Jaka jest dawka promieniowania w jakich jednostkach. Jak mierzone jest promieniowanie: promieniowanie tła i dawki promieniowania

Działanie promieniowania jonizującego to złożony proces. Efekt napromieniania zależy od wielkości pochłoniętej dawki, jej mocy, rodzaju promieniowania oraz objętości napromieniania tkanek i narządów. Do jego oceny ilościowej wprowadzono jednostki specjalne, które dzielą się na niesystemowe i jednostki w układzie SI. Obecnie używane są głównie jednostki SI. Poniżej (w tabeli 1) znajduje się lista jednostek miary wielkości radiologicznych oraz porównanie jednostek SI i spoza SI.

Tabela 1.

Podstawowe wielkości i jednostki radiologiczne
Wartość	Nazwa i oznaczenie jednostki miary	Relacje między jednostkami
Poza systemem
Aktywność nuklidów, A	Curie (Ci, Ci)	Bekerel (Bq, Bq)	1 Ci = 3,7*1010Bq1 Bq = 1 spread/s 1 Bq=2,7*10-11Ci
Dawka ekspozycji, X	RTG (P, R)	Kulomb/kg (C/kg, C/kg)	1 R=2,58*10-4 C/kg1 C/kg=3,88*103 R
Dawka pochłonięta, D	Cieszę się (rad, rad)	Szary (Gy, Gy)	1 rad-10-2 Gy1 Gy=1 J/kg
Dawka równoważna, N	Rem (rem, rem)	Siwert (Sv, Sv)	1 śr=10-2 śr 1 śr=100 śr
Całkowita dawka promieniowania	Rad-gram (rad*g, rad*g)	Szary kg (Gy*kg, Gy*kg)	1 rad*g=10-5 Gy*kg1 Gy*kg=105 rad*g

Aby opisać wpływ promieniowania jonizującego na substancję, stosuje się następujące pojęcia i jednostki miary:

Aktywność radionuklidowa w źródle (A). Aktywność jest równa stosunkowi liczby spontanicznych przemian jądrowych w tym źródle w małym przedziale czasu (dN) do wartości tego przedziału (dt):

Jednostką aktywności SI jest Becquerel (Bq).

Jednostką pozasystemową jest Curie (Ci).

Liczba jąder promieniotwórczych N(t) danego izotopu zmniejsza się z czasem zgodnie z prawem:

N(t) = N0 exp(-tln2 / T1/2) = N0 exp(-0,693t / T1/2)

gdzie Nie jest liczbą jąder promieniotwórczych w czasie t = 0, okres półtrwania T1 / 2 to czas, w którym połowa jąder promieniotwórczych ulega rozpadowi.

Masę m radionuklidu o aktywności A można obliczyć ze wzoru:

m = 2,4*10-24M T1/2A

gdzie M to liczba masowa radionuklidu, A to aktywność w Becquerels, T1/2 to okres półtrwania w sekundach. Waga podana jest w gramach. Dawka ekspozycji (X). Jako ilościową miarę promieniowania rentgenowskiego i promieniowania zwyczajowo stosuje się w jednostkach nieukładowych dawkę ekspozycji określoną przez ładunek cząstek wtórnych (dQ) utworzonych w masie substancji (dm) z pełnym spowolnieniem wszystkich naładowane cząstki:

Jednostką dawki ekspozycji jest rentgen (R). Rentgen to dawka ekspozycyjna promieniowania rentgenowskiego i - promieniowania, które wytwarza w 1 cm3 powietrza o temperaturze 0 ° C i ciśnieniu 760 mm Hg. całkowity ładunek jonów tego samego znaku w jednej jednostce elektrostatycznej ilości energii elektrycznej.

Dawka ekspozycyjna 1 Р odpowiada 2,08*109 par jonów (2,08*109 = 1/(4,8*10-10)). Jeśli przyjmiemy średnią energię tworzenia 1 pary jonów w powietrzu równą 33,85 eV, to przy dawce ekspozycyjnej 1 R energia równa:

(2,08*109)*33,85*(1,6*10-12) = 0,113 erg,

i jeden gram powietrza:

0,113 / powietrze = 0,113 / 0,001293 = 87,3 erg.

Absorpcja energii promieniowania jonizującego jest podstawowym procesem, który powoduje w napromieniowanej tkance ciąg przemian fizykochemicznych prowadzących do obserwowanego efektu promieniowania. Dlatego naturalne jest porównanie obserwowanego efektu z ilością pochłoniętej energii lub pochłoniętej dawki.

Dawka pochłonięta (D) jest główną wielkością dozymetryczną. Jest równy stosunkowi średniej energii dE, przenoszonej przez promieniowanie jonizujące na substancję w objętości elementarnej, do masy dm substancji w tej objętości:

Jednostką dawki pochłoniętej jest Grey (Gy). Jednostkę nieukładową Rad zdefiniowano jako pochłoniętą dawkę dowolnego promieniowania jonizującego, równą 100 erg na 1 gram napromieniowanej substancji.

Dawka równoważna (N). Do oceny możliwych szkód dla zdrowia ludzkiego w warunkach narażenia przewlekłego w zakresie bezpieczeństwa radiacyjnego wprowadza się pojęcie dawki równoważnej H, która jest równa iloczynowi dawki pochłoniętej Dr utworzonej przez narażenie - r i uśrednionej przez analizowany narząd lub w całym ciele, przez czynnik wagowy wr (zwany również współczynnikiem jakości promieniowania) (tab. 2).

Jednostką dawki równoważnej jest dżul na kilogram. Ma specjalną nazwę Sievert (Sv).

Tabela 2.

Współczynniki wagi promieniowania
Rodzaj promieniowania i zakres energii	Mnożnik wagi
Fotony wszystkich energii
Elektrony i miony wszystkich energii
neutrony z energią< 10 КэВ
Neutrony od 10 do 100 keV
Neutrony od 100 keV do 2 MeV
Neutrony od 2 MeV do 20 MeV
Neutrony > 20 MeV
Protony o energiach > 2 MeV (z wyjątkiem protonów odrzutu)
Cząstki, fragmenty rozszczepienia i inne ciężkie jądra

Efekt napromieniowania jest nierównomierny. Aby ocenić szkody dla zdrowia człowieka ze względu na różny charakter wpływu napromieniania na różne narządy (w warunkach równomiernego napromieniania całego ciała) wprowadza się pojęcie skutecznej dawki równoważnej E eff, którą stosuje się przy ocenie możliwych efekty stochastyczne - nowotwory złośliwe.

Dawka skuteczna jest równa sumie ważonych dawek równoważnych we wszystkich narządach i tkankach:

gdzie w t jest współczynnikiem masy tkanki (Tabela 3), a H t jest równoważną dawką wchłoniętą w tkance - t. Jednostką skutecznej dawki równoważnej jest sievert.

Tabela 3

Zbiorcza skuteczna dawka równoważna. Do oceny uszczerbku na zdrowiu personelu i społeczeństwa w wyniku skutków stochastycznych wywołanych działaniem promieniowania jonizującego stosuje się zbiorczą skuteczną dawkę równoważną S, zdefiniowaną jako:

gdzie N(E) jest liczbą osób, które otrzymały indywidualną skuteczną dawkę równoważną E. Jednostką S jest Man-Sievert (man-Sv).

Radionuklidy - atomy promieniotwórcze o określonej liczbie masowej i liczbie atomowej, a dla atomów izomerycznych - o określonym stanie energetycznym jądra atomowego. Radionuklidy (i nieradioaktywne nuklidy) pierwiastka są inaczej nazywane jego izotopami.

Oprócz powyższych wartości, aby porównać stopień uszkodzenia radiacyjnego substancji, gdy jest ona wystawiona na działanie różnych cząstek jonizujących o różnych energiach, stosuje się również wartość liniowego transferu energii (LET), która jest określona zależnością:

gdzie jest średnia energia lokalnie przekazywana do ośrodka przez jonizującą cząstkę w wyniku zderzeń na ścieżce elementarnej dl. Energia progowa zwykle odnosi się do energii elektronu. Jeżeli w akcie zderzenia pierwotna cząstka naładowana tworzy -elektron o wyższej energii, to energia ta nie jest wliczana do wartości dE, a -elektrony o energii są bardziej uważane za niezależne cząstki pierwotne.

