57. Экспозиционная доза излучения, её мощность. Единицы измерения, связь между ними. Поглощённая доза. Единицы измерения, связь между ними.

Экспозиционная доза – это количественная характеристика рентгеновского и гамма-излучения, основанная на их ионизирующем действии и выраженная суммарным электрическим зарядом ионов одного знака, образованных в элементарном объеме воздуха в условиях электронного равновесия. За единицу экспозиционной дозы в Международной системе единиц (СИ) принят один кулон электрического заряда в одном килограмме облучаемого воздуха.

Кл/кг - это такая экспозиционная доза рентгеновских и гамма-лучей, под действием которой в 1 кг сухого воздуха образуется число пар ионов, суммарный заряд каждого знака которых равен одному кулону. Это число составляет 6,24х10¹⁸ пар ионов.

На практике до сих пор применяют внесистемную единицу экспозиционной дозы – рентген. Рентген (Р) – единица экспозиционной дозы, при которой в 1 см³ воздуха ( 0,001293 г ) при нормальных условиях (0⁰ С и 1013 ГПА) образуется 2,082 х 10⁹ пар ионов. Обычно используют производные рентгена – дробные доли: миллирентген – мР (тысячная доля рентгена), микрорентген – мкР (миллионная доля рентгена); мкР = 10^-6 Р, мР = 10^-3 Р.

При определении действия радиации на какую либо среду (особенно при облучении живого организма) необходимо учитывать не только общую дозу, но и время, за которое она получена. Поэтому вводится понятие мощность дозы. Мощность экспозиционной дозы (уровень радиации) – это доза, отнесенная к единице времени: Р/час, мР/час, мкР/час. В Международной системе единиц мощность экспозиционной дозы выражается в Кл/кг х с или А/кг (ампер на кг). Взаимосвязь между единицами экспозиционной дозы следующая: 1 Кл/кг = 3876Р; 1 Р = 2,58 х 10 ^-4 Кл/кг.

Поскольку на образование одной пары ионов в воздухе в среднем затрачивается 34 эВ, то энергетический эквивалент рентгена в 1 см³ воздуха составляет:

2,08 х 10⁹ х 34 = 7,08 х 10⁴ МэВ = 0,114 эрг/см³ или в 1г воздуха – 88 эрг.(0,114 : 0,001293 = 88).

Чтобы рассчитать поглощенную дозу в тканях организма сначала определяют поглощенную дозу в воздухе, а затем, используя переходный коэффициент, переходят к поглощенной дозе в тканях.

Так, например, зная, что на образование 1 пары в воздухе затрачивается 34эВ энергии (1эВ = 1,6 х 10^-19Дж), можно рассчитать, что при экспозиционной дозе в воздухе в 1Кл/кг на ионизацию 1кг воздуха (образование 6,24 х 10¹⁸ пар ионов) затрачивается 34Дж.

6,24 х 10¹⁸ х 34/1,6 х 10^-19 = 33,94Дж/кг, т.е. при экспозиционной дозе в 1Кл/кг поглощенная доза в воздухе составит 34 Дж/кг.

От поглощенной дозы в воздухе к поглощенной дозе в биологической ткани переходят с использованием множителя 1,09, т.е. при облучении организма экспозиционной дозой в 1 Кл/кг ткани организма поглощают 37 Дж/кг энергии ионизирующих излучений (34 Дж/кг х 1,09 = 37 Дж/кг).

Поглощенная доза излучения – это величина энергии, поглощенной в единице объема ( или массы) облучаемого вещества.

За единицу поглощенной дозы в СИ принимают джоуль на килограмм (Дж/кг), т.е. это такая поглощенная доза, при которой в 1 кг массы облучаемого вещества поглощается 1 Дж энергии излучения. Этой единице присвоено наименование грей (Гр).

Внесистемной единицей поглощенной дозы является рад (radiation absorbent dose), она в 100 раз меньше Гр. Рад – единица поглощенной дозы ионизирующего излучения, при которой веществом массой 1 г поглощается энергия излучения, равная 100 эрг.

1 рад = 100 эрг/г = 10^-2 Дж/кг. 1 Гр = Дж/кг = 100 рад.

Применяют такие производные величины от Гр и рад.

мГр – миллигрей (10^-3 Гр)

мкГр –микрогрей (10^-6 Гр)

крад – килорад (10^-9 рад) и т.д.

Мощность поглощенной дозы – это поглощенная доза, отнесенная к единице времени. За единицу мощности в СИ принят ватт/кг (Вт/кг) – ватт равен мощности, при которой работа в 1 Дж проводится за 1 с.

Внесистемные единицы: рад в час (рад/ч), рад в мин (рад/мин), грей в секунду (Гр/с), рад в секунду (рад/с).

Если в воздухе экспозиционная доза в 1 Р энергетически эквивалента 88 эрг/г, то поглощенная доза для этой среды составляет 0,88 раз (88:100), так как 1 рад = 100 эрг/г. Таким образом экспозиционная доза в 1 Р соответствует поглощенной дозе в 0,88 рад.

Для различных биологических тканей используют переходные коэффициенты (их определяют опытным путем). Для мягких тканей он составляет 0,93, для костной ткани – 2-5.

Поглощенная доза обычно рассчитывается для рентгеновского и гамма-излучения. Для других видов излучений принята эквивалентная доза.