Что такое экспозиционная доза излучения?

Что такое экспозиционная доза излучения?

Экспозиционная доза излучения – Экспозиционная доза Х – физическая величина, связанная с эффектом ионизации воздуха фотонным излучением. Она равна абсолютному значению полного заряда ионов одного знака, которые образуются в воздухе при полном торможении вторичных электронов и позитронов, освобожденных фотонным излучением в единице массы воздуха.

Единица экспозиционной дозы в системе СИ: Кл/кг (кулон на килограмм) (международное – C/kg).

Экспозиционная доза в 1 Кл/кг означает, что суммарный заряд всех ионов одного знака, образованных в 1 кг воздуха, вследствие прохождения через него фотонного излучения, равен 1 Кл.

В практике и научной литературе распространена внесистемная единица экспозиционной дозы – Рентген. Русское обозначение – Р, международное – R.

1 Р = 2,58.10-4 Кл/кг, что соответствует образованию 2,08.109 пар ионов в см3 воздуха (при температуре 0°С и давлении 760 мм рт.ст.). На создание такого количества ионов необходимо затратить энергию, равную 0,114 эрг/см3 или 88 эрг/г. Таким образом, 88 эрг/г – энергетический эквивалент рентгена.

Мощность экспозиционной дозы равна приращению экспозиционной дозы за единицу времени.

По величине экспозиционной дозы можно рассчитать поглощенную дозу рентгеновского и гамма – излучения в любом веществе, зная состав вещества и энергию фотонов. С погрешностью

5% экспозиционную дозу в рентгенах и поглощенную дозу в биологической ткани в радах можно считать совпадающими.

Доза облучения

Доза излучения — в физике и радиобиологии — величина, используемая для оценки воздействия ионизирующего излучения на любые вещества и живые организмы.

Содержание

Экспозиционная доза

Основная характеристика взаимодействия ионизирующего излучения и среды – это ионизационный эффект. В начальный период развития радиационной дозиметрии чаще всего приходилось иметь дело с рентгеновским излучением, распространявшимся в воздухе. Поэтому в качестве количественной меры поля излучения использовалась степень ионизации воздуха рентгеновских трубок или аппаратов. Количественная мера, основанная на величине ионизации сухого воздуха при нормальном атмосферном давлении, достаточно легко поддающаяся измерению, получила название экспозиционная доза.

Экспозиционная доза определяет ионизирующую способность рентгеновских и гамма-лучей и выражает энергию излучения, преобразованную в кинетическую энергию заряженных частиц в единице массы атмосферного воздуха. Экспозиционная доза – это отношение суммарного заряда всех ионов одного знака в элементарном объёме воздуха к массе воздуха в этом объёме.

В системе СИ единицей измерения экспозиционной дозы является кулон, деленный на килограмм (Кл/кг). Внесистемная единица – рентген (Р). 1 Кл/кг = 3880 Р

Поглощенная доза

При расширении круга известных видов ионизирующего излучения и сфер его приложения, оказалось, что мера воздействия ионизирующего излучения на вещество не поддается простому определению из-за сложности и многообразности протекающих при этом процессов. Важным из них, дающим начало физико-химическим изменениям в облучаемом веществе и приводящим к определенному радиационному эффекту, является поглощение энергии ионизирующего излучения веществом. В результате этого возникло понятие поглощенная доза. Поглощенная доза показывает, какое количество энергии излучения поглощено в единице массы любого облучаемого вещества и определяется отношением поглощенной энергии ионизирующего излучения на массу вещества.

За единицу измерения поглощенной дозы в системе СИ принят грэй (Гр). 1 Гр – это такая доза, при которой массе 1 кг передается энергия ионизирующего излучения 1 Дж. Внесистемной единицей поглощенной дозы является рад. 1 Гр=100 рад.

Эквивалентная доза

Изучение отдельных последствий облучения живых тканей показало, что при одинаковых поглощенных дозах различные виды радиации производят неодинаковое биологическое воздействие на организм. Обусловлено это тем, что более тяжелая частица (например, протон) производит на единице пути в ткани больше ионов, чем легкая (например, электрон). При одной и той же поглощенной дозе радиобиологический разрушительный эффект тем выше, чем плотнее ионизация, создаваемая излучением. Чтобы учесть этот эффект, введено понятие эквивалентной дозы. Эквивалентная доза рассчитывается путем умножения значения поглощенной дозы на специальный коэффициент — коэффициент относительной биологической эффективности (ОБЭ) или коэффициент качества.