Wybór energii progowej jest dowolny i zależy od konkretnych warunków.

Z definicji wynika, że ​​liniowy transfer energii jest pewnym analogiem siły hamowania materii. Istnieje jednak różnica między tymi wartościami. Składa się z następujących elementów:

• 1. LET nie obejmuje energii przetworzonej na fotony, czyli straty promieniowania.
• 2. Przy danym progu LET nie obejmuje energii kinetycznej przekraczania cząstek.

Wartości LET i siły hamowania są takie same, jeśli można pominąć straty bremsstrahlung i

dozymetr promieniowania jonizującego

Tabela 4

Przez wielkość liniowego transferu energii można określić współczynnik wagowy tego rodzaju promieniowania (tabela 5)

Tabela 5

Maksymalne dopuszczalne dawki promieniowania wg NRB-99

W odniesieniu do narażenia populację dzieli się na 3 kategorie:

Kategoria B osób narażonych lub ograniczona część populacji – osoby, które nie pracują bezpośrednio ze źródłami promieniowania jonizującego, ale ze względu na warunki zamieszkania lub wykonywania pracy mogą być narażone na promieniowanie jonizujące.

• - podstawowe dawki graniczne (PD) podane w Tabeli 6;
• - dopuszczalne poziomy narażenia jednoczynnikowego (dla jednego radionuklidu, drogi wniknięcia lub jednego rodzaju narażenia zewnętrznego), które wynikają z głównych limitów dawki: roczne limity poboru (GWP), dopuszczalna średnia roczna objętość działań (ADV), średnia roczna specyficzna działalność (ARS) i inne;
• - poziomy kontrolne (dawki, poziomy, czynności, gęstości strumienia itp.). Ich wartości powinny uwzględniać osiągnięty w organizacji poziom bezpieczeństwa radiacyjnego i zapewniać warunki, w których oddziaływanie radiacyjne będzie poniżej dopuszczalnego poziomu.

Tabela 6 Podstawowe limity dawki

Uwagi:

• * Jednoczesne napromienianie jest dozwolone do określonych limitów dla wszystkich znormalizowanych wartości.
• ** Główne limity dawek, jak również wszystkie inne dopuszczalne poziomy narażenia dla personelu grupy B, są równe 1/4 wartości​​dla personelu grupy A. W dalszej części tekstu wszystkie standardowe wartości dla personelu kategoria personelu podano tylko dla grupy A.
• ***Odnosi się do dawki na głębokości 300 mg/cm2.
• **** Odnosi się do średniej wartości powierzchni w 1 cm2 w warstwie podstawnej skóry o grubości 5 mg/cm2 pod warstwą przykrywającą o grubości 5 mg/cm2. Na dłoniach grubość warstwy przykrywającej wynosi 40 mg/cm2. Podany limit pozwala na ekspozycję całej ludzkiej skóry, pod warunkiem, że w ramach średniego narażenia dowolnego 1 cm2 obszaru skóry limit ten nie zostanie przekroczony. Granica dawki dla napromieniowania skóry twarzy zapewnia, że ​​granica dawki cząstek beta nie zostanie przekroczona.

Podstawowe limity dawki ekspozycyjnej nie obejmują dawek pochodzących z narażenia naturalnego i medycznego, a także dawek wynikających z wypadków radiacyjnych. Te rodzaje ekspozycji podlegają specjalnym ograniczeniom.

Dawka skuteczna dla personelu nie powinna przekraczać 1000 mSv na okres aktywności zawodowej (50 lat), a 70 mSv dla ludności na okres życia (70 lat). Początek okresów wprowadza się od 1 stycznia 2000 r.

Przy jednoczesnym narażeniu człowieka na źródła narażenia zewnętrznego i wewnętrznego roczna dawka skuteczna nie powinna przekraczać dawek granicznych określonych w tabeli. 6.

Istnieją trzy grupy narządów krytycznych:

• grupa 1 - całe ciało, gonady i czerwony szpik kostny;
• Grupa 2 - mięśnie, tarczyca, tkanka tłuszczowa, wątroba, nerki, śledziona, przewód pokarmowy, płuca, soczewki oczne i inne narządy, z wyjątkiem należących do grup 1 i 3;
• Grupa 3 - skóra, tkanka kostna, dłonie, przedramiona, golenie i stopy.

Wartości graniczne narażenia na dawkę dla różnych kategorii osób podano w Tabeli 7.

Tabela 7

Oprócz głównych limitów dawek, do oceny wpływu promieniowania stosuje się wzorce pochodne i poziomy odniesienia. Standardy są obliczane z uwzględnieniem nieprzekroczenia limitów dawki SDA (maksymalna dopuszczalna dawka) i PD (granica dawki). Obliczenie dopuszczalnej zawartości radionuklidu w organizmie przeprowadza się z uwzględnieniem jego radiotoksyczności i nieprzekraczania SDA w narządzie krytycznym. Poziomy odniesienia powinny zapewniać możliwie najniższe poziomy narażenia, przy jednoczesnym przestrzeganiu podstawowych dawek granicznych.

• - maksymalne dopuszczalne roczne pobranie radionuklidu MAP przez układ oddechowy;
• - dopuszczalna zawartość radionuklidu w krytycznym DSA narządu;
• - dopuszczalna moc dawki promieniowania DMDA;
• - dopuszczalna gęstość strumienia cząstek DPPA;
• - dopuszczalna aktywność objętościowa (stężenie) radionuklidu w powietrzu obszaru roboczego statku kosmicznego;
• - dopuszczalne zanieczyszczenie skóry, kombinezonu i powierzchni roboczych DZA.

• - limit rocznego pobrania GWP radionuklidu przez narządy oddechowe lub trawienne;
• - dopuszczalna aktywność objętościowa (stężenie) radionuklidu DCS w powietrzu atmosferycznym i wodzie;
• - dopuszczalna moc dawki DMDB;
• - dopuszczalna gęstość strumienia cząstek DPPB;
• - dopuszczalne zanieczyszczenie skóry, odzieży i powierzchni DZB.

Wartości liczbowe dopuszczalnych poziomów zawarte są w całości w „Normach bezpieczeństwa radiacyjnego”.

2Charakterystyka przyrządu pomiarowego DKS-101

Uniwersalny dozymetr (zwany dalej dozymetrem) przeznaczony jest do bezwzględnych pomiarów dawki pochłoniętej i ekwiwalentnej oraz mocy dawki pochłoniętej i ekwiwalentnej dla szerokiego zakresu energii promieniowania fotonowego i elektronowego, precyzyjnego pomiaru pól dawki promieniowania jonizującego pochodzącego z medycyny oraz urządzenia i urządzenia przemysłowe.

Urządzenie może być wykorzystywane do badań dozymetrycznych i fizycznych w warunkach laboratoryjnych i produkcyjnych, m.in. do weryfikacji urządzeń dozymetrycznych, certyfikacji pracowni rentgenowskich i przemysłowych instalacji rentgenowskich i elektronicznych itp.

Dozymetr może być certyfikowany jako wzorzec roboczy I lub II kategorii.

Dozymetr działa stabilnie, gdy temperatura otoczenia zmienia się od +10С do +40С oraz w warunkach wilgotności względnej do 80% przy +30С bez kondensacji wilgoci, ciśnienie atmosferyczne od 84 do 106,7 kPa (od 630 do 800 mm Hg. Art.) .

Uzupełnia się go komorami jonizacyjnymi, źródłami kontrolnymi oraz fantomem wodnym na życzenie klienta.

Składa się z jednostki elektrometrycznej z wbudowanym sterowanym źródłem wysokiego napięcia i komputera osobistego.

