8.2. Физические характеристики ионизирующих излучений

Активность радиоактивного вещества - это число ядерных превращений в единицу времени:

dN

A = --------, Бк (беккерель), (8.1)

dt

1 Бк=1 ядерному превращению в секунду.

Специальная единица активности - Ки (кюри): 1 Ки=3.710¹⁰ Бк.

Период полураспада (Т) - время, за которое число активных атомов (N₀) препарата изменится вдвое (рис.8.1.)

N

N₀

0.5

Т t,с

Рис.8.1. Схема распада радиоактивного вещества.

Доза на орган -средняя доза в определенной ткани или органе человеческого тела:

D_Т=(V_мт)т Ddм , (8.2)

^МТ

где мт - масса ткани или органа; D - поглощенная доза в элементе массы dм.

Доза поглощенная (Доза) - фундаментальная дозиметрическая величина:

__

de

D = , Гр (грей) (8.3)

dm

где de - средняя энергия, передаваемая ионизирующим излучением веществу, находящемуся в элементарном объеме;

dм - масса вещества в этом элементарном объеме.

Грей - поглощенная доза излучения, соответствующая энергии 1 Дж ионизирующего излучения любого вида, переданной облучаемому веществу массой 1 кг.

В практике применяется внесистемная единица - рад: 1 Гр = 1 Дж/кг = 100 рад

При равных поглощенных дозах различные виды излучения обусловливают разный биологический эффект, поэтому для оценки действия одного из компонентов смешанного излучения введено понятие эквивалентной дозы.

Доза эквивалентная - поглощенная доза в органе или ткани, умноженная на соответствующий взвешивающий коэффициент для данного излучения:

Н_Т,R = W_RD_Т,R , Зв (зиверт) (8.4)

где D_Т,R - средняя поглощенная доза в органе или ткани Т;

W_R - взвешивающий коэффициент для излучения R. 1 Зв = 1 Дж/кг.

Если поле излучения состоит из нескольких излучений с различными W_R, то:

Н_Т = е W_RD_Т,R (8.5)

^R

Специальная единица эквивалентной дозы - Бэр - поглощенная доза любого вида излучения, которая вызывает равных биологический эффект с дозой в 1 рад рентгеновского излучения 1Зв = 100 бэр.

Таблица 8.1

Взвешивающие коэффициенты для отдельных видов излучения при расчете эквивалентной дозы

фотоны любых энергий	1
электроны и мюоны любых энергий	1
нейтроны энергий менее 10 кэВ от 10 до 100 кэВ от 100 кэВ до 2 МэВ от 2 МэВ до 20 МэВ более 20 МэВ	5 10 20 10 5
протоны, кроме протонов отдачи, энергия более 2МэВ	5
альфа-частицы, осколки деления, тяжелые ядра	5

Доза эквивалентная или эффективная ожидаемая - за время t, прошедшее после поступления радиоактивных веществ в организм:

t₀+t

H_t (T) = т H_T (t) dt , (8.6)

t₀

где t₀ - момент поступления; H_T (t) - мощность эффективной или эквивалентной дозы к моменту времени t на орган или ткань Т. Когда t не определено, то его следует принять равным 50 годам для взрослых и 70 годам для детей.

Доза эффективная - величина, используемая как мера риска возникновения отдаленных последствий облучения всего тела человека и отдельных его органов с учетом из радиочувствительности:

Е = е W_ТН _t,Т, Зв (Дж/кг) (8.7)

^Т

где Н _t,Т - эквивалентная доза в ткани Т за время t;

W_Т - взвешивающий коэффициент для ткани Т.

Таблица 8.2

Взвешивающие коэффициенты для тканей и органов при расчете эффективной дозы

гонады	0,20
костный мозг (красный)	0,12
толстый кишечник (прямая, сигмавидная, нисходящая часть ободочной кишки)	0,12
легкие, желудок	0,12
мочевой пузырь, грудная железа, печень, пищевод, щитовидная железа	0,05
кожа, клетки костных поверхностей	0,01
остальное	0,05

Мощность дозы - отношение приращения дозы (поглощенной, эквивалентной, эффективной) dD, dН, dЕ за интервал времени dt к этому интервалу времени:

dD

D = dt , (Гр/с) (8.8)

dН

Н = dt , (Зв/с) (8.9)

dЕ

Е = dt , (Зв/с) (8.10)

На практике за единицу времени могут приниматься час, сутки, год.