Дозовые характеристики ионизирующих излучений

Мерой воздействия ионизирующего излучения на человека является доза. Различают следующие виды доз: экспозиционная, керма, поглощенная, эквивалентная, эффективная.

Экспозиционная доза Х – это отношение суммарного заряда dQ всех ионов одного знака, созданных в сухом воздухе, когда все электроны и позитроны, освобожденные фотонами в элементарном объеме воздуха с массой dm, полностью остановились в воздухе, к массе воздуха в этом объеме:

Х = dQ/dm

(5.4)

Единицы измерения: Кл/кг; рентген: 1Р = 2,58×10^-4 Кл/кг; 1Кл/кг = 3876 Р.

Понятием экспозиционной дозы желательно пользоваться для фотонного излучения в воздухе, при энергии фотонов до 3 Мэв.

В настоящее время (с 1.01.1990г.) использование экспозиционной дозы не рекомендуется. Это связано с тем, что экспозиционная доза была введена только для фотонного излучения, поэтому она не может использоваться в полях смешанного излучения разных видов.

Керма. Для оценки воздействия на среду косвенно ионизирующих излучений всех видов используют понятие «керма» (kerma – аббревиатура от английских слов kinetic energy released in material).

Керма К – это отношение суммы первоначальных кинетических энергий dW_K всех заряженных ионизирующих частиц, образованных под действием косвенно ионизирующего излучения в элементарном объеме вещества к массе dm вещества в этом объеме:

К = dWK / dm

(5.5)

Керма удобна тем, что она применима как для фотонов, так и для нейтронов в любом диапазоне доз и энергий излучения.

Единицы измерения: грей. 1 Гр = 1 Дж/кг.

Поглощенная доза ионизирующего излучения D – это отношение средней энергии dŴ, переданной ионизирующим излучением веществу в элементарном объеме, к массе dm вещества в этом объеме:

D = dŴ / dm

(5.6)

То есть поглощенная доза - это отношение энергии поглощенной веществом, к массе этого вещества. Единицы измерения: грей. 1 Гр = 1 Дж/кг = 100 рад.

Между экспозиционной и поглощенной дозами существует определенная связь, так для образования пары ионов в воздухе при нормальных условиях необходимо затратить в среднем 34 эВ. Знание этого факта позволяет установить связь между ЭД и ПД: 1 Р = 0,01 Гр.

Эквивалентная доза Н_Т,R – это поглощенная доза в органе или ткани, умноженная на соответствующий взвешивающий коэффициент для данного вида излучения, W_R.

НТ,R = WR. × DT,R

(5.7)

где D_T,R средняя поглощенная доза в органе или ткани Т,

а W_R – взвешивающий коэффициент для излучения R.

— для λ-квантов и β-частиц любых энергий W_R = 1;

— для нейтронов W_R от 5 до 10;

— для α-частиц W_R = 20.

В системе СИ эквивалентная доза измеряется в зивертах. Внесистемной единицей эквивалентной дозы является 1 бэр.

1 Зв = 100 бэр или 1бэр = 0,01 Зв.

Разные органы или тканиимеют разные чувствительности к излучению. Поэтому для случаев неравномерного облучения разных органов или тканей тела человека введено понятие эффективной дозы.

Эффективная доза Е – сумма произведений эквивалентных доз в органах и тканях человека Н_Т на взвешивающие коэффициенты для этих органов и тканей W_T.

(5.8)

где Н_Т - эквивалентная доза в органе или ткани Т;

W_T – взвешивающий коэффициент для органа или ткани Т. Сумма всех коэффициентов W_T равна единице.

Единицы измерения эффективной дозы – зиверт.

Wт имеет следующие значения: половые железы - 0,2; костный мозг - 0,12; кишечник - 0,12, желудок - 0,12, легкие - 0,12; мочевой пузырь - 0,05, молочные железы - 0,05, печень - 0,05, пищевод - 0,05, щитовидная железа - 0,05; кожа - 0,01; кости - 0,01; остальные органы - 0,05.

Эффективная коллективная доза( S ) это эффективная доза, полученная группой людей от какого-либо источника радиации.. Она равна сумме индивидуальных эффективных доз. Единица измерения эффективной коллективной дозы – человеко-зиверт (чел-Зв), внесистемная – человеко-бэр (чел-бэр ):

(5.9)

n – число людей.

Мощность дозы (уровень радиации) – это отношение приращения дозы за интервал времени dt к величине этого интервала.

Мощность экспозиционной дозы: [Р/час ]

Мощность кермы: [Гр/час]

Мощность поглощенной дозы [Гр/час]

Мощность эквивалентной дозы [Зв/час]

Мощность эффективной дозы Ê = dE/dt [Зв/час]