Единицей измерения эквивалентной дозы в СИ является зиверт (Зв). Величина 1 Зв равна эквивалентной дозе любого вида излучения, поглощенной в 1 кг биологической ткани и создающей такой же биологический эффект, как и поглощенная доза в 1 Гр фотонного излучения. Внесистемной единицей измерения эквивалентной дозы является бэр (биологический эквивалент рада). 1 Зв = 100 бэр.

Эффективная доза

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

Одни органы и ткани человека более чувствительны к действию радиации, чем другие: например, при одинаковой эквивалентной дозе возникновение рака в легких более вероятно, чем в щитовидной железе, а облучение половых желез особенно опасно из-за риска генетических повреждений. Поэтому дозы облучения разных органов и тканей следует учитывать с разным коэффициентом, который называется коэффициентом радиационного риска. Умножив значение эквивалентной дозы на соответствующий коэффициент радиационного риска и просуммировав по всем тканям и органам, получим эффективную дозу, отражающую суммарный эффект для организма.

Читать еще:  Кислородная терапия: методы лечения кислородом в домашних условиях

Значение коэффициента радиационного риска для отдельных органов

Взвешенные коэффициенты устанавливают эмпирически и рассчитывают таким образом, чтобы их сумма для всего организма составляла единицу. Единицы измерения эффективной дозы совпадают с единицами измерения эквивалентной дозы. Она также измеряется в зивертах или бэрах.

Фиксированная эффективная эквивалентная доза (CEDE — the committed effective dose equivalent)- это оценка доз радиации на человека, в результате ингаляции или употребления некоторого количества радиоактивного вещества. СЕDЕ выражается в бэрах или зивертах (Зв) и учитывает радиочувствительность различных органов и время, в течение которого вещество остается в организме (вплоть до всей жизни). В зависимости от ситуации, СЕDЕ может также иметь отношение к дозе излучения определенного органа, а не всего тела.

Групповые дозы

Подсчитав индивидуальные эффективные дозы, полученные отдельными людьми, можно прийти к коллективной дозе – сумме индивидуальных эффективных доз в данной группе людей за данный промежуток времени. Коллективную дозу можно подсчитать для населения отдельной деревни, города, административно-территориальной единицы, государства и т.д. Её получают путем умножения средней эффективной дозы на общее количество людей, которые находились под воздействием излучения. Единицей измерения коллективной дозы является человеко-зиверт (чел.-Зв.), внесистемная единица – человеко-бэр (чел.-бэр).
Кроме того, выделяют следующие дозы:

• коммитментная — ожидаемая доза, полувековая доза. Применяется в радиационной защите и гигиене при расчёте поглощённых, эквивалентных и эффективных доз от инкорпорированных радионуклидов; имеет размерность соответствующей дозы.
• коллективная — расчётная величина, введенная для характеристики эффектов или ущерба для здоровья от облучения группы людей; единица — Зиверт (Зв). Коллективная доза определяется как сумма произведений средних доз на число людей в дозовых интервалах. Коллективная доза может накапливаться в течение длительного времени, даже не одного поколения, а охватывая последующие поколения.
• пороговая — доза, ниже которой не отмечены проявления данного эффекта облучения.
• предельно допустимые дозы (ПДД) — наибольшие значения индивидуальной эквивалентной дозы за календарный год, при которой равномерное облучение в течение 50 лет не может вызвать в состоянии здоровья неблагоприятных изменений, обнаруживаемых современными методами (НРБ-99)
• предотвращаемая — прогнозируемая доза вследствие радиационной аварии, которая может быть предотвращена защитными мероприятиями.
• удваивающая — доза, которая увеличивает в 2 раза (или на 100%) уровень спонтанных мутаций. Удваивающая доза обратно пропорциональна относительному мутационному риску. Согласно имеющимся в настоящее время данным, величина удваивающей дозы для острого облучения составляет в среднем 2 Зв), а для хронического облучения — около 4 Зв.
• биологическая доза гамма-нейтронного излучения — доза равноэффективного по поражению организма гамма-облучения, принятого за стандартное. Равна физической дозе данного излучения, умноженной на коэффициент качества.
• минимально летальная — минимальная доза излучения, вызывающая гибель всех облученных объектов.

