Основи радіаційної фізики, дозиметрії і радіометрії

де К – керма за час t. Потужність керми, як і потужність поглиненої дози, може вимірюватись с Гр/с в системі СІ і в позасистемних одиницях рад/с.

Поняття експозиційної дози вводиться тільки для фотонного випромінювання. Це відношення приросту сумарного заряду dQ всіх іонів одного знаку, що виникають при повному гальмуванні електронів і позитронів, які були утворенні фотонами в елементарному об’ємі повітря, до маси dm, повітря в цьому об’ємі

 ,                                                                 (1.11)

або

                                                                     (1.12)

якщо утворюваний заряд на одиницю маси всюди однаковий.

В системі СІ експозиційна доза вимірюється в Кл/кг, вона також може вимірюватись в позасистемних одиницях – рентгенах (Р).  .

1 Р відповідає утворенню   пар іонів повітря на  . В умовах електронної рівноваги в повітрі 1 Р відповідає 0,873 рад (якщо енергія утворення пари іонів дорівнює 33,85 еВ). Електронна рівновага має місце тоді, коли неповне поглинання енергії електронів, утворених у вимірювальному об’ємі повітря, компенсується поглинанням в цьому об’ємі частини енергії електронів, звільнених в суміжних областях . Вважається, що в полі фотонного випромінювання при експозиційній дозі в 1 Р в живій тканині поглинена доза дорівнює 1 рад.

Потужність експозиційної дози – експозиційна доза за одиницю часу

                                                                   (1.13)

( dX – експозиційна доза за час dt). Якщо потужність експозиційної дози є величина постійна в часі, то (13) можна записати у вигляді

 ,                                                                    (1.14)

де Х – це експозиційна доза за час t.

Потужність експозиційної дози вимірюється: в системі СІ в Кл/кг•с, позасистемних одиницях 1 Р/с: 1 Р/с = 2,58•10-4 Кл/кг•с.

З попереднього розгляду випливає, що поглинена доза і керма являються характеристиками не тільки потоку випромінювання, а і взаємодії випромінювання з речовиною. Оскільки експозиційна доза завжди визначається в повітрі, то вона є характеристичною тільки потоку випромінювання. Розглянуті вище дози є фізичними, бо вони визначаються фізичною дією випромінювання на речовину.

При одній і тій же поглиненій дозі різні види іонізуючого випромінювання оказують різну дію на живий організм. Так, α-випромінювання при однаковій поглиненій дозі здійснює набагато більший вплив на біологічні об’єкти, ніж, наприклад γ- або β-випромінювання. Це пов’язано з тим, що α-випромінювання створює іонізацію більшої густини. Тому вводиться поняття про еквівалентну дозу випромінювання, яка враховує біологічну дію різних видів випромінювання. Як правило, поняття цієї дози застосовують до окремих органів або тканин людини. Для однорідного випромінювання еквівалентна доза

 ,                                                           (1.15)

де Д – поглинена в даному елементі об’єму живої тканини, W – відносна біологічна ефективність випромінювання. Практичне визначення величини W дуже затруднене, оскільки ця величини різна для різних живих організмів, органів, крім того проведення прямих експериментів над людиною неможливе. Для певної тканини або органу людини формулу (15) можна записати у вигляді

 ,                                                       (1.16)

де Дт – поглинена в даній тканині доза, WR – радіаційний зважуючий фактор. Зважуючий радіаційний фактор являє собою усереднені і регламентовані законами значення відносної біологічної ефективності випромінювання для людини.

 

Значення радіаційних зважуючих факторів (WR)

 

Види випромінювання WR

Фотони, всі енергії 1

Електрони і мюони, всі енергії 1

Протони з енергією > 2МеВ 5

Нейтрони з енергією < 10кеВ 5

З енергією 10-100кеВ 10

З енергією від 100кеВ до 2МеВ 20

З енергією 2-20МеВ 10

З енергією >20МеВ 5

Альфа-опромінення, важкі ядра віддачі 20

 

Якщо на тканину падає випромінювання різних видів, то еквівалентна доза

 ,                                               (1.17)

де індекс