Wbudowane systemy autodiagnostyki, zestaw funkcji do matematycznego przetwarzania i rejestracji wyników pomiarów, oprogramowanie w środowisku Windows98 zapewniają łatwość obsługi i szeroki zakres funkcji serwisowych.

Szczegóły techniczne

Dozymetr umożliwia następujące rodzaje pomiarów: dawka pochłonięta w wodzie (Gy), dawka równoważna (Sv), odpowiadające dawki dawki, ładunek (C), prąd (A) (błędy pomiaru prądu i ładunku nie są standaryzowane). Dozymetr posiada automatyczne zatrzymanie pomiarów po osiągnięciu ustawionych progów dawki i czasu. Zapewnienie pomiaru kermy powietrza (Gy), dawki ekspozycyjnej (P) i odpowiedniej mocy dawki można wykonać na życzenie klienta.

Rozdzielczość cyfrowa, stabilność zera, zakres napięcia źródła wysokonapięciowego oraz maksymalny czas pomiaru dozymetru podano w tabeli 2.1.

Tabela 2.1

Dozymetr posiada zakresy pomiarowe wskazane w tabeli 2.2.

Tabela 2.2

Własny poziom tła dozymetru.

Po czasie ustalenia trybu pracy (bez podłączenia komory jonizacyjnej) nie więcej niż 510-15 A.

Przez 8 godzin ciągłej pracy po czasie przejścia w tryb pracy (bez podłączenia komory jonizacyjnej) nie więcej niż 110-14 A.

Od odczytów w normalnych warunkach (bez podłączenia komory jonizacyjnej) przy zmianach temperatury w zakresie temperatur pracy od +10 do +40C, nie więcej niż 210-14 A.

Od odczytów w normalnych warunkach (bez podłączenia komory jonizacyjnej) przy zmianie wilgotności względnej powietrza do 80% w temperaturze 30 C, nie więcej niż 110-14 A.

Niestabilność wskazań dozymetru przez 8 godzin ciągłej pracy po czasie ustalenia trybu pracy nie przekracza 0,2% w czułym zakresie pomiaru MTD (całka MTD i PD).

Czas ustalenia wskazań nie przekracza:

• 100 s - na czułym zakresie;
• 10 s - na innych pasmach.

Granice dopuszczalnego dodatkowego błędu pomiaru to:

z odczytów w normalnych warunkach, gdy temperatura zmienia się w zakresie temperatury pracy od +10 do +40C przy pomiarze MPD (całka MPD i PD) - 0,2%.

z odczytów w normalnych warunkach ze zmianą wilgotności względnej powietrza do 80% w temperaturze 30C przy pomiarze MPD (całka MPD i PD) - 0,2%.

z odczytów w normalnych warunkach pracy w stałym polu magnetycznym o sile nie większej niż 400 A / m przy pomiarze MPD (całka MPD i PD) - 0,2%.

Dozymetr zasilany jest z jednofazowej sieci prądu przemiennego o częstotliwości 50 Hz 1 Hz, zawartości harmonicznych do 5% i napięciu znamionowym 220 V z tolerancją od -15% do +10%.

Moc pobierana z sieci przez jednostkę elektrometryczną przy znamionowym napięciu zasilania nie przekracza 4 VA.

Izolacja pomiędzy korpusem jednostki elektrometrycznej a stykami wtyczki kabla zasilającego wytrzymuje bez przerwy napięcie probiercze DC 4000 V przez 1 minutę.Rezystancja izolacji powyższych obwodów w normalnych warunkach wynosi co najmniej 20 MΩ.

MTBF co najmniej 3000 godzin.

Średnia żywotność wynosi co najmniej 6 lat.

Wykonanie bloku elektrometrycznego IP30C (zgodnie z GOST 14254-96).

Wymiary gabarytowe i wagę instalacji podano w tabeli. 2.3.

Tabela 2.3

Rodzaj klimatycznej wersji dozymetru B1 GOST 12997-84.

Dozymetr pracuje stabilnie przy zmianie temperatury otoczenia od +10C do 40C oraz w warunkach wilgotności względnej do 80% w temperaturze +30C bez kondensacji wilgoci, ciśnienie atmosferyczne od 84 do 106,7 kPa (od 630 do 800 mm Hg .) .

Jednostka elektrometryczna ma wytrzymałość mechaniczną zgodnie z wymaganiami dla produktów grupy L1 GOST 12997-84.

Zaczęły pojawiać się jednostki ich miary. Na przykład: prześwietlenie, curie. Ale nie były połączone żadnym systemem i dlatego nazywane są jednostkami niesystemowymi. Na całym świecie istnieje obecnie jeden system miar - SI (system międzynarodowy). W naszym kraju podlega obowiązkowi stosowania od 1 stycznia 1982 r. Do 1 stycznia 1990 r. przejście to musiało zostać zakończone. Jednak ze względu na trudności ekonomiczne i inne proces jest opóźniany. Jednak wszystkie nowe urządzenia, w tym dozymetryczne, z reguły są kalibrowane w nowych jednostkach.

Jednostki promieniotwórczości. Jednostką aktywności jest jedna przemiana jądrowa na sekundę. Dla celów skrótu stosuje się prostszy termin - jeden rozpad na sekundę (disp. / s).W układzie SI jednostka ta nazywana jest bekerelem (Bq). Do niedawna w praktyce monitoringu promieniowania, m.in. w Czarnobylu, szeroko stosowano pozasystemową jednostkę aktywności – curie (Ci). Jedno curie to 3,7,10 10 rozpadów na sekundę.

Stężenie substancji promieniotwórczej zwykle charakteryzuje się stężeniem jej aktywności. Wyraża się w jednostkach aktywności na jednostkę masy: Ci/t, mCi/g, kBq/kg itd. (konkretna czynność). Na jednostkę objętości: Ci / m 3, mCi / l, Bq / cm 3 itp. (stężenie objętościowe) lub na jednostkę powierzchni: Ci/km2, mCi/cm2, Bq/m2 itd.

Moc dawki (moc dawki pochłoniętej)- przyrost dawki na jednostkę czasu. Charakteryzuje się szybkością akumulacji dawki i może się zwiększać lub zmniejszać w czasie. Jego jednostka w systemie C jest szara na sekundę. Jest to moc pochłoniętej dawki promieniowania, przy której w ciągu 1 sekundy w substancji powstaje dawka promieniowania 1 Gy.

W praktyce do oceny dawki promieniowania pochłoniętego nadal powszechnie stosuje się pozasystemową jednostkę mocy dawki pochłoniętej - rad na godzinę (rad/h) lub rad na sekundę (rad/s). 1 Gy = 100 rad.

Równoważnik dawki- koncepcja ta została wprowadzona w celu ilościowego ujęcia niekorzystnych skutków biologicznych różnych rodzajów promieniowania. Określa się go wzorem D eq = Q. D, gdzie D jest dawką pochłoniętą danego rodzaju promieniowania, Q jest współczynnikiem jakości promieniowania, który dla różnych rodzajów promieniowania jonizującego o nieznanym składzie spektralnym jest akceptowany dla promieniowania rentgenowskiego i gamma – 1, dla promieniowania beta – 1, dla neutronów o energiach od 0,1 do 10 MeV – 10, dla promieniowania alfa o energii poniżej 10 MeV – 20. Z powyższych rysunków widać, że przy tej samej dawce pochłoniętej promieniowanie alfa powoduje , odpowiednio 10 i 20 razy bardziej niszczący efekt . W układzie SI dawkę równoważną mierzy się w siwertach (Sv).

Siwert równa się jednemu szarości podzielonemu przez współczynnik jakości. Dla Q = 1 otrzymujemy

1 Sv \u003d 1 Gy \u003d 1 J / kg \u003d 100 rad \u003d 100 rem.

Baer(biologiczny odpowiednik rentgena) to nieukładowa jednostka dawki równoważnej, czyli pochłonięta dawka dowolnego promieniowania, która powoduje taki sam efekt biologiczny jak 1 rentgen promieniowania gamma.

