентных доз НТ ,R для этих видов излучения:

НТ = . (6.9)

Мощность эквивалентной дозы - отношение приращения эквивалентной дозы Т за промежуток времени dt к этому времени:

= . (6.10)

Единица мощности эквивалентной дозы в системе СИ - Зв/с или Зв/ч. Внесистемная единица - бэр/с или бэр/ч.

Эквивалентная доза рассчитывается для какой-то условной усредненной ткани тела человека. Связь между системными и внесистемными единицами приведена в табл. 6.2.

Таблица 6.2



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2017-12-12 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: