Види, властивості та одиниці вимірювання іонізуючих випромінювань

Іонізуюче випромінювання — це випромінювання, взаємодія якого з середови­щем призводить до утворення електричних зарядів (іонів) різних знаків. Джерелом іонізуючого випромінювання є природні та штучні радіоактивні речовини та елемен­ти (уран, радій, цезій, стронцій та інші). Джерела іонізуючого випромінювання широко використовуються в атомній енергетиці, медицині (для діагностики та лікування) та в різних галузях промисловості (для дефектоскопії металів, контролю якості звар­них з'єднань, визначення рівня агресивних середовищу замкнутих об'ємах, боротьби з розрядами статичної електрики і т. д.).

Іонізуючі випромінювання поділяються на електромагнітні (фотонні) та кор­пускулярні. До останніх належать випромінювання, що складаються із потоку час­тинок, маса спокою яких не рівна нулю (альфа- і бета-частинок, протонів, нейтронів та ін.). До електромагнітного випромінювання належать гамма- та рентгенівські випромінювання.

Альфа-випромінювання — потік позитивно заряджених частинок (ядер атомів гелію), що рухаються зі швидкістю 20 000 км/с.

Бета-випромінювання — потік електронів та позитронів, Їх швидкість набли­жається до швидкості світла.

Гамма-випромінювання — являють собою короткохвильове електромагнітне випромінювання, яке за своїми властивостями подібне до рентгенівського, однак має значно більшу швидкість (приблизно дорівнює швидкості світла) та енергію.

Іонізуюче випромінювання характеризується двома основними властивостями: здатністю проникати через середовище, що опромінюється та іонізувати повітря і живі клітини організму. Причому обидві ці властивості іонізуючого випромінювання зв'язані між собою оберненою пропорційною залежністю. Найбільшу проникну здатність мають гамма- та рентгенівські випромінювання. Альфа- та бета-частинки, а також інші, що належать до корпускулярного іонізуючого випромінювання швидко втрачають свою енергію на іонізацію, тому в них порівняно низька проникна здатність.

Дія іонізуючого випромінювання оцінюється дозою випромінювання. Розрізня­ють поглинуту, еквівалентну та експозиційну дози.

Поглинута доза D — це відношення середньої енергії dE, що передається випро­мінюванням речовині в деякому елементарному об'ємі, до маси dm в цьому об'ємі:

(2.34)

Одиницею поглинутої дози в системі одиниць CI є грей (Гр), а позасисемною — рад; 1 Гр = І Дж/кг = 100 рад.

Оскільки різні види іонізуючого випромінювання навіть при однакових значен­нях поглинутої дози викликають різний біологічний ефект, введено поняття еквівалент­ної дози H, що визначається як добуток поглинутої дози та коефіцієнта якості даного випромінювання K:

H = D*K_я (2.35)

Коефіцієнт якості показує у скільки разів радіаційна небезпека даного виду випромінювання вище радіаційної небезпеки рентгенівського випромінювання при однаковій поглинутій дозі. В табл. 2.15 наведені значення коефіцієнта якості для деяких видів випромінювання.

Таблиця 2.15 Значення коефіцієнта якості для деяких видів випромінювання

Одиницею еквівалентної дози опромінення в системі CI є зіверт (Зв): 1 Зв - 100 бер. Бер (біологічний еквівалент рада) — позасистемна одиниця H.

Для кількісної оцінки іонізуючої дії рентгенівського та гамма-випромінювання в сухому атмосферному повітрі використовується експозиційна доза, яка являє собою відношення повного заряду іонів одного знаку dQ, що виникають у малому об'ємі повітря, до маси повітря в цьому об'ємі dm:

X = dQ /dm (2.36)

За одиницю експозиційної дози приймають кулон на кілограм (Кл/ кг). Засто­совується також позасистемна одиниця — рентген (Р); 1 P = 2,58 • 10^-4 Кл/кг.

Поглинута, еквівалентна та експозиційна дози за одиницю часу (1 секунду) називаються потужностями відповідних доз.