Дозиметрия

Словарь терминов > Дозиметрия

Дозиметрия – область прикладной физики, в которой изучаются физические величины, характеризующие действие ионизирующих излучений на объекты живой и неживой природы, в частности дозы излучения, а так же методы и приборы для измерения этих величин.

Ионизирующие излучения – излучения, взаимодействие которых со средой приводит к ионизации атомов и молекул. К ионизирующим излучениям относятся: электромагнитное излучение, потоки альфа-частиц, электронов, позитронов, протонов, нейтронов и других заряженных и нейтральных частиц. Заряженные частицы ионизируют атомы среды непосредственно при столкновениях, если их кинетическая энергия достаточна для ионизации. При прохождении через среду потоков нейтральных частиц (нейтронов) или фотонов (квантов рентгеновского и гамма – излучений) ионизация обусловлена вторичными заряженными частицами, возникающими в результате взаимодействия первичных частиц со средой.
   Действие ионизирующих излучений на людей и животных заключается в разрушении живых клеток организма, которое может привести к различной степени заболеваниям, а в некоторых случаях и к смерти. Чтобы оценить влияние ионизирующих излучений на человека (животное), надо учитывать две основные характеристики: ионизирующую и проникающую способности.

Альфа-излучение представляет собой поток ядер гелия с двумя положительными зарядами. Ионизирующая способность альфа - излучений в воздухе характеризуется образованием в среднем 30 тыс. пар ионов на 1 см. пробега. Это очень много. В этом главная опасность данного излучения. Проникающая способность, наоборот, очень не велика. В воздухе альфа – частицы пробегают всего 10 см. Их задерживает обычный лист бумаги.
   Альфа – излучение обладает высокой ионизирующей им слабой проникающей способностью. Обыкновенная одежда полностью защищает человека. Самым опасным является попадание альфа – частиц внутрь организма с воздухом, водой и пищей.

Бета-излучение представляет собой поток электронов или позитронов со скоростью, близкой к скорости света. Ионизирующая способность невелика и составляет в воздухе 40-150 пар ионов на 1 см. пробега. Проникающая способность намного выше, чем у альфа – излучения, и достигает в воздухе 20 см.

Гамма–излучение представляет собой электромагнитное излучение, которое распространяется со скоростью света. Ионизирующая способность в воздух – всего несколько пар ионов на 1 см. пути. А вот проникающая способность очень велика – в 50 -100 раз больше, чем у бета – излучения и составляет в воздухе сотни метров.

Нейтронное излучение – это поток нейтральных частиц, летящих со скоростью 20-40 тыс.км/с. Ионизирующая способность составляет несколько тысяч пар ионов на 1 см. пути. Проникающая способность чрезвычайно велика и достигает в воздухе нескольких километров.
   Гамма – и нейтронное излучение обладают очень высокой проникающей способностью, защиту от них могут обеспечить только убежища, противорадиационные укрытия, надежные подвалы и погреба.

Единицы радиоактивности

   В качестве единицы радиоактивности принято одно ядерное превращение в секунду. В целях сокращения используется более простой термин – один распад в секунду (расп./с). В системе СИ эта единица получила название беккерель (Бк). В практике радиационного контроля, в том числе и в Чернобыле, до последнего времени широко использовалась внесистемная единица активности – кюри (Ки). Один кюри–это 3,7*10¹º ядерных превращений в секунду.
   Концентрация радиоактивного вещества обычно характеризуется концентрацией его активности. Она выражается в единицах активности на единицу массы: Ки/т, мКи/г, кБк/кг и т.п. (удельная активность) На единицу объема: Ки/м³, мКи/л, Бк/см³ и т.п. (объемная концентрация) или на единицу площади: Ки/км³, мКи/см², ПБк/м² и т.п.

