 |
Характеристики ионизирующих излучений. Единицы измерения
Для установления закономерностей распространения и поглощения ионизирующих излучений в среде, в том числе и в биологической ткани, введены следующие основные характеристики: энергия частиц и гамма-квантов, плотность потока частиц (фотонов), флюенс-частиц (фотонов), поглощенная доза, мощность поглощенной дозы, керма, экспозиционная доза фотонного излучения, мощность экспозиционной дозы, эквивалентная доза, мощность эквивалентной дозы, эффективная доза, полувековая эквивалентная доза, коллективная эквивалентная доза и др.
Рассмотрим только некоторые характеристики, которые будут использованы на практических занятиях.
Энергия частиц или гамма-квантов – Е выражается в Джоулях или электрон-вольтах (эВ). Величина Джоуль используется в системе СИ, электрон вольт (эВ) – внесистемная единица.
1эВ = 1,6.10–19Дж (12)
где: 1эВ – это энергия, которую приобретает электрон, ускоренный разностью потенциалов в 1В.
Плотность потока частиц (гамма-квантов) j – выражается числом частиц (гамма-квантов), падающих на единицу поверхности в единицу времени. Поверхность расположена нормально к направлению движения частиц. Единица измерения – частица/м2 с.
Флюенс частиц (фотонов) характеризует полное число частиц, прошедших через единичную поверхность за все время облучения:
Ф = jt (13)
Единица измерения флюенса – частица/м2.
· Исторически получилось так, что сначала были открыты гамма-лучи. Было замечено, что они имеют свойство ионизировать воздух. Поэтому для характеристики поля было введено понятие экспозиционная доза.
Экспозиционная доза рентгеновского и гамма-излучения характеризует их способность создавать в веществе заряженные частицы. Выражается отношением суммарного электрического заряда ионов одного знака Q, образованного излучением в некотором объеме воздуха к массе dm в этом объеме:
Х = dQ/dm (14)
Единица измерения в системе СИ – Кулон/кг, внесистемная единица – Рентген.
1 Рентген – это доза фотонного излучения, при прохождении которого через 1см3 сухого воздуха при температуре 0°С, давлении 1013гПа (760 мм рт. ст.), образуется 2.109 пар ионов, несущих электрический заряд в одну электростатическую единицу количества электричества данного знака.
Доза в 1Р накапливается за 1 час на расстоянии 1м от источника радия массой в 1г, т.е. активностью в 1Ки.
Между единицами существует следующая зависимость: 1Р = 2,58·10–4 Кл/кг; 1Кл/кг = 3,876.103 Р.
Учитывая, что экспозиционная доза накапливается во времени, на практике используется и понятие мощность экспозиционной дозы или уровень радиации.
Мощность экспозиционной дозы – отношение приращения экспозиционной дозы dХ за интервал времени dt к этому интервалу:
= dх/dt (15)
Единицы измерения: в системе СИ – А/кг; внесистемная единица – Р/с, Р/ч, мР/ч, мкР/ч и т.д.
· После того, как были открыты бета-излучение и альфа-излучение, стал вопрос оценки этих излучений при взаимодействии с окружающей средой. Экспозиционная доза для оценки оказалась непригодной. Поэтому была предложена, казалось бы, универсальная характеристика – поглощенная доза.
Поглощенная доза – количество энергии Е, переданное веществу излучением любого вида пересчете на единицу массы m любого вещества:
D = dE/dm, (Дж/кг). (16)
1Дж/кг = 1Грей. Внесистемная единица – рад (радиационная адсорбционная доза). 1Грей = 100 рад. Можно использовать и дробные значения единиц, например: мГр, мкГр, мрад, мкрад и др.
Доза в органе или биологической ткани (DT) – средняя поглощенная доза в определенном органе или ткани человеческого тела:
DT = WТ/mT (17)
гдеWТ– полная энергия, переданная ионизирующим излучением ткани или органу; mT – масса органа или ткани; DT – средняя поглощенная доза в массе ткани dm.
Вредное воздействие ионизирующих излучений на человека зависит не только от полученной дозы, но и от времени, за которое она получена, поэтому введено понятие мощность поглощенной дозы.
Мощность поглощенной дозы – отношение приращения поглощенной дозы dD за время dt:
= Р = dD/dt (18)
Единицы измерения мощности дозы: рад/с, Гр/с, рад/ч, Гр/ч и т.д.
Мощность поглощенной дозы в ряде случаев можно рассматривать как величину постоянную или изменяющуюся по экспоненте, т.е.:
Р = соnst или Р = Рое – 0,693 t/T (19)
· Замечено, что при облучении одной и той же энергией биологической ткани человека, (т.е. при получении одной и той же дозы), но различными видами лучей последствия для здоровья будут разными. Например, если при облучении альфа частицами вероятность заболеть раком очень высокая, то при облучении бета- частицами значительно меньше, а при облучении гамма-лучами еще меньше. Поэтому для биологической ткани была введена характеристика – эквивалентная доза.
Эквивалентная доза (НТ.R) – поглощенная доза в органе или ткани, умноженная на соответствующий коэффициент качества излучения К данного вида излучения R. Введена для оценки последствий облучения биологической ткани малыми дозами (дозами, не превышающими 5 предельно-допустимых доз при облучении всего тела человека), т.е. 250 мЗв/год. Ее нельзя использовать для оценки последствий облучения большими дозами. Доза эквивалентная равна:
НT.R = DT.R • WR, (20)
где: DT.R – поглощенная доза биологической тканью излучением R;WR – коэффициент качества для отдельных видов излучений R (альфа-частиц, бета-частиц, гамма-квантов и др.), учитывающий относительную эффективность различных видов излучения в индуцирования биологических эффектов (табл.4).
Формула (20) справедлива для оценки как внешнего, так и внутреннего облучения только отдельных органов и тканей или равномерного облучения всего тела человека. При воздействии различных видов излучений одновременно с различными взвешивающими коэффициентами эквивалентная доза определяется как сумма эквивалентных доз для всех этих видов излучения R:
НТ = Σ НТ.R (21)
· Установлено, что при одной и той же поглощенной дозе биологический эффект зависит от вида ионизирующих излучений и плотности по тока излучения.
Скачать реферат