Основные характеристики ионизирующих излучений

Воздействие излучения на вещество будет тем больше, чем больше распадов ядер происходит в единицу времени [3].

Для характеристики числа распадов вводится понятие активности.

Активность À  –  мера радиоактивности какого-либо количества радионуклида, находящегося в данном энергетическом состоянии в данный момент времени:

À,                                                     (8.1)

где    dN – ожидаемое число спонтанных  ядерных превращений из данного энергетического состояния, происходящих за промежуток времени dt. Единицей активности является беккерель (Бк).      

Использовавшаяся ранее внесистемная единица активности кюри (Ки) составляет 3,7 × 1010 Бк (ядерных превращений в секунду).

Для характеристики воздействия ионизирующего излучения на вещество введено понятие дозы излучения.

Количественной характеристикой взаимодействия ионизирующего излучения и вещества является поглощенная доза излучения.

Поглощенная доза Д – величина энергии ионизирующего излучения, переданная веществу:

                                                     (8.2)           

где   – средняя  энергия, переданная ионизирующим излучением веществу, находящемуся в элементарном объеме; dm – масса вещества в этом объеме.

Поглощенная доза – основная дозиметрическая величина. В системе Си в качестве единицы поглощенной дозы принят грей (Гр). 1 Гр соответствует поглощению в среднем 1 Дж энергии ионизирующего излучения  в массе вещества,  равной 1 кг, т.е. 1 Гр = 1 Дж/кг. Используемая ранее внесистемная единица рад равна 0,01 Гр.

До недавнего времени за количественную характеристику только рентгеновского и g-излучения, основанную на их ионизирующем действии в  сухом атмосферном воздухе, принималась экспозиционная доза.

Экспозиционная доза Х –отношение суммарного заряда dQ всех ионов одного знака, созданных в воздухе, когда все электроны и позитроны, освобожденные фотонами в элементарном объеме воздуха с массой dm, полностью остановились в воздухе, к массе воздуха  в указанном объеме:

.                                                     (8.3)

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

Внесистемная единица – рентген (Р). 1 Р = 2,58 × 10–4 Кл/кг.

Для различных видов излучения  биологический эффект при одинаковой поглощенной дозе оказывается различным. Например, при одинаковой поглощенной дозе a-излучение гораздо опаснее b- или фотонного излучения. Поэтому для оценки биологического эффекта воздействия любого состава является эквивалентная доза.

Эквивалентная доза НТ,R – поглощенная доза в органе или ткани, умноженная на соответствующий взвешивающий коэффициент для данного вида излучения, WR :

НТ,R = WR × ДT,R ,                                                    (8.4)

где ДT,R  – средняя  поглощенная доза в органе или ткани Т; WR  –  взвешивающий коэффициент для излучения R.

Единицей эквивалентной дозы в СИ является Дж/кг, имеющей специальное название зиверт (Зв).

Внесистемная единица – бэр (биологический эквивалент рада).

1 Зв = 102 бэр. 1 бэр = 10–2 Зв.

Разные органы или ткани имеют разные чувствительности к излучению. Поэтому введено понятие эффективной дозы.

Эффективная доза Е – величина, используемая как мера риска возникновения отдаленных последствий облучения всего тела человека и отдельных его органов и тканей с учетом их радиочувствительности. Она представляет собой сумму произведений  эквивалентной дозы в органах и тканях на соответствующие взвешивающие коэффициенты:

,                                                        (8.5)

где Нт – эквивалентная доза в органе или ткани Т; Wт – взвешивающий коэффициент  для органа или ткани.

Единица эффективной дозы– зиверт (Зв). Внесистемная  единица – бэр.

Значения взвешивающих коэффициентов WR и Wт  приведены в «Нормах радиационной безопасности НРБ-99».

Существует еще одна характеристика ионизирующего излучения – мощность дозы.

Мощность дозы – доза за единицу времени (секунду, минуту, час).

Мощность поглощенной дозы  (мощность экспозиционной дозы , мощность  эквивалентной дозы , мощность эффективной дозы ) – отношение приращения поглощенной дозы  dД,  (экспозиционной дозы dX, эквивалентной дозы dН, эффективной дозы dЕ) за интервал времени dt к этому интервалу:

.                      (8.6)