5.3. Дозовые характеристики ионизирующих излучений
Мерой воздействия ионизирующего излучения на человека является доза. Различают следующие виды доз: экспозиционная, керма, поглощенная, эквивалентная, эффективная.
Экспозиционная доза Х – это отношение суммарного заряда dQ всех ионов одного знака, созданных в сухом воздухе, когда все электроны и позитроны, освобожденные фотонами в элементарном объеме воздуха с массой dm, полностью остановились в воздухе, к массе воздуха в этом объеме:
Х = dQ/dm |
(5.4) |
Единицы измерения: Кл/кг; рентген: 1Р = 2,58×10-4 Кл/кг; 1Кл/кг = 3876 Р.
Понятием экспозиционной дозы желательно пользоваться для фотонного излучения в воздухе, при энергии фотонов до 3 Мэв.
В настоящее время (с 1.01.1990г.) использование экспозиционной дозы не рекомендуется. Это связано с тем, что экспозиционная доза была введена только для фотонного излучения, поэтому она не может использоваться в полях смешанного излучения разных видов.
Керма. Для оценки воздействия на среду косвенно ионизирующих излучений всех видов используют понятие «керма» (kerma – аббревиатура от английских слов kinetic energy released in material).
Керма К – это отношение суммы первоначальных кинетических энергий dWK всех заряженных ионизирующих частиц, образованных под действием косвенно ионизирующего излучения в элементарном объеме вещества к массе dm вещества в этом объеме:
К = dWK / dm |
(5.5) |
Керма удобна тем, что она применима как для фотонов, так и для нейтронов в любом диапазоне доз и энергий излучения.
Единицы измерения: грей. 1 Гр = 1 Дж/кг.
Поглощенная доза ионизирующего излучения D – это отношение средней энергии dŴ, переданной ионизирующим излучением веществу в элементарном объеме, к массе dm вещества в этом объеме:
D = dŴ/dm |
(5.6) |
То есть поглощенная доза - это отношение энергии поглощенной веществом, к массе этого вещества. Единицы измерения: грей. 1 Гр = 1 Дж/кг = 100 рад.
Между экспозиционной и поглощенной дозами существует определенная связь, так для образования пары ионов в воздухе при нормальных условиях необходимо затратить в среднем 34 эВ. Знание этого факта позволяет установить связь между ЭД и ПД: 1 Р = 0,01 Гр.
Эквивалентная доза НТ,R – это поглощенная доза в органе или ткани, умноженная на соответствующий взвешивающий коэффициент для данного вида излучения, WR.
НТ,R = WR.× DT,R |
(5.7) |
где DT,R средняя поглощенная доза в органе или ткани Т;
WR – взвешивающий коэффициент для излучения R:
для λ-квантов и β-частиц любых энергий WR = 1;
для нейтронов WR от 5 до 10;
для α-частиц WR = 20.
В системе СИ эквивалентная доза измеряется в зивертах. Внесистемной единицей эквивалентной дозы является 1 бэр.
1 Зв = 100 бэр или 1бэр = 0,01 Зв.
Разные органы или ткани имеют разные чувствительности к излучению. Поэтому для случаев неравномерного облучения разных органов или тканей тела человека введено понятие эффективной дозы.
Эффективная доза Е – сумма произведений эквивалентных доз в органах и тканях человека НТ на взвешивающие коэффициенты для этих органов и тканей WT.
|
(5.8) |
где НТ - эквивалентная доза в органе или ткани Т;
WT – взвешивающий коэффициент для органа или ткани Т. Сумма всех коэффициентов WT равна единице.
Единицы измерения эффективной дозы – зиверт.
Wт имеет следующие значения: половые железы - 0,2; костный мозг - 0,12; кишечник - 0,12, желудок - 0,12, легкие - 0,12; мочевой пузырь - 0,05, молочные железы - 0,05, печень - 0,05, пищевод - 0,05, щитовидная железа - 0,05; кожа - 0,01; кости - 0,01; остальные органы - 0,05.
Эффективная коллективная доза(S) это эффективная доза, полученная группой людей от какого-либо источника радиации. Она равна сумме индивидуальных эффективных доз. Единица измерения эффективной коллективной дозы – человеко-зиверт (чел-Зв), внесистемная – человеко-бэр (чел-бэр):
|
(5.9) |
n – число людей.
Мощность дозы (уровень радиации) – это отношение приращения дозы за интервал времени dt к величине этого интервала.
Мощность
экспозиционной дозы:
[Р/час ]
Мощность кермы:
[Гр/час]
Мощность поглощенной
дозы
[Гр/час]
Мощность эквивалентной
дозы
[Зв/час]
Мощность эффективной дозы Ê = dE/dt [Зв/час]