Основы радиационной безопасности, страница 4

Для установления закономерностей распространения и поглощения излучения в среде введены следующие характе­ристики: энергия частиц, плотность потока частиц, флюенс частиц, поглощенная доза, мощность поглощенной дозы, экспозиционная доза, мощность экспозиционной дозы, керма, эквивалентная доза, мощность эквивалентной дозы, эффективная эквивалентная доза.

Энергия частиц, или гамма-квантов, выражается в элек­трон-вольтах (1эВ=1,610^-19 Дж).

Плотность потока частиц характеризуется числом час­тиц, падающих в единицу времени на единицу поверхности, расположенную нормально к направлению распростране­ния (единицы измерения — частица/м²с или частица/см²с).

Флюенс частиц (Ф) характеризует полное число частиц, прошедших через единичную поверхность за все время об­лучения:

Ф = φ·t, [частица/м2],

где   φ — плотность потока частиц; t— время облучения.

Поглощенная доза — это количество энергии, погло­щенное единицей массы или объема вещества:

где Е— энергия ИИ, поглощенная веществом, Дж; т — мас­са вещества, кг; ν - объем вещества, см³; м³. Поглощенная доза измеряется в радах или Греях. Рад - несистемная еди­ница измерения, в СИ применяется Грей (Гр):

1 Гр=1 Дж/кг=100 рад.

Мощность поглощенной дозы

(1 рад/с=0,01 Вт/кг).

Керма — кинетическая энергия ослабления в материале; используется для оценки воздействия на среду косвенно ИИ: K=dE_K/dm, где dE_K - сумма первоначальных кинетиче­ских энергий всех заряженных частиц, образованных под действием косвенно ИИ в элементарном объеме вещества; dт - масса вещества в этом объеме (единица измерения — Грей).

Экспозиционная доза вводится только для рентгенов­ского и гамма-излучений. Она характеризует способность их создавать в веществе заряженные частицы. Выражается отношением суммарного электрического заряда ионов од­ного знака, образованного в некоторой массе воздуха, к этой массе: . Единица измерения в СИ — Кл/кг, вне­системная единица - рентген (Р); 1Р=2,5810^-4Кл/кг, или 1Кл/кг=3876 Р. Один рентген - это такое количество энер­гии гамма-излучения, которое в 1 см³ сухого воздуха при температуре 0 °С и нормальном давлении образует 1,8 млрд. пар ионов.

Мощность экспозиционной дозы .

Для оценки поглощенной дозы биологической тканью вводится эквивалентная доза: , где К - коэф­фициент качества излучения, учитывающий биологический эффект для различных видов излучений (К=1  — для фотонов и бета-излучения; К=10 - для протонов и нейтронов; К=20 — для альфа-частиц). Единица измерения в СИ — зиверт (Зв), внесистемная единица - бэр; 13в = 100 бэр. Поскольку раз­личные органы человека имеют различную чувствитель­ность, то учет этого производится с помощью коэффициен­та радиационного риска (К_р) (К_р=0,25,- гонады; К_р = 0,15 — молочная железа; К_р = 0,12 -красный костный мозг, легкие; К_р = 0,03 — щитовидная железа, поверхность тела, кости; К_р = 0,3 — прочие ткани и органы; К_р = 1 — для всего тела). Следовательно, эффективная эквивалентная доза будет равна:

3.4. ПРОХОЖДЕНИЕИИЧЕРЕЗВЕЩЕСТВО

ОбщиепонятияовзаимодействииИИсвеществом

Для защиты человека и некоторых объектов, приборов, материалов от воздействия ИИ необходимо знать степень ионизации и глубину, на которую они проникают. В зависи­мости от соотношений масс и энергий частиц взаимодейст­вие с веществом может носить упругий или неупругий ха­рактер.

Упругое взаимодействие поясним на примере столкнове­ния бильярдных шаров во время игры. Если бильярдный шар, движущийся с большой скоростью, столкнется с непо­движным шаром, то он передаст ему большую или меньшую часть энергии в зависимости от силы удара, а сам изменит свое направление движения. Очевидно, что чем больше мас­са неподвижного шара, по сравнению с массой движущего­ся, тем меньшая доля энергии будет ему передана при столк­новении. Столкновение заряженных частиц с атомами будет протекать аналогично. Результатом упругого взаимодейст­вия движущихся частиц (электронов, протонов, нейтронов) с атомами вещества является смещение последних с узлов кристаллической решетки, что происходит при определен­ной энергии частицы.