Szybkość równoważnika dawki- stosunek przyrostu dawki równoważnej w pewnym przedziale czasu. Wyrażana jest w siwertach na sekundę. Ponieważ czas, jaki osoba spędza w polu promieniowania na akceptowalnym poziomie, jest zwykle mierzony w godzinach, preferowane jest wyrażanie równoważnej mocy dawki w mikrosiwertach na godzinę (µSv/h).

Zgodnie z konkluzją Międzynarodowej Komisji Ochrony Radiologicznej szkodliwe skutki u ludzi mogą wystąpić przy dawkach równoważnych co najmniej 1,5 Sv/rok (150 rem/rok), a w przypadku narażenia krótkotrwałego – przy dawkach powyżej 0,5 Sv ( 50 rem). Kiedy ekspozycja przekracza pewien próg, pojawia się ARS.

Równoważna moc dawki wytworzona przez naturalne promieniowanie (pochodzenia ziemskiego i kosmicznego) waha się od 1,5 - 2 mSv/rok, a plus źródła sztuczne (medycyna, opad radioaktywny) od 0,3 do 0,5 mSv/rok. Okazuje się więc, że osoba otrzymuje od 2 do 3 mSv rocznie. Dane te są przybliżone i podlegają określonym warunkom. Według innych źródeł są one wyższe i sięgają nawet 5 mSv/rok.

Dawka ekspozycji- miara efektu jonizacji promieniowania fotonowego, wyznaczona przez jonizację powietrza w warunkach równowagi elektronowej. W układzie SI jednostką dawki ekspozycyjnej jest jeden kulomb na kilogram (C/kg). Jednostką poza systemem jest rentgen (P), 1 P = 2,58. 10 -4 C/kg. Z kolei 1 C/kg = 3,876. 10 3 R.

Dawka ekspozycji- przyrost dawki ekspozycji na jednostkę czasu. Jego jednostką SI jest amper na kilogram (A/kg). Jednak w okresie przejściowym możesz użyć jednostki poza systemem - rentgen na sekundę (R / s).

Od połowy ubiegłego wieku w nauce pojawiło się nowe słowo - promieniowanie. Jej odkrycie dokonało rewolucji w umysłach fizyków na całym świecie i pozwoliło odrzucić niektóre teorie newtonowskie i poczynić śmiałe założenia dotyczące budowy wszechświata, jego powstawania i naszego w nim miejsca. Ale to wszystko dla ekspertów. Mieszczanie tylko wzdychają i próbują zebrać tak odmienną wiedzę na ten temat. Proces ten komplikuje fakt, że istnieje kilka jednostek pomiaru promieniowania i wszystkie z nich się kwalifikują.

Terminologia

Pierwszym terminem, który warto poznać, jest właśnie promieniowanie. Tak nazywa się proces promieniowania przez jakąś substancję najmniejszych cząstek, taką jak elektrony, protony, neutrony, atomy helu i inne. W zależności od rodzaju cząstki właściwości promieniowania różnią się od siebie. Promieniowanie obserwuje się albo podczas rozpadu substancji na prostsze, albo podczas ich syntezy.

Jednostki promieniowania- są to koncepcje warunkowe, które wskazują, ile cząstek elementarnych jest uwalnianych z materii. W tej chwili fizyka operuje siedmioma różnymi jednostkami i ich kombinacjami. Umożliwia to opisanie różnych procesów zachodzących z materią.

rozpad radioaktywny- dowolna zmiana struktury niestabilnych jąder atomów poprzez uwolnienie mikrocząstek.

stała zanikania- Jest to koncepcja statystyczna, która przewiduje prawdopodobieństwo zniszczenia atomu przez określony czas.

Pół życia to przedział czasu, w którym rozpada się połowa całkowitej ilości materii. Dla niektórych pierwiastków liczony jest w minutach, dla innych to lata, a nawet dekady.

Jak mierzy się promieniowanie?

Do oceny właściwości wykorzystuje się nie tylko jednostki miary promieniowania, ale także takie wielkości jak:
- aktywność źródła promieniowania;
- gęstość strumienia (liczba cząstek jonizujących na jednostkę powierzchni).

Ponadto istnieje różnica w opisie wpływu promieniowania na obiekty ożywione i nieożywione. Tak więc, jeśli substancja jest nieożywiona, stosuje się do niej następujące pojęcia:

Pochłonięta dawka;
- dawka ekspozycji.

Jeśli promieniowanie wpłynęło na żywą tkankę, stosuje się następujące terminy:

równoważna dawka;
- skuteczna dawka równoważna;
- dawka.

Jednostkami pomiaru promieniowania są, jak wspomniano powyżej, warunkowe wartości liczbowe przyjęte przez naukowców w celu ułatwienia obliczeń oraz budowania hipotez i teorii. Być może dlatego nie ma jednej ogólnie przyjętej jednostki miary.

Curie

Curie jest jedną z jednostek pomiaru promieniowania. Nie należy do systemu (nie należy do systemu SI). W Rosji jest stosowany w fizyce jądrowej i medycynie. Aktywność substancji będzie równa jednemu curie, jeśli w ciągu jednej sekundy nastąpi w niej 3,7 miliarda radioaktywnych rozpadów. To znaczy, możemy powiedzieć, że jedno curie równa się trzem miliardom siedemset milionom bekereli.

Liczbę tę uzyskano dzięki temu, że Marie Curie (która wprowadziła ten termin do nauki) przeprowadziła swoje eksperymenty na radu i za podstawę przyjęła jego szybkość rozpadu. Ale z biegiem czasu fizycy zdecydowali, że wartość liczbowa tej jednostki jest lepiej powiązana z inną - bekerelem. Umożliwiło to uniknięcie pewnych błędów w obliczeniach matematycznych.

Oprócz curies często spotyka się wielokrotności lub podwielokrotności, takie jak:
- megacurie (równe 3,7 razy 10 do 16. potęgi bekereli);
- kilocurie (3,7 miliarda bekereli);
- milicurie (37 mln bekereli);
- mikrocurie (37 tys. bekereli).

Za pomocą tej jednostki możesz wyrazić objętość, powierzchnię lub specyficzną aktywność substancji.

bekerel

Jednostka dawki promieniowania bekerela ma charakter systemowy i jest zawarta w Międzynarodowym Układzie Jednostek (SI). Jest to najprostsze, ponieważ aktywność radiacyjna jednego bekerela oznacza, że ​​w materii występuje tylko jeden rozpad promieniotwórczy na sekundę.

Swoją nazwę otrzymał na cześć francuskiego fizyka Antoine'a. Nazwa została zatwierdzona pod koniec ubiegłego wieku i jest nadal w użyciu. Ponieważ jest to dość mała jednostka, do oznaczenia aktywności używane są przedrostki dziesiętne: kilo-, mili-, mikro- i inne.

Ostatnio wraz z bekerelami stosowano jednostki niesystemowe, takie jak curie i rutherford. Jeden rutherford równa się milionowi bekereli. W opisie aktywności objętościowej lub powierzchniowej można znaleźć oznaczenia bekerel na kilogram, bekerel na metr (kwadratowy lub sześcienny) i ich różne pochodne.

prześwietlenie

Jednostka miary promieniowania, rentgen, również nie jest jednostką systemową, chociaż jest używana wszędzie do wskazania dawki ekspozycji otrzymanego promieniowania gamma. Jeden rentgen jest równy takiej dawce promieniowania, przy której jeden centymetr sześcienny powietrza przy standardowym ciśnieniu atmosferycznym i temperaturze zerowej przenosi ładunek równy 3,3 * (10 * -10). Odpowiada to dwóm milionom par jonów.

Pomimo faktu, że zgodnie z ustawodawstwem Federacji Rosyjskiej użycie większości jednostek poza systemem jest zabronione, do znakowania dozymetrów używa się promieni rentgenowskich. Ale wkrótce przestaną być używane, ponieważ bardziej praktyczne okazało się zapisywanie i obliczanie wszystkiego w szarościach i siwertach.

