Виды ионизирующего излучения. Основы дозиметрии

 

Ионизирующее излучение – потоки частиц и э/м квантов, которые при взаимодействии со средой могут ионизировать атомы и молекулы среды (рентгеновское, γ– излучение).

Независимо от природы ионизирующего излучения его взаимодействие может быть оценено величиной энергии, передающейся 1 молекулой вещества:

Доза поглощаемого излучения (Д):

Д = , Дж/кг (Е – кол-во поглощенной энергии)

1 Дж/кг = 1 Грей (Гр)

Мощность поглощаемого излучения:

P = (Вт/кг) Вт/кг = 1 Гр/с

Единицей дозы поглощения является 1 рад = 10^-2 Гр => 1рад/с = 10^-2Гр/с

Экспозиционная доза излучения:

Х = [Кл/кг] (является мерой ионизации воздуха рентгеновскими и γ- лучами)

Т.е. эта доза представляет собой ионы одного знака на массу рассматриваемого объема воздуха.

 

На практике в системе СГС единицей экспозиционной дозы является 1 рентген(1р), который представляет собой дозу рентгеновского и γ-излучения, при которой в результате полной ионизации в 1 см³ воздуха при 0⁰С и 760 мм.рт.ст. образуются ионы с общим зарядом 1 ед. СГС (см г с)

Плотность воздуха при 0⁰С и 760 мм.рт.ст.:

ρ = 1,293·10^-3 г/см³

1 ед. СГС заряда = 3,34 ·10^-10 Кл.

1р = (1 ед. СГС) / 1,293·10^-6 кг = 3,34 ·10^-10 Кл /1,293·10^-6 кг = 2,58·10^-4 Кл/кг

Ед. мощности экспозиционной дозы 1 А/кг в СИ, 1 р/с в СГС.

Установим связь между дозой поглощенного излучения и экспозиционной дозой:

при экспозиционной дозе Х = 1р в 1 см³ воздуха образуется, по определению, 1 ед. СГС заряда, что соответствует 1ед. СГС / заряд электрона = количество образовавшихся пар ионов = 3,34 ·10^-10 Кл. /1,6021·10^-19 Кл = 2,08·10⁹ пар ионов. Энергия ионизации в среднем на образ-е 1 пары ионов в воздухе 34 эВ => В 1 кг воздуха поглощается энергия:

(2,08·10⁹ · 34 · 1,6021·10^-19 ) Дж / 0,001293 ·10^-3 Кг = 88·10^-4 Дж/кг = 0,88·10² Гр= 0,88 рад.

Т.о. для воздуха:

Д = 0,88 Х

Для любой среды:

Д = f · Х, для мягких тканей человека и для воды f=1

 

Биологическое действие ионизирующего излучения зависят не только от поглощенной дозы, но от вида излучения, энергии частиц.

=> К-коэффициент качества, который показывает, во сколько раз биологическое действие данного вида излучения больше, чем рентгеновское и γ–излучение, при одинаковой дозе поглощенного излучения.

 

вид излучения	К
рентген., γ- и β-изл.
тепловые нейтроны (≈0,01 эВ)
нейтроны (≈0,5 МэВ)
нейтроны (≥0,5 МэВ)
протоны α – излуч-е

 

Представление о биологическом действии ионизирующего излучения дает эквивалентная доза излучения:

Н = Д ·К, Дж/кг = Зв (Зиверт в СИ) в СГС раду соответствует бэр (биологический эквивалент раду).