Дозовые характеристики поля ионизирующих излучений

Характеристики поля ИИ: дозы и мощности доз.

Ионизирующие излучения, воздействуя на окружающую среду, вы­зывают определенный радиационный эффект облучения. Исторически первым был обнаружен и измерен ионизационный эффект излучения в воздухе и назван экспозиционной дозой (иногда - дозой излучения).

Экспозиционная доза (X) - количественная характеристика поля ионизирующего излучения, характеризующая его ионизирующие возмож­ности. Единицей экспозиционной дозы является рентген (Р). При воздей­ствии излучения на воздух доза в 1 Р обуславливает образование в 1 см³ сухого воздуха при атмосферном давлении и температуре +18°С ионов, несущих суммарный заряд в 1 электростатическую единицу каждого знака, что соответствует 2, 083-10⁹ пар ионов. Рентген является внесис­темной единицей (Некоторые авторы счйтают, что в системе СИ рентгену соответствует составная единица кулон/кг, т.е. 1 кулон/кг = 3876 Р.).

В практической дозиметрии применяется удобное правило; доза в 1 Р накапливается за 1 час на расстоянии 1 м от источника радия мас­сой 1 г, т.е. имеющего активность ~ 1 Ки.

Другой характеристикой взаимодействия ионизирующего излуче­ния с облучаемым объектом явилась поглощенная объектом энергия, на­званная поглощенной дозой (иногда - дозой облучения).

Поглощенная доза (D) - количество энергии излучения, поглощен­ное единицей массы облучаемого тела. В системе СИ единица погло­щенной дозы - грей (Гр). Грей равен дозе облучения, при которой веще­ству массой 1 кг передается энергия, равная 1 Дж, т.е. 1 Гр = 1 Дж/кг. Внесистемной единицей поглощенной дозы является рад (Аббревиатура «рад» является транскрипцией с англ. " radiation absorbed doze", т.е. «поглощённая доза облучения».): 1 рад = 100 эрг/г или 1 Гр = 100 рад, т.е. D_(Гр) = 0, 01D(_paд).

Для биологической ткани в поле рентгеновского или γ -излучения поглощенная доза 1 рад примерно соответствует экспозиционной дозе 1 Р:

1Р ≈ 1 рад (точно: 1Р = 0, 93 рад), т.е. можно принять, что для γ - излучения

Следует учитывать, что в поле излучения между источником и облучаемым объектом может находиться экран, ослабляющий энергию, достигающую объект. В таком случае связь между экспозиционной и поглощенной дозами будет:

Между поглощенной дозой определенного вида ионизирующего излучения и вызванным ею радиационным эффектом существует прямая зависимость: чем больше поглощенная доза, тем больше радиационный эффект. Примером может служить почернение фотопленки в поле R- или γ - излучения: чем больше доза, тем интенсивнее почернение фото­слоя.

Обнаружено, что на биологические объекты равные поглощенные дозы ионизирующих излучений различных видов оказывают разное воз­действие, что приводит к разным радиационным эффектам. Для учета таких эффектов, производимых одинаковой поглощенной дозой разных видов ионизирующих излучений, медицина ввела понятие эквивалентной дозы (Н) и взвешивающих коэффициентов (Wr), для каждого излучения (r):

Следует сказать, что медицину часто интересуют более детальные радиобиологические эффекты, проявляющиеся в отдельных частях тела человека, в его органах или тканях.

Известно, что одни из них более радиочувствительны, чем дру­гие. Например, при одинаковой эквивалентной дозе облучения возникно­вение рака в легких более вероятно, чем в щитовидной железе, а облу­чение гонад особенно опасно из-за риска генетических повреждений.

Поэтому для учета меры риска от последствий облучения отдель­ных органов человека было введено понятие эффективной дозы (E_m), которая определяется как произведение эквивалентной дозы в органе (Н_т) на взвешивающий коэффициент данного органа (W_m) (см. рис.9):

Единицей измерения эффектив­ной дозы также является зиверт.

Таким образом, можно конста­тировать, что экспозиционная и по­глощенная дозы могут определяться путем измерения определенных пара­метров среды и облучаемого тела, тогда как эквивалентная и эффектив­ная дозы определяются с учетом до­полнительных коэффициентов как их функции.

Второй группой параметров, характеризующих поле ионизирую­щих излучений, являются мощности экспозиционной и поглощенной доз (мощности эквивалентной и эффективной доз на практике не использу­ются).

Мощность дозы в момент t это отношение приращения дозы dX, dD за интервал времени dt к этому интервалу:

Размерность мощности экспозиционной дозы - [Р/час], а погло­щенной - [Гр/с], или внесистемная величина- [рад/час].

Мощности доз могут быть постоянными или изменяться во вре­мени по определенному закону, поэтому дозы могут вычисляться обыч­ным интегрированием