Zadowolony

Rad jednostka promieniowania znajduje się poza układem SI i jest równa ilości promieniowania, przy której jedna milionowa dżula energii jest przekazywana na jeden gram substancji. Oznacza to, że jeden rad to 0,01 dżula na kilogram materii.

Materiałem pochłaniającym energię może być zarówno żywa tkanka, jak i inne substancje i substancje organiczne i nieorganiczne: gleba, woda, powietrze. Jako samodzielna jednostka rad został wprowadzony w 1953 r. W Rosji ma prawo być stosowany w fizyce i medycynie.

Szary

Jest to kolejna jednostka miary poziomu promieniowania, uznawana przez Międzynarodowy Układ Jednostek Jednostek. Odzwierciedla pochłoniętą dawkę promieniowania. Uważa się, że substancja otrzymała dawkę jednego szarości, jeśli energia przekazana wraz z promieniowaniem jest równa jednemu dżulowi na kilogram.

Jednostka ta otrzymała swoją nazwę na cześć angielskiego naukowca Lewisa Graya i została oficjalnie wprowadzona do nauki w 1975 roku. Zgodnie z przepisami pełna nazwa jednostki jest pisana małą literą, ale jej skrócone oznaczenie jest pisane wielką literą. Jeden szary jest równy stu radom. Oprócz prostych jednostek w nauce stosuje się również równoważniki wielokrotności i podwielokrotności, takie jak kilogray, megagray, decigray, centigray, microgray i inne.

Siwert

Jednostka miary promieniowania, siwert, służy do oznaczania skutecznych i równoważnych dawek promieniowania i jest również częścią układu SI, podobnie jak siwert i bekerel. Używany w nauce od 1978 roku. Jeden siwert jest równy energii pochłoniętej przez kilogram tkanki po ekspozycji na jedno ogrzewanie promieniami gamma. Jednostka otrzymała swoją nazwę na cześć Rolfa Sieverta, naukowca ze Szwecji.

Z definicji siwerty i szarości są równe, to znaczy równoważne i pochłonięte dawki mają tę samą wielkość. Ale nadal jest między nimi różnica. Przy określaniu dawki równoważnej należy wziąć pod uwagę nie tylko ilość, ale także inne właściwości promieniowania, takie jak długość fali, amplituda i jakie cząstki je reprezentują. Dlatego wartość liczbową dawki pochłoniętej mnoży się przez współczynnik jakości promieniowania.

Na przykład, gdy wszystkie inne czynniki są równe, pochłonięty efekt cząstek alfa będzie dwadzieścia razy silniejszy niż ta sama dawka promieniowania gamma. Ponadto konieczne jest uwzględnienie współczynnika tkankowego, który pokazuje, jak narządy reagują na promieniowanie. Dlatego w radiobiologii stosuje się dawkę równoważną, a w medycynie pracy dawkę skuteczną (w celu normalizacji narażenia na promieniowanie).

stała słoneczna

Istnieje teoria, że ​​życie na naszej planecie pojawiło się z powodu promieniowania słonecznego. Jednostkami miary promieniowania od gwiazdy są kalorie i waty podzielone przez jednostkę czasu. Podjęto taką decyzję, ponieważ ilość promieniowania słonecznego zależy od ilości ciepła odbieranego przez obiekty i intensywności, z jaką ono pochodzi. Zaledwie pół milionowa całkowitej ilości wyemitowanej energii dociera do Ziemi.

Promieniowanie z gwiazd przemieszcza się w przestrzeni z prędkością światła i wchodzi do naszej atmosfery w postaci promieni. Widmo tego promieniowania jest dość szerokie - od „białego szumu”, czyli fal radiowych, po promienie rentgenowskie. Cząsteczki, które również dogadują się z promieniowaniem, to protony, ale czasami mogą być elektrony (jeśli uwolnienie energii było duże).

Promieniowanie otrzymywane ze Słońca jest siłą napędową wszystkich procesów życiowych na planecie. Ilość otrzymywanej przez nas energii zależy od pory roku, pozycji gwiazdy nad horyzontem oraz przezroczystości atmosfery.

Wpływ promieniowania na istoty żywe

Jeśli żywe tkanki o identycznych właściwościach zostaną napromieniowane różnymi rodzajami promieniowania (o tej samej dawce i intensywności), to wyniki będą się różnić. Dlatego do określenia konsekwencji nie wystarczy sama dawka pochłonięta lub ekspozycyjna, jak ma to miejsce w przypadku obiektów nieożywionych. Na scenie pojawiają się jednostki promieniowania przenikliwego, takie jak siwerty remy i szarości, które oznaczają równoważną dawkę promieniowania.

Dawka równoważna to dawka pochłonięta przez żywą tkankę i pomnożona przez współczynnik warunkowy (tabelowy), który uwzględnia, jak niebezpieczny jest ten lub inny rodzaj promieniowania. Najczęściej stosowaną miarą jest siwert. Jeden siwert to sto remów. Im wyższy współczynnik, tym bardziej niebezpieczne promieniowanie. Tak więc dla fotonów jest to jeden, a dla neutronów i cząstek alfa dwadzieścia.

Od czasu wypadku w elektrowni jądrowej w Czarnobylu w Rosji i innych krajach WNP szczególną uwagę zwrócono na poziom narażenia ludzi na promieniowanie. Równoważna dawka z naturalnych źródeł promieniowania nie powinna przekraczać pięciu milisiwertów rocznie.

Działanie radionuklidów na obiekty nieożywione

Cząstki radioaktywne niosą ładunek energii, który przenoszą na materię, gdy się z nią zderzają. A im więcej cząstek wejdzie w kontakt z określoną ilością materii, tym więcej energii otrzyma. Jego ilość szacowana jest w dawkach.

1. Dawka pochłonięta- to właśnie otrzymała jednostka substancji. Jest mierzony w szarościach. Wartość ta nie uwzględnia faktu, że wpływ różnych rodzajów promieniowania na materię jest różny.
2. Dawka ekspozycji- reprezentuje pochłoniętą dawkę, ale z uwzględnieniem stopnia jonizacji substancji pod wpływem różnych cząstek radioaktywnych. Jest mierzony w kulombach na kilogram lub rentgenach.

Dozymetria jest pomiarem dawki lub mocy dawki.

Dawka promieniowania jonizującego to ilość energii promieniowania jonizującego pochłonięta przez jednostkę masy dowolnego napromieniowanego ośrodka. Dawka to dawka promieniowania na jednostkę czasu.

Główne zadanie dozymetrii- określenie dawki promieniowania w różnych ośrodkach oraz w tkankach żywego organizmu.

Wartość dozymetrii:

- niezbędny do ilościowej i jakościowej oceny biologicznego wpływu dawek promieniowania jonizującego podczas zewnętrznego i wewnętrznego narażenia organizmu

— niezbędne do zapewnienia bezpieczeństwa radiologicznego podczas pracy z substancjami promieniotwórczymi

- za jego pomocą można wykryć źródło promieniowania, określić jego rodzaj, ilość energii, a także stopień oddziaływania promieniowania na napromieniany obiekt.

Rodzaje dawek:

ALE) Dawka ekspozycji (X)- ilościowa charakterystyka pola źródła promieniowania jonizującego (gamma lub rentgenowska), charakteryzująca ilość jonizacji suchego powietrza pod ciśnieniem atmosferycznym.

Kulomb na kilogram (C/kg, C/kg) —Jednostka systemowa dawki ekspozycji; 1 C/kg jest równa dawce ekspozycji promieniowania fotonowego, przy której suma ładunków elektrycznych wszystkich jonów tego samego znaku, wytworzonych przez elektrony uwolnione w napromieniowanym powietrzu o masie 1 kg, przy pełnym wykorzystaniu zdolności jonizujących wszystkich elektronów jest równy 1 C.