Мощность дозы

Мощность дозы (интенсивность облучения) — приращение соответствующей дозы под воздействием данного излучения за единицу времени. Имеет размерность соответствующей дозы (поглощенной, экспозиционной и т. п.), делённую на единицу времени. Допускается использование различных специальных единиц (например, Зв/час, бэр/мин, сЗв/год и др.).

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое «Доза облучения» в других словарях:

доза облучения — доза облучения. См. радиационная доза. (Источник: «Англо русский толковый словарь генетических терминов». Арефьев В.А., Лисовенко Л.А., Москва: Изд во ВНИРО, 1995 г.) … Молекулярная биология и генетика. Толковый словарь.

Доза облучения — см. Доза ионизирующего излучения … Российская энциклопедия по охране труда

Доза облучения — мера действия излучения ионизирующего в к. л. среде. Различают поглощенную, эквивалентную и эффективную Д.о. Измерение До. Производится дозиметрическими приборами и еомплектами. EdwART. Словарь терминов МЧС, 2010 … Словарь черезвычайных ситуаций

доза (облучения) — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN dose … Справочник технического переводчика

доза облучения — Количество ионизирующей радиации, поглощенной живой тканью. Измеряется в зивертах (Зв) ; 1 Зв = 1 Дж энергии ионизирующей радиации на 1 кг массы тела. [http://www.oceanographers.ru/index.php?option=com glossary&Itemid=238] Тематики океанология EN… … Справочник технического переводчика

доза облучения — apšvitos dozė statusas T sritis apsauga nuo naikinimo priemonių apibrėžtis Visa medžiagos ar audinių sugerta jonizuojančioji spinduliuotė, išreikšta centigrėjais (cGy). Skiriamos ekspozicinė, sugertoji, lygiavertė ir efektinė apšvitos dozė;… … Apsaugos nuo naikinimo priemonių enciklopedinis žodynas

доза облучения — rus доза (ж) излучения, доза (ж) облучения eng radiation dose fra dose (f) de rayonnement deu Strahlungsdosis (f), Strahlungspegel (m) spa dosis (f) de radiación … Безопасность и гигиена труда. Перевод на английский, французский, немецкий, испанский языки

Читать еще:  Йогурт: чем полезен и как может навредить

Доза облучения — количество проникающей радиации (см.), измеряемое специальными единицами рентгенами (см.). Большие дозы проникающей радиации вызывают лучевую болезнь тяжелой степени, которая может повлечь за собой смертельный исход … Краткий словарь оперативно-тактических и общевоенных терминов

Доза облучения радиационная д — Доза облучения, радиационная д. * доза апраменьвання, радыяцыйная д. * radiation dose мера действии ионизирующего излучения средняя энергия, переданная излучением единице массы вещества. Д. о. основная дозиметрическая величина, которая равна… … Генетика. Энциклопедический словарь

доза облучения на всё тело — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN whole body dostotal body dos … Справочник технического переводчика

Что такое экспозиционная доза излучения?

Распад радиоактивных атомов сопровождается выходом -,-частиц,-квантов, конверсионных электронов, рентгеновского излучения. Число ядерных превращений не всегда совпадает с числом испущенных частиц и еще реже – с числом испускаемых-квантов. Поэтому недопустимо применение таких терминов как, например, “-,-,-активность”. Чтобы определить число частиц или-квантов, испускаемых при распаде ядра, необходимо знать схему распада данного радионуклида (рис.7.2).

Рис.23.Принятые обозначения схем распада (а) и схемы (б) распада 24 Naи 65 Zn.

Энергия в мегаэлектронвольтах.

Из закона радиоактивного распада и определения периода полураспада видно, что постоянная распада , а из определения единицы кюри следует, что активность препарата в 1Ки связана с числом радиоактивных атомовNсоотношением

.

Отсюда число радиоактивных атомов N, соответствующих активности 1Ки, определяется как

N=3,7∙10 10 /=3,7∙10 10 ∙T_1/2/ln2.

Масса одного атома равна (А– атомная масса, N_A=6,022∙10 23 (моль) -1 – число Авогадро), поэтому полная масса радионуклидаm, соответствующая активностиА=1Ки, равна

.

