В системе СИ единица измерения активности имеет специальное название беккерель (Бк) и имеет размерность обратной секунды (с-1). Беккерель равен активности радионуклида в источнике, в котором за время 1 с происходит одно спонтанное ядерное превращение.
Внесистемной единицей активности является кюри (Ки). Кюри — активность радионуклида в источнике, при которой в 1 с происходит 3,7·1010 спонтанных ядерных превращений. Такое число ядерных превращений происходит в 1 секунду в 1 г 226Ra. Связь между внесистемной единицей активности кюри и беккерелем следующая:
1 Ки = 3,7·1010 Бк; 1 Бк = 2,7·10-11 Ки. (2)
Приведем практичное выражение соотношения, связывающего массу (т) радионуклида в граммах (г) (без учета массы неактивного носителя) с его активностью в беккерелях:
m=3,3·10-3·Μ·Τ1/2·A, (3)
где, M—массовое число радионуклида; Т1/2 — период полураспада радионуклида в секундах.
Единицами поверхностной и линейной активности являются в СИ соответственно Бк/м2 и Бк/м.
Характеристики поля излучения
Энергетическое и пространственно-временное распределения ионизирующего излучения в среде изменяется в процессе его взаимодействия с веществом. Для установления закономерностей этих изменений необходимо знать, сколько частиц или фотонов, с какой энергией и в каком направлении проходят в каждой точке пространства, т.е. необходимо иметь представление о поле излучения.
При решении практических задач относительно часто используются следующие характеристики поля ионизирующего излучения:
Поток ионизирующих частиц (фотонов) F — отношение числа ионизирующих частиц dN, проходящих через данную поверхность за интервал временна, к этому интервалу:
F = dN/dt. (4)
Единица потока частиц — имеет размерность обратной секунды (с-1) и равна потоку ионизирующих частиц, при котором через данную поверхность проходит одна частица за 1 с. Аналогично — поток энергии ионизирующих частиц:
Fw=dw/dt, (5)
где, dw — суммарная энергия (исключая энергию покоя) всех ионизирующих частиц, проходящих через данную поверхность за интервал времени dt.
Единица потока энергии ионизирующих частиц в СИ — джоуль в секунду (Дж/с) или ватт (Вт); внесистемная единица — электрон-вольт в секунду (эВ/с).
Флюенс (перенос) ионизирующих частиц (фотонов) Φ — отношение числа ионизирующих частиц dN, проникающих в объем элементарной сферы, к площади поперечного сечения ds этой сферы:
Ф = dN/ds. (6)
Единица флюенса частиц в СИ — м-2. Он равен флюенсу, при котором в сферу с площадью поперечного сечения 1 м2 проникает одна частица. Более предпочтительная единица — см-2. Соответственно флюенс (перенос) энергии ионизирующих частиц Фw
Фw=dw/ds. (7)
Единица флюенса энергии ионизирующих частиц в СИ — Дж/м2, но более предпочтительная на практике единица — МэВ/см2.
Плотность потока ионизирующих частиц φ — отношение потока ионизирующих частиц dF, проникающих в объем элементарной сферы, к площади поперечного сечения ds этой сферы:
(8)
Единица плотности потока частиц в СИ — с-1·м-2. Более предпочтительная на практике внесистемная единица — с-1·см-2.
Плотность потока энергии ионизирующих частиц (интенсивность ионизирующих частиц) I — отношение потока энергии ионизирующих частиц dFw, проникающего в элементарную сферу, к площади ее центрального сечения ds:
I=dFw/ds. . (9)
Единица интенсивности в СИ — Дж/(с·м2) или (Вт/м2). Более предпочтительная на практике единица — МэВ/(см2·с).
К характеристикам поля излучения можно также отнести энергетический спектр ионизирующих частиц. Источники излучения, испускающие частицы или γ-кванты только одной энергии, называются моноэнергетическими. Таких источников очень немного. Значительно чаще источники испускают частицы или γ-кванты разных энергий. Спектр излучения таких источников может быть сплошным с какой-либо граничной (максимальной) энергией или дискретным.
Дозовые характеристики поля излучения
Ионизация и возбуждения атомов среды — это те эффекты, которые определяют величину воздействия излучения на биологические объекты. Эти эффекты однозначно связаны с поглощенной энергией излучения в веществе. Поэтому основной физической величиной, определяющей степень радиационного воздействия, является поглощенная доза ионизирующего излучения.
Поглощенная доза ионизирующего излучения D — отношение средней энергии dw, переданной ионизирующим излучением веществу в элементарном объеме, к массе dm вещества в этом объеме.
D = dw/dm. (10)
В единицах СИ поглощенная доза измеряется в джоулях, деленных на килограмм (Дж·кг-1), и имеет специальное название — грей (Гр). Грей равен поглощенной дозе ионизирующего излучения, при которой веществу массой 1 кг передается энергия ионизирующего излучения любого вида равная 1 Дж. В практике еще используется внесистемная единица поглощенной дозы — рад. 1 рад = 100 эрг/г = 0,01 Дж/кг = 0,01 Гр.
В биологических тканях поглощенная доза распределяется неравномерно (например, по глубине). Для исключения превышения допустимых доз, в качестве тканевых доз принимаются их максимальные значения. Когда говорят "тканевая доза", имеют ввиду поглощенную дозу в мягкой биологической ткани, весовой состав которой принимают следующим, в %: водород — 10,1; углерод — 11,1; азот — 2,6; кислород — 76,2.
Величина поглощенной дозы излучения зависит от свойств излучения и поглощающей среды. При этом биологическое действие одной и той же дозы различных видов излучения не одинаковое.
Мощность поглощенной дозы ионизирующего излучения P — отношение приращения поглощенной дозы dD за интервал времени dt к этому интервалу:
P = dD/dt (11)
В системе СИ единица мощности поглощенной дозы 1 Гр/с = 1 Дж/(с·кг) = 1 Вт/кг. Внесистемная единица мощности поглощенной дозы 1 рад/с.
Как правило, в практической области радиационной безопасности масштабы измеряемых величин D, P таковы, что оказывается более предпочтительно использовать такие дробные единицы измерения: мГр, мГр/с соответственно.
Иногда для исключения некоторых неопределенностей требуется такая характеристика излучения по его воздействию на среду, которая была бы однозначно связана с параметрами поля излучения, например, с плотностью потока энергии. Для этих целей введена специальная величина керма К — отношение суммы первоначальных кинетических энергий dEK всех заряженных частиц, образовавшихся под действием косвенно ионизирующего излучения в элементарном объеме вещества, к массе в этом объеме:
K = dEK/dm. (12)
Керма применима, как для фотонов, так и для нейтронов в любом диапазоне доз и энергий излучения. Керму измеряют в тех же единицах, что и поглощенную дозу (Гр и рад).
Соответственно мощность кермы есть отношение приращения кермы dK за интервал времени dt к этому интервалу времени:
= dK/dt. (13)
Ее единицы измерения соответственно (Гр/с и рад/с).
Скачать реферат