Введение. Характеристики ионизирующих излучений и единицы измерения

Характеристики ионизирующих излучений и единицы измерения

Активность (А) - мера радиоактивности какого-либо количества радионуклида, находящегося в данном энергетическом состоянии в данный момент времени

A=dN/dt,

где dN - ожидаемое число спонтанных ядерных превращений из данного энергетического состояния, происходящих за промежуток времени dt.

Единицей активности является беккерель (Бк)=1/с.

Использовавшаяся ранее внесистемная единица активности кюри (Ки) составляет 3,7^.10¹⁰ Бк.

Она определяется через постоянную распада λ и число атомов, способных к распаду:

, (1)

Постоянная распада λ представляет собой производную по времени от числа атомов, способных к распаду:

. (2)

Она однозначно связана с периодом полураспада Т_1/2:

. (3)

Первоначальное число способных к распаду ядер радиоактивного вещества определяется общей формулой подсчёта числа атомов в массе вещества

, (4)

где m – масса вещества (кг);

М – атомная масса данного вещества.

Поскольку число ядер, способных к распаду, в радиоактивном веществе со временем убывает (за счёт уже распавшихся ядер), то со временем будет убывать и его активность:

. (5)

Активностью характеризуется любой источник радиоактивных излучений независимо от его массы и объёма. Для характеристики же способности к радиоактивному распаду вещества используют удельную активность. Именно её используют как показатель загрязнённости пищевых продуктов, воды, почвы, строительных материалов и т.д. радиоактивными веществами.

Активность удельная (объемная) - отношение активности А радионуклида в веществе к массе m (объему V) вещества:

Am=A/m; Av=A/V

Единица удельной активности - беккерель на килограмм, Бк/кг. Единица объемной активности - беккерель на метр кубический, Бк/м³.

Поглощённая доза D отношение поглощённой энергии к массе облучаемого вещества.

, (6)

где W – энергия, поглощённая облучаемым веществом; m – масса облучаемого вещества.

В системе СИ единицей поглощённой дозы является Грэй (Гр).

1 Гр = 1 Дж/кг.

Кроме неё часто используют внесистемную единицу Рад (рад).

1 рад = 0,01 Гр.

Экспозиционная дозаJ - отношение заряда Q одного знака, образовавшегося вследствие ионизации под действием излучения, к массе m ионизированного воздуха.

, (7)

Единицей СИ экспозиционной дозы является кулон/кг (кл/кг).

Но наиболее часто используется внесистемная единица рентген (Р).

Дозе в 1 Р соответствует образование 2,083·10⁹ пар ионов в 1 см³ воздуха или 1,61·10¹² пар в 1 г воздуха. 1 Р = 2,58·10^-4 Кл/кг; 1 кл/кг = 3,86·10³ Р

Поскольку известна энергия, необходимая для ионизации 1 кг воздуха, экспозиционную дозу можно выразить через поглощённую дозу:

1 Р = 8,77 мДж/кг = 8,77 мГр.

Мощность поглощённой дозы -отношение поглощённой дозы D к времени t, в течение которого происходило облучение

. (8)

Единица мощности дозы - грэй/секунда (Гр/с).1 Гр/с = 1 Вт/кг.

Внесистемной единицей является рад/секунда (рад/с). 1 Гр/с = 100 рад/с.

Мощность экспозиционной дозы - отношение экспозиционной дозы J ко времени t, в течение которого происходило облучение:

. (9)

Единицей мощности экспозиционной дозы в системе СИ является А/кг, а внесистемной единицей – рентген в секунду Р/с.

1 Р/с = 2,58•10-4 А/кг.

Ионизационная постоянная - мощности дозы, создаваемой источником γ-излучения активностью 1 Бк на расстоянии 1 м.

Зная ионизационную постоянную вещества и активность источника, можно найти мощность дозы облучения:

, (10)

где К – ионизационная постоянная источника γ-излучения, А – активность источника излучения; r – расстояние от источника (точечного) излучения.

В таблице 1 представлены значения ионизационных постоянных наиболее широко используемых источников γ-излучения.

Таблица 1. Ионизационные постоянные источников γ-излучения

Источник	Натрий 22	Натрий 24	Железо	Кобальт 60	Йод	Цезий	Радий 226	Уран
К, Дж·м^2/кг	9,95· ·10^-17	1,47· ·10^-16	4,98· ·10^-17	1,01· ·10^-16	1,71· ·10^-17	6,82· ·10^-17	6,35· ·10^-17	6,89· ·10^-19

Эквивалентная доза - биологическая доза, которая определяется умножением поглощённой дозы на переводной коэффициент Q и характеризует воздействие радиоактивного излучения на живую ткань.

. (11)

Эквивалентная доза не является физической величиной, поскольку переводной коэффициент Q для разных видов излучения определяется эмпирически, а не с помощью физических законов. Но если при этом поглощённая доза выражается в единицах СИ (Гр), то соответствующую единицу считают принадлежащей системе СИ. Такой единицей считается зиверт (Зв):

1 Зв = 1 Гр· Q.

Однако в медицине чаще применяется внесистемная единица бэр:

1 бэр = 1 рад· Q = 0,01 Зв.

В таблице. 5 приведены значения переводных коэффициентов для основных видов радиоактивного излучения.

Таблица 5. Значения переводных коэффициентов Q для основных видов радиоактивного излучения

Виды излучения	Рентгенов-ские лучи	γ-лучи	β-лучи	α-лучи	Медл. нейтроны	Быстрые нейтроны	Быстрые протоны	Осколки деления
Q, бэр/Гр

Мощность эквивалентной дозы определяется её отношением ко времени облучения и измеряется в Зв/с или бэр/час.

Различают:

Амбиентный эквивалент дозы – какую эквивалентную дозу получит наше тело, если будет находиться в том месте, где проводится измерение

Амбиентный эквивалент дозы

Направленный эквивалент дозы

Индивидуальный эквивалент дозы

Дата добавления: 2014-01-04