Основы дозиметрии (Глава 13 учебного пособия)

13. Основы дозиметрии

На практике применяются дозиметрические единицы трех типов:

1 — единицы, описывающие поток частиц,

2 — единицы, описывающие удельное поглощение энергии,

3 — единицы, описывающие поток энергии через вещество, независимо от поглощения энергии.

Один и тот же поток частиц разного сорта приводит к различному воздействию излучения на вещество. Поглощенная доза ионизующего излучения: 1 рад = 0.01 Дж/кг = 100 эрг/г зависит как от свойств и геометрии источника, таки от вида облучаемого материала. Один и тот же источник в разных веществах создает разную поглощенную дозу.

Характеристика источника — экспозиционная доза, выражающая количество излучения, прошедшее через вещество.

Для рентгеновского и -излучения (Е < 3 МэВ) единица дозы — рентген-доза облучения, создающего в 0.00129 г воздуха (т.е. в 1 см³ воздуха  и Т –  С) ионы, несущие заряд в одну электростатическую единицу электричества каждого знака (1 рентген = 2.58  Кл/кг).

Для измерения дозы облучения другими (не -квантами) частицами используется физический эквивалент рентгена (ФЭР). 1 ФЭР соответствует дозе облучения и n-частицами, вызывающими такую же ионизацию, как и доза -излучения в 1 рентген (1 рентген =  пар ионов в 1). Если учесть, что на одну пару тратится 32.5 эВ, то энергия .

Поглощаемая энергия в 1 г воздуха при дозе 1 рентген соответствует 83.8 эрг. В тканях человека при том же потоке поглощается несколько больше 93 эрг/г при дозе 1 рад. Для рентгеновского излучения с энергией в диапазоне 70 КэВ  2 МэВ можно установить связь между экспозиционной дозой, т.е. рентгеном, и обычным потоком фотонов, т.е. 1 рентген равен потоку .

Биологическое воздействие излучения зависит не только от дозы, но и вида облучения. Вводится биологический эквивалент рентгена (БЭР):

где k — эмпирическая константа, определяющая относительную биологическую эффективность, равная:

-излучение — 1

-излучение — 1

тепловые нейтроны — 5

быстрые нейтроны — 10

протоны — 10

-частицы — 10.

Из приведенных данных видно, что один и тот же поток может обусловливать биологическое воздействие, отличающееся в ~ 10 раз.

Отметим, что биологическое воздействие носит не только отрицательный, разрушительный для организма характер. С помощью излучения лечат, в частности, рак, разрушая больные клетки. Обычно для этих целей используют рентген, иногда электроны. Однако в последнее время все большее распространение приобретает применение пучка ускоренных ионов. Преимущество ионов наглядно иллюстрирует рис. 10, из которого видно, что в этом случае можно локализовать выделение основной энергии, выбрав пробег, равный расстоянию до больного места, и тем самым снизить поражение здоровой ткани.