Обратная величина, g_m, численно равная активности в единицах кюри на 1г радиоактивного препарата,

Для решения практических задач -излучающие препараты удобно сравнивать по ионизационному эффекту в воздухе, поэтому в 1910г на Брюссельском конгрессе было предложено результаты сравнения препаратовRaвыражать в миллиграмм—эквивалентахRa. 1мг.экв.Ra– это единица гамма – эквивалента радиоактивного препарата,-излучение которого при данной фильтрации и тождественных условиях измерения создает такую же мощность экспозиционной дозы, как и-излучение 1мг Госэталона радия в равновесии с основными дочерними продуктами распада при платиновом фильтре толщиной 0,5 мм. Принято считать, что при этих условиях 1мг “равновесного” радия создает на расстоянии 1см Р_эксп=8,4 р /_ч.

2. Экспозиционная доза. Мощность экспозиционной дозы. Единицы измерения.

Экспозиционная доза (D_эксп) – это количественная характеристика фотонного излучения, которая основана на его ионизирующем действии в сухом атмосферном воздухе. Она определяется отношением суммарного зарядаdQвсех ионов одного знака, созданных в воздухе, когда все электроны, освобожденные фотонами в элементе объема воздуха с массойdm, полностью остановились в воздухе, к массе воздуха в этом объеме:.

Понятие экспозиционной дозы рекомендовано для фотонов с энергией от 1КэВ до 3МэВ.

Единицей экспозиционной дозы в системе СИ является кулон на килограмм (Кл/кг). Это экспозиционная доза фотонного излучения, при прохождении которого через 1 кг воздуха в результате завершения всех ионизационных процессов в воздухе создаются ионы, несущие заряд в 1 кл электричества каждого знака. На практике до последнего времени использовалась внесистемная единица экспозиционной дозы – рентген (р). Рентген – это единица D_эксп.фотонного излучения, при прохождении которого через 1 см 3 воздуха (0,001293 г) при нормальных условиях в результате завершения всех ионизационных процессов в воздухе создаются ионы, несущие одну электростатическую единицу электричества каждого знака.

Экспозиционная доза не учитывает ионизацию, обусловленную тормозным излучением электронов и позитронов (обычно пренебрегают, т.к. она мала при энергии фотонов меньше 10 МэВ).

Мощностью экспозиционной дозы называют отношение приращения экспозиционной дозы dD_эксп.за интервал времениdtк величине этого интервала:

Единицей мощности экспозиционной дозы в системе СИ является ампер на килограмм (А/кг), которая связана с внесистемной единицей (Р/с) следующим отношением:

Экспозиционная доза излучения

Дозиметрия ионизирующего излучения

Биологические последствия действия ионизирующих излучений на клеточном, тканевом, органном и организменном уровне определяются энергией воздействия, конкретным видом излучения и структурой объекта.

Для количественной оценки биологических эффектов, возникающих при действии ионизирующих излучений на биологические объекты, необходимо ввести объективные и доступные измерению физические характе­ристики излучения, от которых зависит степень развития этих эффектов.

Определение физических характеристик излучения с целью установления и прогнозирования радиационных воздействий на организм и представляет задачу дозиметрии. Это – область прикладной физики, изучающая физические величины, характеризующие действие ионизирующих излучений на объекты живой и неживой природы, а также методы и приборы для измерения этих величин.

Читать еще:  Жук Жужелица садовая – полезное насекомое в саду

Экспозиционная доза излучения

Наиболее просто характеризовать радиационные воздействия количественным выражением того основного эффекта, который ионизирующие излучения производят в веществе – степенью его ионизации, т.е. тем суммарным зарядом ионов, который образовался в единице массы вещества.

Экспозиционная доза излучения (Х) представляет собой отношение суммарного заряда (dQ) ионов, образовавшихся в некоторой массе воздуха (dm) под действием рентгеновского или гамма- излучения, к величине этой массы:

Х = . (3.1)

В формуле (3.1) масса dm считается настолько малой, что распределение по ней заряда dQ равномерно. Если в любой массе m любой заряд Q распределен равномерно, то

Х = . (3.2)

Подчеркнем, что экспозиционная доза определяется только для воздуха и только для фотонного излучения. То есть, она характеризует радиационную обстановку вокруг объекта – степень ионизации окружающей воздушной среды.

