Методичні вказівки до лабораторних робіт з радіаційної фізики (частина 1)

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 характеристикою 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 чинять 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

                                                                   ,                                                        (13)

де Д – поглинена в даному елементі об’єму живої тканини, W – відносна біологічна ефективність випромінювання. Практичне визначення величини W дуже утруднене, оскільки ця величини різна для різних живих організмів, органів, крім того проведення прямих експериментів над людиною неможливе. Для певної тканини або органу людини формулу (13) можна записати у вигляді

                                                              ,                                                    (14)

де Дт – поглинена в даній тканині доза, WR – радіаційний зважуючий фактор. Зважуючий радіаційний фактор – це 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

                                                         ,                                                (15)

де індекс і відноситься до різних видів іонізуючого випромінювання.

Одиницею еквівалентної дози в системі СІ є 1 зіверт (1 Зв). З формул (13) і (14) видно, що еквівалентна доза буде дорівнювати одному зіверту , коли поглинена доза дорівнює 1 Гр/WR. Існує і позасистемна одиниця еквівалентної дози 1 бер (біологічний еквівалент рентгена). Дозу в 1 бер отримує жива тканина, яка знаходиться в полі фотонного випромінювання з експозиційною дозою в 1 Р. 1 Зв = 100 бер.

Потужність еквівалентної дози є еквівалентна доза за одиницю часу

                                                             ,                                                           (16)

де dНт – тканинна еквівалентна доза за час dt. Якщо потужність еквівалентної дози постійна у часі, то (16) можна записати у вигляді

                                                              ,                                                            (17)

де Нт – еквівалентна доза за час t. В системі СІ потужність еквівалентної дози вимірюється в зівертах за секунду ( 1 Зв/с), в позасистемних одиницях бер/с (1 Зв/с = 100 бер/с).

Різні органи і тканини людини мають різну вразливість до дії іонізуючих випромінювань. Загальна шкода, яку отримує людина від дії цих випромінювань визначається ефективною дозою

                                                              ,