Поглощенная и экспозиционная дозы связаны между собой пропорциональной зависимостью - Dn= fDо, где f - коэффициент пропорциональности, зависящий главным образом от рода вещества и от энергии фотонов.
Определено, что если поглощенная доза измеряется в радах, а экспозиционная в рентгенах, то f равно: для воздуха - 0,88, для воды и мягких тканей - 1, для костей от 4,5 до 1 (в зависимости от энергии фотонов). Поэтому, определив в эксперименте экспозиционную дозу, можно вычислить по переходному коэффициенту поглощенную дозу. Эффект действия данного вида ионизирующего излучения на биологические объекты зависит от величины поглощенной дозы. При одинаковой поглощенной дозе различные излучения оказывают различные воздействия. Чем слабее взаимодействуют частицы излучения с веществом, тем меньший эффект они вызывают (нейтрино не оказывает биологического воздействия). В дозиметрии принято сравнивать эффекты, вызванные различными излучениями с эффектом от рентгеновского или гамма - излучения. Для этих целей вводится коэффициент качества - К, его называют также относительной биологической эффективностью - ОБЭ. Коэффициент качества показывает во сколько раз эффективность действия данного вида излучения больше, чем рентгеновского или γ-излучения. Этот коэффициент определяется опытным путем. Он зависит не только от вида излучения, но и от энергии частиц.
Приближенные значения К для некоторых излучений:
рентгеновское или γ - излучение - 1
тепловые нейтроны (Е = 0,01 эВ) - 3
нейтроны (5 МэВ) - 7
протоны - 10
α - частицы - 20
Произведение коэффициента качества на величину поглощенной дозы определяет эквивалентную дозу излучения DЭ=KDn
Единицы измерения эквивалентной дозы имеют равномерность поглощенной дозы (так как К - величина безразмерная), но носят специальное название: в системе СИ - Зв (Зиверт) биологический эквивалент Грея, внесистемная - бэр (биологический эквивалент рада). 1бэр = 10-2 Зв. Эквивалентная доза служит для оценки действия ионизирующего излучения на биологические объекты, в частности на организм человека. Все естественные радиоактивные источники дают - 125 мбэр в год. Предельно допустимая доза облучения для профессиональных работников - 5 бэр в год. Минимальная летальная доза - 600 бэр одномоментно. Таким образом, определение эквивалентной дозы происходит по схеме - Д0(f) → Дп(К) → ДЭ поэтому практически, определяется экспозиционная доза. Для ее определения применяются специальные приборы, называемые дозиметрами - рентгенометрами. Существуют два вида дозиметров.
Конденсаторный дозиметр состоит из электрометра, стержень которого с насаженным на него диском вводится в герметически закрытую ионизационную камеру объемом - V. В камере находится сухой, чистый воздух массой - m . Электрометр заряжают до определенного потенциала φ1. Заряд, сосредоточенный на стержне, определяется из формулы емкости электрометра: С = q1/ φ1, откуда q1 = Cφ1. При облучении камеры, в ней возникают положительные и отрицательные ионы. Ионы знака, противоположного знаку заряда стержня, притягиваются к нему и нейтрализуют его заряд, который становится равным -q2 = Cφ2
Заряд ионов одного знака, образующихся в камере под действием излучения: q = q1 - q2 = С (φ1 – φ2). Количество ионов, образующихся в единице объема (массы) есть экспозиционная доза.