RTG (R,R) — Tradycyjna (poza systemowa) jednostka dawki ekspozycji; 1 promieniowanie rentgenowskie jest równe dawce ekspozycyjnej promieniowania rentgenowskiego lub gamma w powietrzu, przy której w wyniku całkowitej jonizacji w 1 cm3 suchego powietrza atmosferycznego w temperaturze 0°C i ciśnieniu 760 mm Hg . Sztuka. (tj. w 0,001293 g suchego powietrza atmosferycznego) powstają jony, które niosą ładunek równy 1 jednostce CGS każdego znaku.

CGS to system jednostek miary, w którym występują trzy niezależne wielkości: centymetr-gram-sekunda.

Stosunek jednostek: 1 R \u003d 2,58 * 10-4 C / kg(dokładnie); 1 C / kg \u003d 3,88 * 103 R(około).

Dawka ekspozycji — wartość wyrażona w mR/h lub µR/h. Zwykły Wskaźniki tła dawki ekspozycji dla Białorusi - do 18-20 μR / h.

Tradycyjnie dawkę ekspozycji stosowano w diagnostyce rentgenowskiej ze względu na fakt, że: Moc jonizująca promieni rentgenowskich dla powietrza i tkanki biologicznej jest w przybliżeniu taka sama. Jednak wraz z przejściem na wysokoenergetyczne rodzaje promieniowania ujawniły się ograniczenia stosowania tej cechy w ocenie dawki pochłoniętej, zwłaszcza w organizmach żywych. Dotyczący Dawka ekspozycji Służy do oceny pola źródła promieniowania, a Do określenia oddziaływania promieniowania jonizującego z otoczeniem stosuje się Dawka pochłonięta.

B) dawka pochłonięta (D) — ilość energii pochłoniętej przez jednostkę masy napromieniowanej substancji.

Dżul na kilogram (Gray, Gy,Gy) jest jednostką systemową dawki pochłoniętej. 1 J/kg = 1 Gy.

Zadowolony(rad, rd - dawka pochłonięta promieniowania - dawka pochłonięta promieniowania) - tradycyjna (niesystemowa) jednostka dawki pochłoniętej.

Stosunek jednostek: 1 rad = 0,01 Gy.

W przypadku ludzkich tkanek miękkich w zakresie promieniowania rentgenowskiego lub promieniowania g pochłonięta dawka 1 rad odpowiada w przybliżeniu dawce ekspozycji 1 µ.

Dawka pochłonięta Nie zależy od rodzaju i energii promieniowania jonizującego i określa stopień narażenia na promieniowanie, tj. jest miarą oczekiwanych skutków narażenia.

Biorąc pod uwagę znaczne różnice w mechanizmie oddziaływania różnych rodzajów promieniowania z materią, zdolności jonizacyjnej itp. należy się spodziewać, że Ta sama pochłonięta dawka może wywołać różne efekty biologiczne.. Aby określić ilościowo tę różnicę, wprowadza się pojęcia: „współczynniki wagowe dla różnych rodzajów promieniowania (WR)” oraz „dawka równoważna”.

C) dawka równoważna (HTR) jest miarą nasilenia biologicznego efektu napromieniowania. Przy obliczaniu dawki równoważnej jako mnożniki dawki pochłoniętej stosuje się współczynniki wagowe:

Gdzie HTR — Dawka równoważna w narządzie lub tkance T, wytworzona przez promieniowanie R; DTR to średnia dawka pochłonięta z promieniowania R w tkance lub narządzie T; WR jest współczynnikiem wagowym dla promieniowania R.

Uwzględnij współczynniki ważenia (WR) Względna skuteczność różnych rodzajów promieniowania w wywoływaniu skutków biologicznych.

Ponieważ WR jest czynnikiem bezwymiarowym, Jednostka systemowa dla dawki równoważnej taka sama jak dla dawki pochłoniętej - j/kg(specjalna nazwa Siwert: szw, szw)

Baer (Rem) — Niesystemowa jednostka dawki równoważnej (rem — biologiczny równoważnik radu).

Stosunek jednostek: 1 rem = 0,01 Sv.

Współczynniki wagowe dla poszczególnych rodzajów promieniowania.

Ryzyko wystąpienia stochastycznych skutków napromieniania organizmu człowieka zależy nie tylko od dawki równoważnej, ale także od promieniowrażliwości tkanek lub narządów narażonych na promieniowanie. Radioczułość narządów i tkanek uwzględnia dawkę skuteczną.

D) dawka skuteczna (E)- wielkość narażenia na promieniowanie jonizujące, stosowana jako miara ryzyka długotrwałych skutków napromieniowania całego organizmu człowieka i poszczególnych jego narządów Biorąc pod uwagę ich wrażliwość na promieniowanie; oznacza sumę iloczynów dawek równoważnych w tkankach i narządach ciała oraz odpowiednich współczynników wagowych:

,

Gdzie HT jest równoważną dawką w tkance lub narządzie T; WT jest współczynnikiem wagowym dla narządu lub tkanki T.

Współczynnik wagowy WT charakteryzuje względny udział danego narządu lub tkanki w całkowitym uszkodzeniu zdrowia spowodowanym rozwojem efektów stochastycznych. Suma WT wynosi 1.

Jednostka systemowa dawki skutecznej— siwert (Sv, Sv); Jednostka poza systemem- rem. 1 Sv równa się 100 rem.

Współczynniki ważenia dla tkanek i narządów przy obliczaniu skutecznej dawki (wt).

Stosunek dawek podawanych ogólnoustrojowo i nieogólnie.

Dawki zbiorcze służą do oceny skutków narażenia na grupę osób:

ALE) Zbiorcza dawka równoważna (ST) w tkance T, używany do wyrażenia całkowitego narażenia na konkretną tkankę lub narząd w grupie osobników; jest równa iloczynowi liczby osób narażonych i średniej dawki równoważnej w narządzie lub tkance.

B) Zbiorcza dawka skuteczna (S)— odnosi się do narażonej populacji jako całości; jest równy iloczynowi liczby osób narażonych i średniej skutecznej dawki.

Definicja zbiorczych dawek ekwiwalentnych i zbiorczych dawek skutecznych nie wskazuje czasu, w którym dawka została otrzymana. Dlatego przy obliczaniu dawek zbiorczych zawsze powinno być Wyraźne wskazanie okresu i grupy osób, dla których przeprowadzono to wyliczenie.

Stosowanie dawek zbiorczych Ocena narażenia ludności na promieniowanie i ryzyka wystąpienia konsekwencji stochastycznych działanie promieniowania jonizującego. Jednostki dawek zbiorczych - Man-sivert i man-rem.

„Dawka na poduszkę”(na dawkę caput, Sv) to wartość dawki zbiorczej podzielona przez liczbę członków narażonej grupy.

Wynik narażenia na promieniowanie zależy od wielu czynników: ilości promieniotwórczości w środowisku zewnętrznym i wewnątrz organizmu, rodzaju promieniowania i jego energii podczas rozpadu jąder izotopów promieniotwórczych, akumulacji substancji promieniotwórczych w organizmie i ich wydalanie itp. Ilość pochłoniętej energii promieniowania w rozważanej masie substancji. W wyniku oddziaływania promieniowania radioaktywnego ze środowiskiem, w tym z obiektami biologicznymi, przekazywana jest do niego pewna ilość energii promieniowania, która jest zużywana na procesy jonizacji i wzbudzania atomów i cząsteczek środowiska. Część promieniowania przechodzi przez ośrodek swobodnie, bez absorpcji, nie wpływając na nie. Dlatego istnieje bezpośredni związek między działaniem promieniowania a ilością pochłoniętej energii. To określa dawkę promieniowania.

Pod dawką rozumiem miarę działania promieniowania jonizującego w określonym środowisku.

Dawka- ilość energii promieniowania przekazanej substancji i obliczona na jednostkę masy lub objętości substancji.

Wraz ze wzrostem czasu naświetlania obiektu dawka wzrasta.