Единицы ионизирующих излучений

   Для измерения величин, характеризующих ионизирующее излучение, исторически первой появилась единица «рентген». Эта мера экспозиционной дозы рентгеновского или гамма – излучений. Позже для измерения поглощенной дозы излучений добавили « рад».
   Доза излучения (поглощенная доза) – энергия радиоактивного излучения, поглощенная в единице облучаемого вещества или человеком. С увеличение времени облучения доза растет. При одинаковых условиях облучения она зависит от состава вещества. Поглощенная доза нарушает физиологические процессы в организме и приводит в ряде случаев к лучевой болезни различной степени тяжести. В качестве единицы поглощенной дозы излучения в системе СИ предусмотрена специальная единица – грей (Гр).
   1 грей – это такая единица поглощенной дозы, при которой 1 кг облучаемого вещества поглощает энергию в 1 джоуль (Дж).       1Гр = 1Дж/кг
   В радиобиологии и радиационной гигиене широкое применение получила внесистемная единица поглощенной дозы - рад.
   Рад - это такая поглощенная доза, при которой количество поглощенной энергии в 1г любого вещества составляет 100 эрг независимо от вида и энергии излучения.              1Гр = 100 рад.
   Поглощенная доза излучения является физической величиной, определяющей степень радиационного воздействия.
   Зависимость, поглощенной дозы от энергии излучения, его интенсивности и состава облучаемого вещества проявляется по-разному для различных видов ионизирующего излучения. Доза фотонного излучения (рентгеновского и гамма – излучения) зависит от атомного номера элементов, входящих в состав вещества. При одинаковых условиях облучения в тяжелых веществах она, как правило, выше, чем в легких. Например, в одном и том же поле рентгеновского излучения поглощенная доза в костях больше, чем в мягких тканях.
  В поле нейтронного излучения определяющим в формировании поглощенной дозы является ядерный состав вещества, а атомный номер элементов, входящих в состав биологической ткани, не имеет значения. Для мягких тканей живого организма поглощенная доза нейтронов определяется их взаимодействием главным образом с ядрами углерода, водорода, кислорода и азота. Поглощенная доза в живой ткани в поле нейтронного потока зависит от энергии нейтронов. Это связано с тем, что нейтроны различной энергии избирательно взаимодействуют с ядрами вещества. При этом могут возникать заряженные частицы, гамма – излучение, а так же образовываться радиоактивные ядра, которые сами становятся источниками ионизирующего излучения. Т.о., поглощенная доза при облучении нейтронами формируется за счет энергии вторичных ионизирующих частиц различной природы, возникающих в результате взаимодействия нейтронов с веществом. У других видов ионизирующего излучения (потоков электронов, тяжелых ионов, высокоэнергетического тормозного излучения ускорителей и т.п.) - свои особенности взаимодействия с веществом, которые и определяют зависимость дозы от энергии излучения и состава вещества. Независимо от вида первичного излучения поглощенная доза ионизирующего излучения в конечном итоге сформируется за счет энергии заряженных частиц, возникающих в результате преобразования энергии первичного излучения в облучаемом объекте.

   Мощность дозы (мощность поглощенной дозы) – приращение дозы в единицу времени. Она характеризуется скоростью накопления дозы и может увеличиваться или уменьшаться во времени. Ее единица в системе Си – грей в секунду. Эта такая мощность поглощенной дозы излучения, при которой за 1с в веществе создается доза излучения в 1 Гр.
  На практике для оценки поглощенной дозы излучения до сих пор широко используют внесистемную единицу мощности поглощенной дозы – рад в час (рад/ч) или рад в секунду (рад/с).

  Эквивалентная доза. Это понятие введено для количественного учета неблагоприятного биологического воздействия различных видов излучений.
   Разные виды ионизирующего излучения при одной и той же поглощенной дозе оказывают на ткани живого организма различный биологический эффект, что определяется их относительной биологической эффективностью – ОБЭ.
  На основе данных об ОБЭ разные виды ионизирующего излучения характеризуются своим коэффициентом качества. Коэффициент качества излучения является регламентированной величиной ОБЭ, устанавливаемой радиационной безопасности (см. таблицу).