И единицы измерения

Для количественной оценки действия ионизирующего излучения используется несколько дозиметрических величин. Основная дозиметрическая величина – поглощённая доза излучения. Это физическая величина, равная отношению средней энергии, переданной излучением веществу в некотором элементарном объеме, к массе вещества в этом объёме:

.

Единицей поглощённой дозы в СИ является грей (Гр). Один грей равен поглощённой дозе излучения, соответствующей энергии 1 Дж ионизирующего излучения любого вида, переданной облучённому веществу массой 1 кг.

Поглощённую дозу для заряженных частиц сравнительно легко измерить по радиационным эффектам (ионизации, возбуждению и др.), возникающим в веществе. Это обусловлено тем, что передача и поглощение энергии происходят в одном и том же элементарном объёме (в случае частиц небольших энергий, для которых пробег не превышает облучаемого объёма). Между характеристиками излучения заряженных частиц небольших энергий (плотность потока частиц, плотность потока энергии и др.) и поглощённой дозой существует однозначная связь.

При взаимодействии фотонного излучения с веществом часть вторичных заряженных частиц может покинуть пределы облучаемого объёма вещества, поэтому прямой связи между параметрами поля излучения и поглощённой дозой, вообще говоря, не наблюдается. Такая связь имеет место лишь в случае энергетического равновесия, при котором энергия излучения, поглощённая в некотором объёме среды, равна суммарной кинетической энергии ионизирующих частиц, образованных в том же объёме.

Поглощённой дозе косвенно ионизирующего излучения, определённой в условиях энергетического равновесия между первичным и вторичным излучениями, дано специальное название – керма.

Керма – это физическая величина, равная отношению суммы начальных кинетических энергий всех заряженных ионизирующих частиц, образовавшихся под действием косвенно ионизирующего излучения в элементарном объёме вещества, к массе вещества в этом объёме:

.

Керма (Kinetic Energy Released in Material) измеряется в тех же единицах, что и поглощённая доза.

Длительное время в качестве характеристики ионизирующего действия рентгеновского и g-излучения применялась экспозиционная доза – отношение суммарного заряда всех ионов одного знака в воздухе при полном торможении электронов, образующихся фотонами в элементарном объёме воздуха, к массе воздуха в этом объёме:

.

Единица экспозиционной дозы в СИ – кулон на килограмм (Кл/кг). Внесистемная поглощённой дозы – рентген. Это такая экспозиционная доза, при которой электромагнитное излучение в 1 см³ сухого атмосферного воздуха при нормальных условиях (температуре С и давлении 1000 гПа), что соответствует массе воздуха 0, 001293 г, образует 2, 08 × 10⁹ пар ионов. Международной комиссией по радиологическим единицам экспозиционная доза рекомендована к изъятию из арсенала. При новых разработках применение внесистемной единицы «рентген» не рекомендуется.

Возникающие под воздействием ионизирующего излучения биологические эффекты при одной и той же поглощённой энергии различны для разных видов излучений. Биологические воздействия ионизирующего излучения произвольного состава принято сравнивать с эффектами от рентгеновского и g-излучения. Для оценки биологического действия ионизирующего излучения любого вида введено понятие эквивалентной дозы.

Эквивалентная доза определяется как произведение поглощённой дозы на коэффициент качества излучения:

D _экв = k × D _погл.

Безразмерный коэффициент качества определяет зависимость биологического эффекта облучения человека в малых дозах от полной линейной передачи энергии (ЛПЭ) излучения. Под ЛПЭ понимают среднюю энергию, передаваемую среде движущейся частицей на единице длины своего пути (ЛПЭ определяют обычно в кэВ на 1 мкм пути в воде). Коэффициент качества показывает, во сколько раз излучение, характеризующееся данным значением ЛПЭ, представляет бо¢ льшую радиационную опасность, чем рентгеновское или γ -излучение. Значение k для рентгеновского и g-излучения принято равным 1. Для всех других ионизирующих излучений значения коэффициента качества установлены на основе радиобиологических данных (таблица 6).

Таблица 6

Регламентированная зависимость коэффициента

качества от полной ЛПЭ

Если ЛПЭ во всех точках облучаемого объекта не определена, используют регламентированные значения коэффициента качества, зависящие от энергетического спектра излучения (соответствующие зависимости и таблицы имеются в справочниках по радиационной безопасности). При определении эквивалентной дозы ионизирующего излучения с неизвестным спектральным составом допустимо использовать средние значения коэффициента качества (таблица 7).

Таблица 7

Средние значения коэффициента качества

Эквивалентная доза имеет ту же размерность, что и поглощённая. Для единицы эквивалентной дозы в СИ используется собственное наименование – зиверт (Зв):

.

Эквивалентная доза смешанного ионизирующего излучения определяется суммой произведений поглощённых доз отдельных видов излучения на соответствующие значения коэффициента качества этих видов излучения:

.

Физическая величина, равная отношению приращения дозы за интервал времени к этому интервалу времени, называется мощностью дозы:

P = dD / dt.

Единицей мощности поглощённой дозы и кермы в СИ является Гр/с. Единица мощности эквивалентной дозы в СИ – Зв/с.

В дозиметрии широко использовались внесистемные единицы. Согласно ГОСТ 8.417-2002 «ЕДИНИЦЫ ВЕЛИЧИН» (введённого в действие с 1 сентября 2003 г.) внесистемные дозиметрические единицы подлежат изъятию из обращения. Соотношения между единицами ионизирующего излучения в СИ и внесистемными единицами приведены в таблице 8.

Таблица 8

Основные радиологические величины и единицы измерения