Базовые дозиметрические величины

Базовые дозиметрические величины

Мерой взаимодействия ионизирующих излучений с веществом являются базовые дозиметрические единицы. К ним относятся флюенс ионизирующих частиц, полная линейная передача энергии, керма, экспозиционная доза, поглощенная доза.

Флюенс ионизирующих частиц - отношение ионизирующих частиц, проникающих в элементарную сферу, к площади центрального сечения этой сферы. Указанная величина является количественной характеристикой поля излучения. Она определяется следующим образом. Поместим в поле излучения абсолютно прозрачную пробную сферу с площадью сечения, равной dS. Подсчитаем число dN частиц, которые пересекут поверхность и попадут внутрь сферы. Флюенс частиц определяется как отношение числа проникающих в сферу частиц dN к площади поперечного сечения сферы dS: Ф = dN / dS. Размерность флюенса частиц: частица/см2.

Линейная передача энергии (ЛПЭ) - LET - linear energy transfer - полная средняя энергия частиц, потерянная заряженной частицей во всех столкновениях с электронами и поглощенная веществом. Единица ее измерения - Дж/м. В качестве внесистемной единицы используют электронвольт на микрометр (эВ/мкм) воды. При этом имеет место соотношение: 1 эВ/мкм = 0,16 Дж/м.

Легкие заряженные частицы - электроны и позитроны - являются излучением с низкой ЛПЭ, тяжелые частицы - протоны, α-частицы, ядра отдачи и др. - с высокой ЛПЭ. Этот показатель не применяется для характеристики косвенно ионизирующего излучения, но, учитывая вторичный ионизационный эффект этих излучений, γ- и рентгеновское излучения характеризуют как излучения с малой ЛПЭ, а потоки нейтронов - как излучение с большой ЛПЭ.

Керма является величиной, отражающей взаимодействие поля косвенно ионизирующего излучения с веществом [kinetic energy released in material (kerma)]. Она определяется как отношение среднего значения суммы начальных кинетических энергий всех заряженных ионизирующих частиц (электронов, позитронов, протонов, α-частиц и др.), образовавшихся под действием ионизирующего излучения в элементарном объеме вещества, к массе вещества в этом объеме. Единица измерения кермы - Дж/кг - называется грей (Гр) (по имени английского физика Л. Грея).

Экспозиционная доза (первая количественная мера ионизирующего излучения) характеризует взаимодействие поля фотонного излучения с воздухом. Она пропорциональна энергии фотонов, затраченной на ионизацию молекул воздуха, и равна отношению средней величины суммарного заряда всех ионов одного знака, созданных в воздухе, к массе объема воздуха, в которой освобожденные фотонами электроны и позитроны полностью остановились. Единица экспозиционной дозы - кулон/килограмм (Кл/кг). Внесистемная единица экспозиционной дозы - рентген (Р).

1Р = 2,58?10-4 Кл/кг и соответствует образованию 2,08?109 пар ионов в 1 см3 воздуха при нормальных условиях.

Учитывая среднюю энергию ионизации воздуха, равную 33,85 эВ, энергетический эквивалент кулона на килограмм равен

1 Кл/кг = 33,85 Дж/кг.

Экспозиционная доза является аналогом кермы фотонов в воздухе. Соотношение между кермой в воздухе и экспозиционной дозой:

8,7?10-3 Гр = 1 Р.

Степень, глубина и форма лучевых поражений, развивающихся среди биообъектов при воздействии на них ионизирующего излу- чения, в первую очередь зависят от величины поглощенной энергии излучения. Для характеристики этого показателя используют понятие «поглощенная доза», т.е. энергия излучения, поглощенная в единице массы облучаемого вещества. За единицу поглощенной дозы излучения принимают джоуль на килограмм (Дж/кг) (см. понятие «керма») - грей. В радиобиологии и радиационной гигиене ранее широкое применение получила внесистемная единица поглощенной дозы - рад:

1 рад = 1?10-2 Гр = 100 эрг/г.

В практике радиационной защиты используют понятие «мощность дозы» - отношение приращения дозы dD за интервал времени dt: dD/dt (Гр-с-1).

Мощность дозы γ-излучения можно определить, если известна постоянная G мощности воздушной кермы радионуклида. Она выражается через мощность поглощенной дозы в воздухе, создаваемой γ-излучением точечного изотропного источника активностью 1 Бк на расстоянии 1 м от него (без начальной фильтрации). Единица ее измерения - аГр*м2/(с*Бк).

При расчете защиты часто используют внесистемный показатель - «γ-постоянную (К)» любого излучающего изотопа, ее размерность - Р*см2/(мКи*ч). Ниже представлено соотношение кермы-постоянной и γ-постоянной: G [аГр*м2/(с*Бк)] - 6,55 ? К [Р*см2/(мКи*ч)].

В табл. 1 представлены основные единицы измерения, используемые для характеристики радиоактивности химических элемен- тов и полей ионизирующих излучений.

Таблица 1. Основные единицы измерения, используемые для характеристики радиоактивности химических элементов и полей ионизирующих из- лучений

Контрольные вопросы

1. Какие виды ионизирующих излучений Вы знаете?

2. Дайте характеристику α-распаду.

3. Какие виды β-излучения Вы знаете?

4. Дайте характеристику К-захвату.

5. Какие процессы происходят при термоядерных реакциях?

6. Опишите виды взаимодействия γ-излучения с веществом.

7. Опишите виды взаимодействия β-излучения с веществом.

8. Опишите виды взаимодействия нейтронов с веществом.

9. Сформулируйте закон радиоактивного распада.

10. Каковы единицы радиоактивного распада, единицы дозы излучения? Сформулируйте их понятия.

YAmedik.org