Из формулы (3.1) и (3.2) видно, что системная единица измерения экспозиционной дозы 1 Кл/кг. На практике применяется и внесистемная единица –
1 рентген (Р). Это такая доза рентгеновского или гамма-излучения, которая вызывает в одном кубическом сантиметре воздуха при нормальных условиях образование 2,08×10 9 пар ионов.

Установим связь между этими единицами. При экспозиционной дозе в 1 Р образуется заряд: Q = n×q = 2,08×10 9 × 1,6×10 -19 = 3,33×10 -10 Кл (n – число пар ионов, q – заряд одного иона). Этот заряд образован в конкретной массе воздуха:

m = rV = 1,29×10 -6 кг (r = 1,29 кг/м 3 — плотность воздуха, V= 10 -6 м 3 – объем).

1 Р = = 2,58×10 4 Кл/кг или 1 Кл/кг = 3876 Р .

Изменение экспозиционной дозы со временем характеризуется мощностью экспозиционной дозы ( ), представляющей производную от дозы (Х) по времени:

, (3.3)

Системная единица измерения мощности экспозиционной дозы – 1А/кг, внесистемные – 1Р/час, 1мР/час, 1 мкР/с и др. Если известна зависимость мощности дозы от времени = f (t), то экспозиционная доза за конкретное время tопределяется интегрированием:

. (3.4)

Для гамма-излучающих радиоактивных препаратов, устанавливается простая связь между мощностью экспозиционной дозы на расстоянии r от препарата и его активностью А.

От точечного источника гамма-кванты вылетают по всем направле­ниям (см. рис.3.1). Общее число этих квантов пропорционально числу актов распада за единицу времени, т.е. активности, а число квантов, попадающих на поверхность единичной площадки S, находящейся на расстоянии r от источника, обратно пропорционально квад­рату расстояния r . Таким образом:

, (3.5)

где К_g — гамма-постоянная, характерная для каждого радио­нуклида и измеряемая в или, во внесистемных единицах . Следует отметить, что это соотношение применимо лишь для радионуклидов, при распаде которых возни­кают гамма-кванты.

Итак, экспозиционная доза характеризует степень радиационного заражения воздуха за счет гамма-излучения – внешний гамма-фон. В окружающей среде могут находиться также радионуклиды, выделяющие при распаде альфа- и бета-частицы. Их воздействие экспозиционной дозой не характеризуется, но, попадая внутрь организма, они оказывают сильное воздействие на биологические ткани. Поэтому для более полной характеристики степени радиационного заражения внешней среды (воздуха, воды, продуктов питания) необходимо знать еще ее удельную активность в Бк/кг, Бк/л или во внесистемных единицах (см. раздел 2 ) и распадом каких радионуклидов обусловлены действующие на среду ионизирующие излучения.

93.79.221.197 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)
очень нужно

Экспозиционная доза ионизирующего излучения

Одним из базовых понятий в таком вопросе, как измерение степени воздействия на человека ионизирующих излучений, является экспозиционная доза. Этим термином называют меру ионизации воздуха, подвергнувшегося воздействию фотонов, равную отношению образованного в результате ионизирующего излучения общего электрического заряда ионов одного знака к массе воздуха, в котором оно было поглощено. Измеряется экспозиционная доза в Кл/кг (кулон на килограмм, в соответствии с СИ), а также в рентгенах (внесистемная единица). 1 Кл/кг = 3876 Р. В переводе на метрическую систему 1 Р приблизительно равен 0,0098 Зв.

Измерение экспозиционной дозы позволяет определить радиационную обстановку на местности, которая в данном случае будет характеризоваться количеством затраченной на ионизацию 1 кг воздуха энергии гамма-излучения. Эффект, наблюдаемый при экспозиционной дозе, принято сопоставлять с количеством поглощенной воздухом энергии или дозы радиации, поскольку этот процесс является первичным, и именно он дает начало цепи последовательно протекающих физико-химических преобразований в облученном объекте.

Практическая польза от измерения экспозиционной дозы очень велика, поскольку далеко не всегда есть возможность измерить дозу излучения, уже полученную организмом. Чтобы получить эту величину, необходимо сначала определить экспозиционную дозу в воздухе, а затем после проведения определенных расчетов получают поглощенную тканями и органами организма человека дозу.