Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Дозы ионизирующего излучения

Для количественной оценки действия ионизирующего излучения на облучаемый объект в радиационной дозиметрии введено понятие «доза». Различают поглощенную, экспозиционную, эквивалентную и эффективную дозы.

1. Экспозиционная доза Х -- количественная характеристика рентгеновского и g-излучений.

где, dQ – полный заряд ионов одного знака, образовавшихся под действием излучения в сухом чистом воздухе при нормальных условиях (10⁵ Па, 0°С)

m – масса воздуха, кг

Размерность в системе СИ - Кл/кг, специального названия не имеет.

Внесистемная единица – рентген, P

1 P = 2,6 ×10^-4 Кл / кг

2. Поглощённая доза Д – количественная характеристика любого ионизирующего излучения - количество энергии ионизирующего излучения, поглощённое единицей массы какого-либо физического тела, например, тканью организма.

Д = d E / dm, Дж / кг

где E – энергия, поглощённая в веществе, Дж

m – масса вещества, кг

Размерность поглощенной дозы в системе СИ - грей, Гр. Внесистемная единица:

1 рад = 0,01 Гр. Для рентгеновского, g - и b - излучения

1 Р = 0,88 рад» 1 рад

Символ поглощенной дозы иногда записывают так: Д_RT – доза ионизирующего излучения R, поглощённая органом или тканью Т (см. табл. 2).

Радиобиологический эффект, например болезнь, зависит не только от поглощённой дозы, но и от линейной плотности ионизации, т.е. от количества пар ионов, образующихся на единице длины пути, пройденного ионизирующей частицей.

3. Эквивалентная доза H – количественная характеристика любого ионизирующего излучения, учитывающая разную линейную плотность ионизации среды излучением R (рис.3).

a:::::::::

b::::::::::

g::::::::::

Рис. 3. На рисунке траектории квантов и частиц ионизирующего излучения проявлены образовавшимися парами положительно и отрицательно заряженных ионов, возникших при ионизации атомов и молекул среды.

Линейная плотность ионизации r - отношение числа пар ионов DN, образованных a- или b - частицей или g – квантом в среде на пути Dl, к длине этого пути:

Имея, например, одну и ту же начальную энергию, частицы и кванты с разной скоростью расходуют ее на ионизацию атомов и молекул среды, образуя на своем пути дорожку из ионов с разной линейной плотностью (см. третью колонку в табл. 1 и рис. 3). Соответственно и пробег таких частиц и квантов разный (см. вторую колонку табл. 1 и рис. 3)

При одной и той же поглощённой дозе радиобиологический эффект тем сильнее, чем больше линейная плотность ионизации, создаваемая излучением.

Эквивалентную дозу вычисляют по формуле

где Д – поглощенная доза (измеряется физическим прибором)

W_R – взвешивающий коэффициент, зависящий от вида излучения R (см. табл. 2)

Размерность в системе СИ: зиверт, Зв.

Внесистемная единица: 1 бэр (биологический эквивалент рентгена).

1 бэр = 0,01 Зв

Эквивалентная доза учитывает способность разных излучений в различной степени разрушать биологическую ткань при одинаковой поглощенной дозе. Как видно из таблицы 2, a-излучение производит наибольшие разрушения в биологических тканях.

Пример. Поглощенная доза 1 Гр g - излучения и поглощенная доза 1/20 Гр a - излучения одинаково разрушают биологические ткани. В обоих случаях эквивалентная доза равна одному зиверту (1 Зв).

Но эквивалентная доза не учитывает разную чувствительность разных органов и тканей к одинаковому разрушению.

4. Эффективная доза Е. Одновременный учёт разной линейной плотности ионизации и разной чувствительности различных тканей организма к разрушению ее ионизирующим излучением (радиочувствительность).

Разные органы или ткани человека имеют разную биологическую чувствительность к облучению, т.е. при одинаковых поглощённых эквивалентных дозах для них будет различным “риск” (вероятность человеку заболеть). Поэтому для вычисления суммарного эффекта облучения всего организма нужно сложить дозы облучения каждого органа, с учётом вида излучения () и радиочувствительности органов (). Такую дозу называют эквивалентно - эффективной или эффективной.

- эквивалентная доза на орган или на ткань Т, Зв

- взвешивающий коэффициент для органа или ткани Т при расчёте эквивалентно - эффективной дозы (безразмерная величина, см. таблицу 3).

Е_Т – характеризует поглощённую тканью энергию с учётом вида ионизирующего излучения (R) и с учётом неодинаковой чувствительности к этим излучениям разных органов и тканей Т.

Размерность эффективной дозы в системе СИ - зиверт, Зв

Пример. Эквивалентной дозе равномерного облучения всего тела человека с Н = 1 Зв соответствует эффективная доза (суммирование по всем видам тканей из табл.3)

Е = å Н_тW_т = 1 Зв * 0.2 + 1 Зв * 0.12 + … + 1 Зв * 0.05 = 1 Зв

Однако, эквивалентной дозе облучения только гонад с Н = 1 Зв (все остальные органы человека экранированы от облучения) соответствует эффективная доза

Е = 1 Зв * 0.2 + 0 Зв * 0.12 + … + 0 Зв * 0.05 = 0.2 Зв.

Прочитав раздел «Два вида эффектов при …», можно заключить, что во втором случае (Е = 0.2 Зв) вероятность заболеть раком меньше, чем в первом (Е = 1 Зв).

Мощность дозы

Мощность экспозиционной дозы: . Размерность: Р/с, мкР/ч

Мощность поглощённой дозы: . Размерность: Гр/с

Мощность эквивалентной дозы: . Размерность: Зв/с, мкЗв/ч

Мощность эффективной дозы: . Размерность Зв/с, мкЗв/ч