Критерии и единицы измерения ионизирующих излучений

Результат воздействия ионизирующих излучений на облучаемые объекты определяется количеством поглощенной энергии, приходящейся на единицу массы облучаемого вещества, и выражается поглощенной дозой:

 

D= ,

 

где - средняя энергия, переданная ионизирующим излучением веществу, находящемуся в элементарном объеме, dm - масса вещества в этом элементарном объеме. Поглощенная доза является основной дозиметрической величиной:

В системе СИ за единицу поглощенной дозы ионизирующих излучений принят грей (Гр): 1 Гр = Дж/кг. Внесистемной единицей поглощенной дозы, которую часто используют на практике, является рад (радиоактивная адсорбированная доза): 1 рад= 0,01 Гр = 100 эрг/г.

Поглощенная доза, отнесенная к единице времени, называется мощностью поглощенной дозы:

 

D= , которая измеряется в Гр/с, Гр/ч, рад/с, рад/ч.

Для характеристики дозы излучения по эффекту ионизации воздуха может использоваться так называемая экспозиционная доза, выражаемая энергией гамма- или рентгеновского излучения, затрачиваемой на ионизацию единицы массы сухого воздуха при температуре 0ºС и давлении 760 мм рт.ст. (101,37 кПа):

 

X= ,

 

где dQ – энергия, переданная фотонным излучением элементарному объему воздуха, dm - масса воздуха в этом элементарном объеме.

За единицу экспозиционной дозы в системе СИ принят кулон/кг (Кл/кг). Внесистемная единица равна 1 рентгену (Р), соответствующему такой экспозиционной дозе излучения, при которой в 1 см³ воздуха образуются 2,08 х 10⁹ ионов, несущих заряд в одну электростатическую единицу. Энергетический эквивалент рентгена для воздуха составляет примерно 88 эрг/г. Поэтому поглощенная доза излучения, равная 1 раду, будет равна 1,14 рентгена. Еще меньше отличается это соотношение от единицы для биологической ткани человека (около 1,04 Р). В дозиметрии величиной 0,04 пренебрегают и считают, что 1 рад=1 Р.

Экспозиционная доза, отнесенная к единице времени, называется мощностью экспозиционной дозы:

 

Х= ,

которая выражается в Р/ч, ее также называют уровнем радиации.

 

Поглощенная и экспозиционная дозы никак не учитывают те биологические эффекты, которые дают другие виды излучения (бета-, альфа-частицы и нейтроны) при воздействии на ткани организма человека. А между тем тяжесть нарушений в организме в значительной мере зависит от вида (качества) излучений.

Для определения биологического воздействия различных видов излучения на организм человека используется так называемая эквивалентная доза (Н), которая вычисляется как произведение поглощенной дозы в органе или ткани Т на соответствующий взвешивающий коэффициент W_R для данного вида излучения:

 

H_T,R=W_R x D_T,R.

Взвешивающие коэффициенты W_R для отдельных видов излучений при расчете эквивалентной дозы:

Фотоны любых энергий….....................................................................1

Электроны любых энергий……………………………………….....1

Нейтроны с различными энергиями………………………………..5-20

Протоны, кроме протонов отдачи, энергия более 2 МэВ………....5

Альфа-частицы, осколки деления, тяжелые ядра………………….20

 

Эквивалентная доза в системе СИ измеряется в зивертах (Зв): 1 Зв = Дж/кг; внесистемный единицей ее служит бэр (биологический эквивалент рентгена): 1 бэр = 0,01 Зв = 100 эрг/г.

 

Эквивалентная доза, отнесенная к единице времени, называется мощностью эквивалентной дозы:

H= ,

 

которая измеряется в Зв/с, Зв/ч, бэр/c, бэр/ч.

Для определения меры риска возникновения отдаленных последствий облучения всего тела человека и отдельных его органов с учетом их радиационной чувствительности используют так называемую эффективную эквивалентную дозу (Н_ЭФ), представляющую сумму произведений эквивалентной дозы в органе или ткани Т на соответствующий взвешивающий коэффициент W_T для данного органа или ткани:

 

H_ЭФ=∑ H_τ,Т х W_T,

 

где H_τ,Т - эквивалентная доза в органе или ткани Т за время τ, W_T – взвешивающий коэффициент для органа или ткани Т.

 

Взвешивающие коэффициенты W_T для тканей и органов при расчете эффективной эквивалентной дозы:

Гонады……………………………………………………0,20

Костный мозг (красный)………………………………...0,12

Толстый кишечник………………………………………0,12

Легкие…………………………………………………….0,12

Желудок…………………………………………………..0,12

Мочевой пузырь………………………………………….0,05

Грудная железа…………………………………………...0,05

Печень…………………………………………………….0,05

Пищевод…………………………………………………..0,05

Щитовидная железа………………………………………0,05

Кожа……………………………………………………….0,01

Клетки костных поверхностей…………………………..0,01

Остальное…………………………………………………0,05

Организм в целом………………………………………...1,00

 

Эффективная эквивалентная доза в системе СИ также измеряется в зивертах, внесистемной единицей ее служит бэр.

Эффективная эквивалентная доза, отнесенная к единице времени, называется мощностью эффективной эквивалентной дозы:

 

H_ЭФ= ,

которая также измеряется в Зв/c, Зв/ч, бэр/c, бэр/ч.