Основные дозиметрические величины (ед. измерения). Поглощенная доза.

Мера воздействия ионизирующего излучения на вещество определяется рядом величин, к которым относятся: экспозиционная доза X; поглощенная доза D; эквивалентная доза Н; эффективная эквивалентная доза Не и некоторые другие.

Экспозиционная доза определяет ионизационную способность рентгеновского и γ-излучения и выражает энергию излучения, преобразованную в кинетическую энергию заряженных частиц в единице массы атмосферноговоздуха.

Экспозиционная доза Х есть отношение суммарного заряда dQ всех ионов одного знака в элементарном объеме воздуха к массе dm воздуха в этом объеме:

x=dm/dQ (4.1)

Единица экспозиционной дозы в системе СИ - кулон на килограмм (Кл/кг). Он равен экспозиционной дозе, при которой в воздухе массой 1 кг произведены ионы, несущие электрический заряд 1Кл каждого знака.

Внесистемной единицей является рентген (Р).

Рентген — это такая доза излучения, при которой корпускулярная эмиссия, возникающая в 1 см³ воздуха, создает ионы, несущие заряд в одну электростатическую единицу количества электричества каждого знака.

1 Кл/кг = 3876 Р,

1 Р = 2,58∙10^–4 Кл/кг.

 

Поглощенная доза дает количественную оценку действия любого вида ионизирующего излучения в любом облученном веществе. Она показывает, какое количество энергии излучения поглощено в единице массы облучаемого вещества. Если в результате воздействия на вещество массой dm поглощается энергия ионизирующего излучения dE, то поглощенная доза определяется выражением

D=dE/dm (4.2)

За единицу поглощенной дозы в системе СИ принят Грей (Гр). Это такая доза, при которой массе 1 кг передается энергия ионизирующего излучения 1Дж. 1 Гр = 1 Дж/кг. Внесистемной единицей поглощенной дозы является рад - энергия в 100, поглощенная 1 г вещества. 1 Гр=100 рад.

Эквивалентная доза вводится для оценки радиационной опасности облучения человека от разных видов излучения. Особенности радиационного эффекта в биологической ткани в зависимости от вида ионизирующего излучения при одной и той же поглощенной дозе D учитываются усредненным коэффициентом качества K. Это дает возможность эквивалентную дозу Н оценить выражением

H = K * D. (4.3)

Коэффициент качества дает количественную оценку биологического действия каждого вида излучения, которая зависит от его ионизирующей способности.

Для излучений, K которых равны единице, Н = D. За единицу эквивалентной дозы в системе СИ принят зиверт (Зв). Зиверт равен такой эквивалентной дозе, при которой произведение поглощенной дозы на среднийкоэффициент качества составляет 1 Дж/кг в биологической ткани стандартного состава.

Из этого определения следует, что

1Зв = 1/K Гр. (4.4)

Из выражения (4.4) видно, что эквивалентная доза 1 Зв реализуется при поглощенной дозе 1 Гр только при воздействии на биологическую ткань таких излучений, для которых К = 1. Для излучений с К> 1 эквивалентная доза 1 Зв достигается при поглощенной дозе, меньшей 1 Гр. Так, например, при действии на биологическую ткань α-излучения эквивалентная доза 1 Зв реализуется при поглощенной дозе всего лишь 0,05 Гр. На практике используется внесистемная единица эквивалентной дозы - бэр (биологический эквивалент рада).

1Зв = 100 бэр.

Эффективная эквивалентная доза вводится для того, чтобы оценить опасность для всего организма облучения отдельных органов и тканей, которые имеют неодинаковую восприимчивость к ионизирующим излучениям. Эффективная эквивалентная доза облучения определяется соотношением

He= ∑H_iW_i, (4.5)

где Hi - среднее значение эквивалентной дозы облучения i-го органа человека;

Wi - взвешенный коэффициент, равный отношению риска облучения данного органа (ткани) к суммарному риску при облучении всего тела.

Взвешенные коэффициенты или коэффициенты радиационного риска, позволяют выровнять риск облучения вне зависимости от того, облучается всё тело равномерно или неравномерно. Значения Wi приведены в табл. 4.2.

Сумма взвешенных коэффициентов для всего организма

W1+W2+... +Wn = 1.

Расчет эффективной эквивалентной дозы облучения особенно важен прилучевой терапии отдельных органов. Например, облучение щитовидной железы дозой 1 Зв приводит к тому же поражению организма, что и при облучении дозой 0,03 Зв всего тела.

При возможном облучении группы людей также необходимо определять меру ожидаемого эффекта облучения. Для этой цели используется понятие коллективной эквивалентной дозы (Hs) - это сумма индивидуальных эквивалентных доз Hi у данной группы людей:

Hs=∑H_iW_i

где Ni - число лиц среди данного контингента, получивших эквивалентную дозу Hi.

Единица измерения коллективной эквивалентной дозы в системе СИ – чел*Зв, внесистемная единица- чел.*бэр.

Важной характеристикой ионизирующих излучений является мощность дозы P, которая показывает, какую дозу облучения получает среда за единицу времени, т.е. скорость изменения дозы. Она оценивается формулой

P =dD/dt. (4.7)

Для поглощенной дозы единицей этой величины являются Гр/с и рад/с, для эквивалентной дозы - Зв/с и бэр/с, экспозиционной дозы - А/кг (ампер на килограмм). Внесистемными единицами экспозиционной мощности дозы служат Р/с, Р/мин и Р/ч.