Дозиметрические характеристики поля излучения. Дозовые характеристики, однозначно характеризующие радиационный эффект

Основные дозиметрические характеристики

Дозиметрические характеристики поля излучения

Под полем излучения в дозиметрии понимают область пространства, каждой точке которого соответствуют физические величины (векторные или скалярные), являющиеся характеристиками излучения. Характеристики поля определяют пространственно – временное распределение излучения в рассматриваемой среде.

Физические величины поля излучения:

1) потоковые и токовые;

2) дифференциальные и интегральные.

1. Потоковые:

 - дифференциальная запись;

 - интегральная запись.

2. Токовые:

 - дифференциальная запись.

Любой биологический эффект от какого либо излучения имеет четкую зависимость:

 - зависимость доза - эффект.

Дозовые характеристики, однозначно характеризующие

радиационный эффект

Основной физической величиной, принятой в дозиметрии для оценки меры радиационного воздействия ионизирующего излучения, является поглощенная доза, или просто доза излучения.

Поглощенная доза- это отношение средней энергии , переданной ионизирующим излучением веществу в элементарном объёме, к массе вещества в этом объёме.

;

.

Усреднение призвано подчеркнуть, что применяемые здесь величины носят макроскопический характер.

Переданная энергия - разность между суммарной энергией всех входящих частиц и суммарной энергией всех выходящих частиц с учетом суммы всех изменений энергии, связанных с массой покоя ядер и элементарных частиц при любых ядерных превращениях, происходящих в рассматриваемом объеме:

.

Установленная в СИ единица поглощенной дозы - грей (Гр). Грей равен поглощенной дозе ионизирующего излучения, при которой веществу массой 1 кг передается энергия ионизирующего излучения, равная 1 Дж.

Внесистемной единицей поглощенной дозы ионизирующего излучения является рад. Рад равен поглощенной дозе ионизирующего излучения, при которой веществу массой 1 г передается энергия ионизирующего излучения, равная 100 эрг.

1 рад = 0,01 Дж/кг = 0,01 Гр.

Для оценки воздействия на среду косвенно ионизирующих излучений используют понятие керма (kerma - аббревиатура от английских слов kinetic energy released in material).

Керма- отношение суммы начальных кинетических энергий всех заряженных частиц, образованных под действием косвенно ионизирующего излучения в элементарном объеме вещества, к массе вещества в этом объеме.

.

Единица кермы - грей - совпадает с единицей поглощенной дозы.

Керма характеризуется кинетической энергией вторичных заряженных частиц, в том числе и той ее частью, которая расходуется затем на тормозное излучение. Таким образом, керма для моноэнергетического пучка фотонного излучения может быть представлена в виде суммы двух членов:

К = К_И+В + К_Т , где К_И+В – компонента кермы, обусловленная кинетической энергией     заряженных  частиц, затраченной на ионизацию и возбуждение при    взаимодействии частиц с  атомами среды;

К_Т  - компонента кермы, обусловленная кинетической энергией заряженных  частиц, затраченной на тормозное излучение.     

Доля радиационных потерь характеризуется g-фактором:

.

Значение кермы отличается от поглощенной дозы только на радиационные потери К_Т, которые для низкоэнергетичного фотонного излучения составляют ~ 2%.

Экспозиционная доза – специфическая величина в дозиметрии, которая выражает энергию фотонного излучения, преобразованную в кинетическую энергию заряженных частиц в единице массы атмосферного воздуха.

Экспозиционная доза – количественная характеристика поля излучения, основанная на величине ионизации сухого воздуха при нормальном атмосферном давлении, которая представляет собой отношение суммарного заряда dQ всех ионов одного знака, которые созданы в воздухе, к массе объема воздуха dm.

  .

Единица экспозиционной дозы в СИ: кулон на килограмм (Кл/кг).

Внесистемная единица: рентген (Р). Рентген фотонного излучения, проходящий через 1 см³ сухого воздуха, создает ионы, несущие одну электростатическую единицу заряда каждого знака, при нормальных условиях: температуре 0 ^ОC и давлении 760 мм рт. ст.

Экспозиционная доза не учитывает ионизацию, обусловленную тормозным излучением электронов и позитронов: этой величиной можно пренебречь из-за её малости.

Из определения единиц экспозиционной дозы можно найти их энергетические эквиваленты, которые используются в практических расчетах.

В условиях лучевого равновесия заряженных частиц экспозиционной дозе в 1 Кл/кг соответствует поглощенная доза 33,85 Гр в воздухе или 36,9 Гр в биологической ткани, внесистемной единице 1 Р соответствует поглощенная доза 0,873 рад в воздухе или 0,95 рад в биологической ткани. Поэтому с погрешностью до 5% экспозиционную дозу в рентгенах и поглощенную дозу в ткани в радах можно считать совпадающими.