Дозиметрия ионизирующих излучений

К ионизирующим излучениям относятся рентгеновское и γ-излучение, потоки α-частиц, электронов, позитронов, а также потоки нейтронов и протонов.

Действие ионизирующих излучений на вещество оценивают дозой D. Ниже приведены единицы измерения употребляемых на практике доз. В основном на практике используют внесистемные единицы. Для мягких тканей и воды для рентгеновского и γ-излучений численные значения разных доз равны:

экспозиционная доза 1P соответствует

поглощенной дозе 1рад и им соответствует

биологическая доза 1бэр.

При облучении организма ионизирующими излучениями, например при процедурах лучевой терапии, в участках тканей, находящихся на разных глубинах, поглощается разная величина энергии, а следовательно, и поглощенная доза для этих глубин будет разная. Для излучений с малой энергией фотона распределение D_n по глубине будет определяться экспоненциальным законом ослабления интенсивности излучения.

Доза   Система единиц	Поглощенная Dn	Экспозиционная Dn	Биологическая (эквивалентная) Dn
СИ     внесистемные	Дж/кг Грей (Гр)   1 рад=10-2Гр	Кл/кг     Рентген (Р)	Зиверт (Зв)   Бэр (биологический эквивалент рада) 1 бэр = 10-2 Зв

 

Жесткое излучение вызывает эффекты вторичной ионизации, а это в свою очередь, повышает локальное выделение энергии на глубинах, где возникает вторичная ионизация. Такие эффекты могут приводить к появлений на некоторых характерных глубинах максимума поглощенной дозы D_n. Чем выше энергия фотона, тем глубже сдвигается максимум.

Биологическая доза (эквивалентная) зависит от вида излучения и связана с поглощенной соотношением:

D_б = K×D_п

где К — коэффициент качества, зависящий от вида излучения:

вид излучения К

рентгеновское и гамма-излучение 1

нейтроны, протоны 10

альфа-излучение 20

Эффект действия на организм человека радиоактивных излучений существенно зависит не только от величины поглощенной энергии D_n на 1 кг, но и вида действующего излучения.

При действии на организм потока нейтронов могут происходить: упругое соударение с ядром и вторичная ионизация; неупругое соударение с ядром с испусканием γ-кванта; захват нейтрона ядром с образованием радиоактивного изотопа. Последний эффект может быть причиной образования в организме радиоактивных изотопов:

а также может идти ряд других реакций.

При взаимодействии ионизирующих излучений с водой происходит радиолиз воды, в результате которого возможно образование возбужденных молекул (Н₂О*), ионов (например, Н₂О⁺), радикалов (например ˙Н, ˙ОН), перекиси водорода (Н₂О₂). Эти высокоактивные в химическом отношении соединения могут взаимодействовать с остальными молекулами биологической системы, что может привести к нарушению нормального функционирования мембран, клеток и органов.

Кроме того, действие радиоактивных излучений может вызывать в организме образование свободных радикалов нуклеиновых кислот, липидов и др.

Мощность дозы определяется по формуле:

Для внесистемных единиц измеряется в рад / с, Р / час, бэр / год и др.