Aby zmierzyć ilość pochłoniętej energii, należy policzyć liczbę par jonów powstałych pod wpływem promieniowania jonizującego. W związku z tym wprowadzono pojęcie ilościowej charakterystyki promieniowania rentgenowskiego i gamma działającego na obiekt „dawka ekspozycji”.

Dawka ekspozycji (X)- dawka, która charakteryzuje zdolność jonizacji promieniowania rentgenowskiego lub gamma (promieniowania fotonowego) w powietrzu przy energii fotonów nie większej niż 3 MeV. Nazywa się to również fizycznym.

Dawka ekspozycji to stosunek całkowitego ładunku dQ wszystkich jonów tego samego znaku wytworzonych w powietrzu, gdy wszystkie elektrony i pozytony uwolnione przez fotony w elementarnej objętości powietrza o masie dm, całkowicie zatrzymane w powietrzu, do masa powietrza w określonej objętości:

Dawka ekspozycji służy do oceny sytuacji radiacyjnej na ziemi, w pomieszczeniu roboczym lub mieszkalnym, w wyniku działania promieniowania rentgenowskiego lub gamma, a także do określenia stopnia właściwości ochronnych materiałów ekranowych.

Jednostką dawki ekspozycji w międzynarodowym układzie jednostek SI jest kulomb na kilogram (C/kg).

wisiorek na kilogram jest to taka dawka ekspozycji promieniowania rentgenowskiego lub gamma, przy której sprzężona emisja korpuskularna (wszystkie elektrony i pozytony uwolnione przez fotony) w 1 kg objętości powietrza wytwarza jony, które niosą ładunek elektryczny jednego bocznego (C) każdego znak (+ i -).

Od 01.01.1990 pozasystemowe jednostki wyrażające dawkę i aktywność (P, Rad, Rem, Ki itp.) miały zostać wycofane z użytku. Są one jednak nadal w użyciu, co tłumaczy się w szczególności stosowaniem w praktyce floty przyrządów dozymetrycznych i radiometrycznych z kalibracją urządzeń rejestrujących w niesystemowych jednostkach miar.

Niesystemową jednostką miary dawki ekspozycji jest rentgen (P). Jednostka ta jest w obiegu od 1928 roku.

prześwietlenie- dawka ekspozycji promieniowania rentgenowskiego lub promieniowania gamma, przy której 2,08 10 9 par jonów powstaje w 1 cm 3 (0,001293 g) powietrza w normalnych warunkach (temperatura 0 ° C i ciśnienie 760 mm Hg. Art.). Lub prześwietlenie- dawka ekspozycyjna promieniowania rentgenowskiego lub gamma, przy której sprzężona emisja korpuskularna w 1 cm 3 powietrza w normalnych warunkach wytwarza jony przenoszące ładunek jednej elektrostatycznej jednostki elektryczności każdego znaku.

1P = 2,58 10-4 C/kg; 1 C / kg \u003d 3,88 10 3 R

Dawka ekspozycyjna 1 rentgen jest tworzona przez promieniowanie gamma ze źródła radu o aktywności 1 Ci z odległości 1 metra w ciągu 1 godziny.

Jednostki pochodne rentgenu: kilorentgen (1 kR = 10 3 R), milirentgen (1 mR = 10 -3 R), mikrorentgen (1 μR = 10 -6 R).

Dla korpuskularnego promieniowania jonizującego (cząstki alfa i beta, neutrony) zaproponowano jednostkę pozaukładową - fizyczny odpowiednik promieniowania rentgenowskiego (pf), przy którym w powietrzu powstaje taka sama liczba par jonów jak przy ekspozycji dawka promieniowania rentgenowskiego lub gamma w 1 R. Jednostka targowa nie znalazła praktycznego zastosowania i nie jest obecnie wykorzystywana. Do scharakteryzowania pól promieniowania lepiej jest wykorzystać gęstość strumienia cząstek (w tym fotony) oraz natężenie promieniowania (gęstość strumienia energii).

Dawka ekspozycji jest niedopuszczalna dla korpuskularnych rodzajów promieniowania (cząstki alfa i beta itp.), jest ograniczona do obszaru energii kwantowej do 3 MeV i odzwierciedla tylko miarę ilości promieniowania fotonowego. Nie odzwierciedla ilości energii promieniowania pochłoniętej przez naświetlany przedmiot. Jednocześnie bardzo ważne jest, aby przy ocenie wpływu promieniowania znać ilość energii promieniowania, która została pochłonięta przez obiekt. W celu wyznaczenia miary pochłoniętej energii dowolnego rodzaju promieniowania w ośrodku wprowadzono pojęcie „dawka pochłonięta”. Na podstawie wielkości pochłoniętej dawki, znając skład atomowy substancji, energię promieniowania, można obliczyć pochłoniętą dawkę promieniowania rentgenowskiego i gamma w dowolnej substancji. Ekwiwalent energetyczny promieniowania rentgenowskiego wynosi 88 erg/g (energia zużyta na utworzenie 2,08·109 par jonów).

Dawka pochłonięta (D)- wartość energii promieniowania jonizującego przekazywanej substancji:

gdzie de to średnia energia przekazana przez promieniowanie jonizujące do substancji znajdującej się w elementarnej objętości, dm to masa substancji w tej objętości.

Lub pochłonięta dawka- ilość energii dowolnego rodzaju promieniowania jonizującego pochłoniętego w danym narządzie lub tkance i obliczona na jednostkę masy.

Jeśli oznaczymy energię, która spada na obiekt jako E, a energię, która przeszła przez obiekt jako E 1, to ∆E będzie energią pochłoniętą:

∆E \u003d E - E 1.

Zamiast terminu „pochłonięta dawka promieniowania” można zastosować skróconą formę „dawka promieniowania”.

Jednostką pochłoniętej dawki w międzynarodowym układzie jednostek jest dżul na kilogram (J/kg).

Dżul na kilogram- taka jednostka dawki pochłoniętej, przy której 1 dżul energii jest pochłaniany w 1 kg masy napromieniowanej substancji przez dowolny rodzaj promieniowania jonizującego.

Ta jednostka jest inaczej nazywana szarą (Gy).

Szary - jednostka, podobnie jak niesystemowe prześwietlenie jednostki, jest tytułowa, to znaczy powstaje w imieniu naukowca. Louis Harold Gray jest angielskim radiobiologiem, który zajmował się związkiem między fizycznymi i biologicznymi skutkami promieniowania i wniósł wielki wkład w rozwój dozymetrii promieniowania.

Szary jest równy pochłoniętej dawce promieniowania, przy której energia promieniowania jonizującego równa 1 J jest przekazywana substancji o masie 1 kg (1 Gy = 1 J/kg).

Stosowane są również jednostki pochodne z szarości: μGy, mGy itp.

Od 1953 r. wprowadzono pozasystemową jednostkę dawki pochłoniętej rad (od angielskiej dawki pochłoniętej promieniowania), która jest nadal powszechnie stosowana w praktyce.

Zadowolony- pochłonięta dawka dowolnego rodzaju promieniowania jonizującego, przy której 1 g substancji pochłania energię promieniowania równą 100 erg.

1 rad \u003d 100 erg / g \u003d 10 -2 j / kg; 100 rad = 1 Gy.

Stosowane są jednostki wzdłużne i wielokrotne rad: kilorad (1 krad = 10 3 rad), milirad (1 mrad = 10 -3 rad), mikrorad (1 mrad = 10 -6 rad).

Aby obliczyć pochłoniętą dawkę, skorzystaj ze wzoru:

gdzie D to dawka pochłonięta, X to dawka ekspozycji, F to współczynnik przejścia, ustalony empirycznie na fantomie (dla wody i tkanek miękkich F wynosi 0,93 lub ≈ 1).

W powietrzu dawka promieniowania 1 rentgen jest energetycznie równoważna 88 erg/g, dawka pochłonięta z definicji to 100 erg/g, zatem dawka pochłonięta w powietrzu wyniesie 0,88 rad (88:100 = 0,88).

