Дозиметричні величини. Елементарні частинки, їх види і властивості. Космічні промені. Радіаційні пояси Землі

Дозиметрія. Джерела і види радіоактивного випромінювання.

Для кількісної оцінки дії іонізуючого випромінювання на різні об’єкти в дозиметрії вводять поняття дози випромінювання. Розрізняють експозиційну, поглинуту і еквівалентну дози.

Експозиційна доза є кількісною характеристикою рентгенівського випромінювання і γ-випромінюванням. Вона чисельно рівна відношенню сумарного заряду іонів одного знаку, створених в певному об’ємі повітря до маси повітря в цьому об’ємі. , .

Позасистемною одиницею експозиційної дози є рентген (Р). Це така експозиційна доза, при якій в результаті повної іонізації в 1 см³ сухого повітря (при 0⁰С і 760 мм. рт. ст.) утворюються іони, які мають сумарний заряд 1од. СГСq. В 1 см³ повітря масою 0,001293 г утворюється 2,08·10⁹ пар іонів. Тому 1 Р =2,58·10^-4 або 1=3880 Р. Дозу віднесену до часу називають потужністю дози: , ; позасистемна одиниця - це дуже велика одиниця, тому використовують менше значення ;

Вплив іонізуючого випромінювання на біологічні об’єкти залежить від енергії поглинутого випромінювання. Для характеристики цього показника використовують поглинуту дозу.

Поглинута доза – це відношення енергії, переданої випромінюванням речовини до маси цієї речовини. За одиницю поглинутої дози прийнято грей 1 Гр =1. .

В радіобіології використовується рад. Це така поглинута доза, при якій 1г речовини передається енергія будь-якого виду випромінюється в 100 ерг. 1 Гр =100 рад.

Між одиницями поглинутої і експозиційної дози рад і рентген існує співвідношення 1 Р =88.

В 1г повітря поглинається енергія 88 ерг при експозиційній дозі 1 Р. Х=0,88 Д, X=f·D.

Для води і м’яких тканин людини f=1. Отже, доза випромінювання в радах чисельно рівна відповідній експозиційній дозі в рентгенах. Для кісткової тканини f змінюється із збільшення енергії фотонів від 4,5 до 1. Проте різні типи випромінювання навіть при одній і тій же поглинутій дозі будуть чинити різну дію.

В дозиметрії прийнято порівнювати біологічні ефекти, зумовлені різним опроміненням з ефектами від рентгенівського та γ-випромінювання.

Коефіцієнт k, який показує в скільки разів ефективність біологічної дії даного випромінювання більша ніж рентгенівського або γ-випромінювання називають коефіцієнтом якості. В радіобіології його називають відносною біологічною ефективністю ВБЕ.

· Фотонне випромінювання, β-промені – 1;

· теплові нейтрони з Е<20 кеВ – 3;

· нейтрони з Е=0,1- 10 МеВ, протони з Е<10 МеВ – 10;

· α-випромінювання, важкі ядра віддачі – 20.

Вводять поняття еквівалентної дози D_екв=k·D.

Одиницею еквівалентної дози є Зіверт.

Позасистемною одиницею є Бер. 1Зв=100 Бер.

Основну частину опромінення населення землі отримує від природних джерел радіації: річної дози від земних джерел і від космічних.

Рiвнi земної радіації різні в різних місцях земної кулі і залежать від концентрації радіонуклідів в різних ділянках земної кори. Наприклад в Індії (штат Керала) біля 70 тис. людей живе в районі, де внаслідок виходу на поверхню мінералів, які містять торій річна доза природного опромінення в 10 разів більша від загальносвітової.

ефективної еквівалентної дози опромінення, яку людина отримує від природних джерел радіації надходить від радіоактивних речовин, що понадають в організм з їжею, водою і повітрям. Найбільш вагомим із усіх природних джерел радіації є важкий інертний газ радон. Він виділяється із земної кори. Особливий інтерес являє найбільш довго живучий ізотопз періодом піврозпаду 3,83 доби. Деяка частина радону накопичується пиловими, аерозольними, смолистими відкладеннями в дихальних шляхах. Тому радонова небезпека різко збільшується для шахтарів і курців. Велику небезпеку для людини мають продукти розпаду радону і . Вони на відміну від радону хімічно активні, дуже міцно утримуються організмом і сильно діють на організм потужним небезпечним α-випромінюванням. Іншими джерелами радіації є вугілля, фосфати.

Людина створила також ряд штучних джерел радіації. За останні 40 років кожна людина піддавалася опроміненню радіоактивними осадами, які утворилися в результаті випробування атомної зброї в атмосфері.

Джерелом радіоактивного випромінювання за межами атмосфери є космічні промені. Розрізняють первинне і вторинне космічне випромінювання.

Первинне космічне випромінювання приходить на мажу земної атмосфери із Всесвіту і від Сонця. Воно складається на 92,9 % із протонів і 6,3 % із α-частинок. Але 50 % енергії цього випромінювання несуть ядра із z>1.

Вторинне космічне випромінювання утворюється в результаті взаємодії первинного випромінювання з ядрами атомів атмосфери. В цьому випромінюванні зустрічаються практично всі відомі елементарні частинки.

Інтенсивність первинного космічного випромінювання 2-4 частинки/см²·с. Під впливом магнітного поля Землі інтенсивність випромінювання змінюється із широтою. В навколо земному космічному просторі існують радіаційні пояси – області, які заповнені зарядженими космічними частинками, захопленими магнітним полем Землі. Ці пояси мають тороїдальну форму. В залежності від розміщення і енергетичного розподілу частинок, радіаційний пояс ділять на внутрішній та зовнішній.

Внутрішній - розміщується симетричного відносно магнітного екватора і починається на відстані 600-1500 км від поверхні Землі. Випромінювання складається в основному з протонів та електронів. Максимум інтенсивності знаходиться на висоті 3,6-4 тис. км. Зовнішній радіаційний пояс Землі починається на відстанях 10 тис. км. Максимальна інтенсивність знаходиться на висоті 16-26 тис. км.

Космічні промені є джерелом інформації від галактичного простору. В космічних променях зустрічаються такі частинки, енергія яких недосяжна у прискорювачах, що дає можливість спостерігати унікальні ядерні процеси.

Частинки	m0	q
	Фотон, нейтрино
Лептони	електрон		-1
позитрон
Мезони		206,8 206,8 264,2 273,2	+1 -1
Баріони	протон	1836,1	+1
нейтрон	1838,6

Дата добавления: 2014-01-07