Експозиційна доза, її потужність, одиниці

Для кількісної характеристики дії іонізуючого випромінювання вводять експозиційну дозу D ₀. (Загальна назва “іонізуюче випромінювання” об’єднує всі види радіоактивного випромінювання, рентгенівське випромінювання та потоки частинок – протонів, нейтронів тощо)

Експозиційна доза визначає величину заряду, що виникає в одиниці маси сухого повітря під дією рентгенівського і g-випромінювання:

D ₀ = . (6.1)

Формула (6.1) є визначенням експозиційної дози, яка характеризує міру іонізації повітря рентгенівськими і g -променями.

У відповідності з формулою (6.1) за одиницю експозиційної дози в системі СІ прийнята така експозиційна доза рентгенівського і g -випромінювань, при якій в результаті повної іонізації 1 кг сухого повітря утворюється заряд в 1 кулон, тобто [ D ₀] = 1 Кл/кг.

Іншою (дуже розповсюдженою, позасистемною) одини­цею експозиційної дози є рентген (Р). Зв’язок між одини­цями експозиційної дози дається таким співвідношенням:

1 Р = 2,58×10^–4 Кл/кг. (6.2)

1 Р – це така експозиційна доза рентгенівського і g‑ випромінювань, яка внаслідок іонізації 1 кг сухого повітря викликає появу електричного заряду в 2,58×10^–4 Кл.

Оскільки кожний додатний іон, що утво­рюється при відриванні одного електрона від нейтраль­ного атому, несе заряд 1,6×10^–19 Кл, то легко підрахувати кількість пар додатних і від’ємних іонів, точніше пар “однозарядний додатний іон + електрон”, що виникають в 1 кг повітря під дією експозиційної дози D ₀ = 1Р.

Ця величина дорівнює 2,58×10^–4/1,6×10^–19 » 1,6×10¹⁵ пар іонів/кг.

Загальна енергія, яка необхідна для утворення 1,6×10¹⁵ пар іонів/кг, дорівнює

W = 5.43×10^–18×1.6×10¹⁵ = 8.69×10^–3 Дж/кг» 5.4×10¹⁶ еВ/кг.

Певним недоліком рентгена як одиниці експозиційної дози є те, що він характеризує:

1) лише рентгенівське і g -випромінювання;

2) іонізаційний ефект тільки у повітрі.

Прийнято вважати, що для тканин організму людини 1 Р експозиційної дози викликає поглинання приблизно 10^–2 Дж на 1 кг біомаси (точніше, 1Р = 9,6×10^–3 Дж/кг).

Потужність експозиційної дозиР ₀ – це експозиційна доза, що віднесена до одиниці часу, тобто

Р ₀ = , (6.3)

або з урахуванням визначення (6.1) маємо

P ₀ = _, (6.4)

де I = q/t – сила струму. Таким чином, потужність експо­зи­ційної дози Р₀ – це

1) заряд, який виникає за 1 с в 1 кг сухого повітря під дією рентгенівського і g-випроміню­вання,

2) сила струму, що виникає в 1 кг сухого повітря внаслідок його іонізації рентгенівським і g-променями.

У відповідності з формулами (6.3) і (6.4) одини­цями потужності експозиційної дози є

[ P ₀] = (в системі СІ), тобто ампер на кілограм

[ P ] = P/c, P/хв, Р/год (позасистемні одиниці), рентген за секунду (хвилину, годину).