W warunkach równowagi radiacyjnej, w których suma energii cząstek naładowanych opuszczających daną objętość odpowiada sumie energii cząstek naładowanych wchodzących do tej objętości, możliwe jest wyznaczenie ekwiwalentu energetycznego dawki ekspozycyjnej.

Dawka ekspozycji w powietrzu X = 1 P odpowiada pochłoniętej dawce D = 0,873 rad, a 1 C/kg = 33,85 Gy. W tkance biologicznej: 1 R odpowiada 0,96 rad, a 1 C/kg odpowiada 33,85 Gy. Zatem z niewielkim błędem (do 5%), przy równomiernym napromieniowaniu promieniowaniem fotonowym, dawka pochłonięta w tkance biologicznej pokrywa się z dawką ekspozycji mierzoną w rentgenach.

Kiedy żywe organizmy są napromieniowane, występują różne efekty biologiczne, różnica między nimi przy tej samej pochłoniętej dawce tłumaczy się stopniem zagrożenia organizmu różnymi rodzajami promieniowania.

Zwyczajowo porównuje się efekty biologiczne wywołane przez jakiekolwiek promieniowanie jonizujące z efektami fotonu, czyli promieniowania rentgenowskiego i gamma, a także przestrzennego rozkładu pochłoniętej energii w napromieniowanym obiekcie. Przy tej samej pochłoniętej dawce promieniowanie alfa jest znacznie bardziej niebezpieczne niż promieniowanie beta czy gamma. Aby wyjaśnić to zjawisko, koncepcja „dawka równoważna”.

Równoważnik dawki ‌ (N)‌ to dawka pochłonięta w narządzie lub tkance pomnożona przez odpowiedni współczynnik wagowy dla danego rodzaju promieniowania (W R):

H TR \u003d D TR W R ,

gdzie D TR jest średnią pochłoniętą dawką w narządzie lub tkance T, W R jest współczynnikiem wagowym dla promieniowania R.

Gdy obiekt jest narażony na różne rodzaje promieniowania o różnych współczynnikach ważenia, równoważną dawkę określa się jako sumę równoważnych dawek dla tych rodzajów promieniowania.

Dawka równoważna jest główną wielkością określającą poziom zagrożenia radiacyjnego w przypadku przewlekłego narażenia ludzi i zwierząt w małych dawkach.

W międzynarodowym układzie jednostek (SI) jednostką dawki ekwiwalentnej jest siwert (Sv). Urządzenie siwertowe służy wyłącznie do użytku w zakresie bezpieczeństwa radiologicznego.

Ta jednostka dawki równoważnej została nazwana na cześć szwedzkiego naukowca Rolfa Sieverta, który był zaangażowany w badania w dziedzinie dozymetrii i bezpieczeństwa radiologicznego.

Sievert to równoważna dawka dowolnego rodzaju promieniowania pochłonięta przez 1 kg tkanki biologicznej i wywołująca taki sam efekt biologiczny jak pochłonięta dawka 1 Gy promieniowania fotonowego.

Niesystemową jednostką miary dawki równoważnej jest rem (skrót to biologiczny odpowiednik rentgena).

Rem jest równoważną dawką dowolnego rodzaju promieniowania jonizującego, przy której w tkance biologicznej powstaje taki sam efekt biologiczny, jak przy dawce promieniowania rentgenowskiego lub promieniowania gamma równej 1 rentgenowi.

1 rem \u003d 1 10 -2 J / kg;

100 remów = 1 św.

Współczynniki wagowe dla poszczególnych rodzajów promieniowania przy obliczaniu dawki równoważnej (W R)– mnożniki dawki pochłoniętej stosowane w ochronie radiologicznej, które uwzględniają względną skuteczność różnych rodzajów promieniowania w wywoływaniu skutków biologicznych. Wcześniej stosowano w tym celu współczynnik jakości (Q) lub względną skuteczność biologiczną (RBE).

Współczynnik jakości promieniowania ma na celu uwzględnienie wpływu mikrodystrybucji pochłoniętej energii na stopień manifestacji szkodliwego efektu biologicznego i jest dobierany na podstawie dostępnych wartości współczynnika RBE.

Współczynnik RBE, czyli (Q) pokazuje, ile razy skuteczność biologicznego działania tego typu promieniowania jest większa niż promieniowania rentgenowskiego lub gamma przy tej samej dawce pochłoniętej w tkankach. Im wyższa jonizacja właściwa, tym większa wartość współczynnika RBE, czyli (Q).

Współczynniki wagowe (W R) dla poszczególnych rodzajów promieniowania:

Fotony o dowolnej energii (promieniowanie rentgenowskie lub gamma) ……1

Elektrony (cząstki beta)…………………………………………………..1

Cząstki alfa, fragmenty rozszczepienia, ciężkie jądra …………….…… 20

Wyróżnia się również następujące rodzaje dawek: skuteczne, skuteczne oczekiwane dla narażenia wewnętrznego, skuteczne zbiorcze i skuteczne roczne.

Skuteczna dawka (E)- wartość stosowana jako miara ryzyka długotrwałych skutków napromieniania całego ciała i poszczególnych jego narządów z uwzględnieniem ich promieniowrażliwości. Stanowi sumę iloczynów dawki równoważnej w narządzie H tT przez odpowiedni współczynnik wagowy dla danego narządu lub tkanki:

E \u003d ∑W T N tT,

gdzie H tT jest równoważną dawką dla tkanki w czasie t, a W T jest współczynnikiem wagowym dla tkanki T.

Tak więc mnożąc dawkę równoważną przez odpowiednie współczynniki i sumując wszystkie narządy i tkanki, otrzymujemy dawkę skuteczną.

Jednostką dawki skutecznej w układzie SI jest siwert (Sv).

Współczynniki ważenia dla tkanek i narządów przy obliczaniu dawki skutecznej (W T) to równoważne współczynniki dawki w narządach i tkankach stosowane w ochronie radiologicznej, uwzględniające różną wrażliwość różnych narządów i tkanek na występowanie stochastycznych skutków promieniowania:

Gonady………………………………………….0,20

Szpik kostny (czerwony)………………....0,12

Płuca, żołądek, jelito grube…..0,12

Przełyk, wątroba……………………….0,05

Pęcherz………………………………..0,05

Piersi…………………………………0,05

Tarczyca………………………0,05

Skóra, komórki powierzchni kości…... 0,01

Inne narządy………………………...0,05

Skuteczna gwarantowana dawka dla ekspozycji wewnętrznej- dawka na czas, jaki upłynął od dostania się substancji promieniotwórczych do organizmu.

Skuteczna dawka zbiorcza (S) jest miarą zbiorczego ryzyka wystąpienia stochastycznych efektów napromieniowania. Definiuje się ją jako sumę poszczególnych dawek skutecznych, czyli wartość charakteryzującą łączny wpływ promieniowania na grupę ludzi: S = ∑E n N n ,

gdzie E n jest średnią skuteczną dawką dla n-tej podgrupy grupy ludzi; N n to liczba osób w podgrupie. Jest mierzony w man-siwertach (man-Sv).

Skuteczna (ekwiwalentna) dawka roczna - suma skutecznej (ekwiwalentnej) dawki narażenia zewnętrznego otrzymanego w roku kalendarzowym oraz oczekiwanej skutecznej (ekwiwalentnej) dawki narażenia wewnętrznego w związku z wprowadzeniem radionuklidów do organizmu w tym samym roku. Jednostką efektywnej dawki rocznej w układzie SI jest siwert (Sv).

Należy zauważyć, że istnieją inne rodzaje dawek. Na przykład rozróżnia się dawkę w powietrzu, na powierzchni lub w głębi obiektu naświetlanego, dawki ogniskowe i całkowite. Aby ocenić wrażliwość na promieniowanie i podatność na promieniowanie organizmu zwierzęcego, zwyczajowo używa się terminów - LD 50/30 i LD 100/30 - dawki promieniowania, które powodują śmierć (śmierć) odpowiednio 50% i 100% zwierząt w ciągu 30 dni.