Поглинена доза, її потужність, одиниці

Дія на речовину обумовлена не всім падаючим на нього іонізуючим випромінюванням, а тільки тією його частиною, що взаємодіє з атомами і молекулами речовини і при цьому поглинається. Тому основною величиною, що характеризує дію на речовину іонізуючого випромінювання (причому всіх його типів), є енергія випромінювання, що поглинається одиницею маси за час опромінення. Ця величина називається поглиненою дозою D_п і визначається формулою

D_п = . (6.5)

За з цим визначенням одиницею поглиненої дози в системі СІ є [ D_n ] = 1 Дж/кг, тобто така поглинена доза випромінювання, при якій в 1 кг маси опроміненої речовини поглинається 1 Дж енергії будь-якого іонізуючого ви­про­міню­вання. Іншою назвою цієї одиниці є Грей (Гр), тобто 1 Гр = 1 Дж/кг.

Використовується ще й позасистемна одиниця поглине­ної дози іонізаційного випромінювання, яка називається рад (це є абревіатура англомовного терміну “radiation absorbed dose” – доза поглиненої радіації). Рад є поглинена доза будь-якого виду іонізуючого випромінювання, при якій в 1 кг речовини поглинається 0,01 Дж енергії. Це означає, що 1 Рад = 0,01 Гр.

Між поглиненою дозою D_п і експозиційною дозою D ₀ існує пропорційний зв’язок

D_п = f D ₀,(6.6)

де f – перехідний коефіцієнт, що залежить від атомного номеру і густини опроміненої речовини, а також від енергії іонізуючого випромінювання. Чисельне значення коефіцієн­ту f знаходиться звичайно дослідним шляхом.

Наведемо деякі значення коефіцієнту f. Оскільки, як зазначалося вище, 1 рентгену експозиційної дози відповідає поглинання 8,69 мДж енергії рентгенівського і g -випро­мінювання в 1 кг сухого повітря, то експозиційна доза D ₀ = 1 P викликає в повітрі поглинену дозу, яка рівна

D_п =

Звідси маємо D_п (рад) = 0,869 D ₀(P), тобто для повітря f = 0,869. Для води і біологічних рідин (кров, лімфа), а також для м’яких тканин організму людини експозиційна доза D ₀ = 1 P викликає поглинання 9,6×10^–3 Дж/кг g -випромінювання. Тому для цих середовищ

D_п = рад,

а перехідний коефіцієнт дорівнює f = 0,96» 1.

Таким чином, для досить широкого класу середовищ можна вважати, що експозиційній дозі, виміряній в рентге­нах, відповідає поглинена доза в радах. Але є і виключення з цього правила: так, наприклад, для кісткових тканин коефіцієнт f змінюється в межах від 2 до 5 (менші значення відповідають більшим енергіям g -фотонів).

Дія іонізуючого випромінювання на речовину, в особ­ли­вості на тканини організмів людей і тварин, суттєво зале­жить не тільки від загальної дози поглиненого випромі­ню­вання, але й від швидкості, з якою ця доза змінювалася, тобто похідної dD_п / dt від поглиненої дози по часу. Зрозу­міло, що ця похідна визначає потужністьР_п поглиненої дози. При досить рівномірній дії іонізуючого випроміню­вання на речовину потужність поглиненої дози Р_п визначається відношенням величини поглиненої дози D_п до проміжку часу t, протягом якого діяло іонізаційне випромінювання:

P_п = . (6.7)

У відповідності з формулами (6.5) і (6.7) одиниця­ми потужності поглиненої дози є

[ P_п ] = (в системі СІ), тобто грей за секунду (ватт на кілограм)

[ P_п ] = (позасистемні одиниці), рад за секунду (хвилину, годину).