Основные дозиметрические величины. Единицы измерения
Ионизирующие излучения, распространяясь в воздухе, в различных веществах, в биологической ткани живых организмов, вызывают возбуждение атомов и молекул, часто их ионизацию, а иногда и разрушение.
Для установления закономерностей воздействия распространения и поглощения ионизирующих излучений в среде, в том числе и в биологической ткани, введены следующие основные характеристики: экспозиционная доза фотонного излучения, мощность экспозиционной дозы, поглощенная доза, мощность поглощенной дозы, керма, эквивалентная доза, мощность эквивалентной дозы, эффективная доза, полувековая эквивалентная доза, коллективная эквивалентная доза и др.
Дозой облучения называется часть энергии радиационного излучения, котором расходуется на ионизацию и возбуждение атомов и молекул любого облученного объекта.
В зависимости от места нахождения источника облучения различают внешнее и внутреннее облучение.
Внешнее облучение имеет место, если источник излучения находится вне облучаемого объекта.
Внутреннее облучение имеет место, если источник излучения находится внутри облучаемого объекта.
Источники излучения могут быть как точечными, так и распределены на поверхности, в объеме или в массе вещества.
Связь понятий источника излучения, поля, дозы и радиобиологического эффекта показана на рис. 1.
Рис. 1. Связь понятий источника излучения, поля излучения, доз и радиобиологического эффекта
Экспозиционная доза фотонного излучения
Исторически получилось так, что сначала было открыто фотонное излучение. Было замечено, что оно имеет свойство ионизировать воздух. Поэтому для характеристики поля было введено понятие экспозиционная доза.
Экспозиционная доза фотонного (рентгеновского и гамма-) излучения характеризует их способность создавать, в веществе заряженные частицы. Выражается отношением суммарного электрического заряда ионов одного знака dQ, образованного излучением в некотором объеме духа, к массе dm в этом объеме:
Единица измерения в системе СИ - Кулон/кг, внесистемная единица - Рентген. На практике используются и пробные единицы - мкР, мР.
Доза в 1 Р накапливается за 1 час на расстоянии 1 м от источника радия массой в 1 г, то есть активностью в 1 Ки.
1 Рентген - это доза фотонного излучения, при прохождении которого через 1,29 · 10е кг (1 см3) воздуха при температуре 0 °С, давлении 1013 гПа (760 мм рт.), в результате завершения всех ионизационных процессов, вызванных этим излучением, образуется заряд равный 3,34 · 10-10 Кл каждого знака, что отвечает возникновению 2,08 · 109 пар ионов.
Между единицами существует следующая зависимость: 1Р=2,5810-4 Кл/кг; 1 Кл/кг=3,876·103 Р.
Примечание. Согласно РД 50-454-84 характеристика «экспозиционная доза» подлежит изъятию из употребления. Однако в настоящее время многие приборы еще отградуированы в рентгенах и продолжают использоваться. Вместе с тем можно назвать причины изъятия из обращения экспозиционной дозы:
- экспозиционная доза введена только для фотонного излучения и не может быть использована для смешанного излучения;
- даже для фотонного излучения область практического использования экспозиционной дозы ограничена энергией 3 МэВ;
- значения экспозиционной дозы в Рентгенах и поглощенной дозы в воздухе в радах отличаются всего лишь примерно в 1,14 раза;
- существенное изменение размеров единиц при переходе на единицы СИ и нецелочисленный, неудобный коэффициент связи между системными и внесистемными единицами могут быть причинами многих ошибок.
Учитывая, что экспозиционная доза накапливается во времени, на практике используется и понятие «мощность экспозиционной дозы», которая характеризует интенсивность излучения.
Мощность экспозиционной дозы - отношение приращения экспозиционной дозы dX за интервал времени dt к этому интервалу:
Единицы измерения: в системе СИ - А/кг (ампер на кг); внесистемная единица - Р/с, Р/ч, мР/ч, мкР/ч и т.д. Мощность дозы, измеренная на высоте 70-100 см от поверхности земли, часто называют уровнем радиации.