§ 11.6 Дозиметрія іонізуючого випромінення

Дозиметрія - це галузь прикладної ядерної фізики, в якій вивчають фізичні величини, котрі характеризують дію іонізуючого випромінювання на різні об'єкти, а також методи і прилади для їх вимірювання. Дія іонізуючого випромінювання визначається, насамперед, поглинутою дозою.

Поглинута доза - це універсальне поняття, яке характеризує результат взає­модії поля іонізуючого випромінювання і середовища, на яке воно діє. Між погли­нутою дозою і радіаційним ефектом існує пряма залежність: чим більша поглинута доза, тим більший радіаційний ефект.

Поглинута доза випромінювання D_п (або просто доза випромінювання) - це кількість енергії іонізуючого випромінювання, яка поглинається одиницею маси опроміненої речовини.

D_п залежить від природи і властивостей випромінювання (зокрема від енергії частин) та від природи речовини, в якій воно поглинається, і пропорційна часу оп­ромінення. Одиницею вимірювання поглинутої дози випромінювання в системі СІ є грей (Гр.), 1Гр=1Дж/кг. Застосовується також позасистемна одиниця, яка нази­вається рад (Radiation Absorbed Dose). Співвідношення між греєм і радом таке: 1Гр=1ОО рад. Відношення дози до часу опромінення називають потужні­стю дози. В системі СІ потужність дози вимірюється в Гр/с, позасистемна одини­ця - рад/с.

На практиці для визначення радіаційного ефекту практично неможливо кори­стуватися вимірюванням D_п, оскільки тіло, як правило, неоднорідне і енергія іоні­зуючого випромінювання розсіюється у всіх можливих напрямках і т.п., але можна оцінити поглинуту дозу за іонізуючою дією випромінювання в повітрі, яке оточує тіло. В зв'язку з цим вводять ще одне поняття дози для рентгенівського і -випромінювання - експозиційну дозу випромінювання D_екс, яка є мірою іонізації сухого повітря рентгенівським або -випромінюванням при нормальному атмосферному тиску.

За одиницю експозиційної дози прийнято Кл/кг. На практиці частіше викорис­товують позасистемну одиницю, яку називають рентгеном (Р). Рентген - експо­зиційна доза рентгенівського або у-випромінювання, при якій в результаті повної іонізації в 1 см³ повітря при нормальних атмосферних умовах (0 °С і 760 мм рт. ст.) утворюється 2,8 10⁹пар іонів. Одиницею потужності експозиційної дози є 1 А/кг, а позасистемною одиницею - ІР/с.

Для переходу в розрахунках від експозиційної дози Д_п, як характеристики взає­модії поля і опроміненого середовища, необхідно знати властивості цього середо­вища і врахувати, що поглинута доза пропорційна падаючому іонізуючому випром­інюванню. Зв'язок між цими величинами має наступний вигляд:

D_n=f D_екс (11.8)

де f- коефіцієнт пропорційності, який залежить від складу опромінюваної ре­човини і енергії фотонів. Для води і м'яких тканин тіла людини f= 1, тобто доза випромінювання в радах чисельно дорівнює відповідній експозиційній дозі в рент­генах. Це обумовлює використання позасистемних одиниць рада і рентгена. Для повітря f= 0_,88, для кісткової тканини f зменшується від 4,5 до 1 із збільшенням енергії фотона. Це значить, що при одній і тій же експозиційній дозі повітрю буде передана енергія менша, ніж воді, а воді - менша, ніж речовині, яка складається із елементів середини таблиці Менделєєва.

Оскільки D_екс характеризує поле випромінювання, а воно, в свою чергу, зале­жить від активності А радіопрепарату, то можна встановити зв'язок між потуж­ністю експозиційної дози і активністю джерела -фотонів. Цей зв'язок задається виразом:

= (11.9)

де К - стала, яка характерна для даного радіонукліда; таблична величина –враховує той факт, що енергія -кванта різна у різних радіонуклідів.