Дозы излучения

Опубликовано 01.12.2010 Ведущий Антон Степанов

С открытием рентгеновского излучения, человечество столкнулось с необходимостью оценки воздействия ионизирующего излучения на вещества, ткани и живые организмы. Так появилось понятие дозы излучения, позволяющее численно охарактеризовать данное влияние. С развитием науки появилось несколько подходов измерения.
Исторически первой характеристикой была экспозиционная доза. Это мера, основана на величине ионизации сухого воздуха при нормальном давлении. Экспозиционная доза, как бы показывает "количество" излучения, вызывающего ионизацию и определяется как суммарный заряд всех ионов одного знака, в некотором объеме воздуха к массе воздуха в этом объеме. Соответственно ее размерностью является Кулон деленный на килограмм. А внесистемной единицей - рентген. Один рентген это доза при которой в результате полного ионизационного поглощения в 1 куб.см воздуха при нормальных условиях образуются ионы с общим зарядом 3*10 в -10 степени Кл каждого знака.
Но вскоре стало ясно, что эта величина плохо характеризует реальное влияние излучения. Не учитывалось поглощение энергии веществом. Поэтому было введено понятие Поглощенной дозы. Она показывает, какое количество энергии поглощено единицей массы вещества. А значит, имеет несколько иную размерность, а именно Дж\кг. Доза, при которой массе в один килограмм передана энергия в один джоуль равна одному Грею. А внесистемной единицей является Рад, равный одной сотой Грэя, то есть 100эрг на один грам.
Но и эта характеристика не совсем удовлетворительна, поскольку не учитывает различное биологическое воздействие на организм разных заряженных частиц. Более тяжелые частицы, например протоны, создают больший ионизирующий эффект, чем лёгкие, например электроны. Для учета этого было введено понятие Эквивалентной дозы, которая определяется, как произведение поглощенной дозы на коэффициент относительной биологической эффективности. Данный коэффициент определен для каждого вида частиц. Измеряют такую дозу в зивертах. Один зиверт равен одному грею - это джоуль на килограмм при коэффициенте равном единице. Так же. Иногда используется единица Бэр, равная сотой зиверта.
Наконец, эффективная доза - это величина, учитывающая влияние излучения на определенные органы. Она представляет сумму произведений эквивалентной дозы в органах и тканях на соответствующие взвешивающие коэффициенты. Сумма коэффициентов для всего организма составляет единицу. Она так же измеряется в зивертах и бэрах.
Но всё же не учтен еще один параметр - время, которое объект подвержен действию ионизирующего излучения. А это очень важно. Поэтому приращение соответствующей дозы под воздействием данного излучения за единицу времени назвали Мощностью дозы, и это основная характеристика влияния излучения на организм. Чем больше мощность дозы, тем быстрее растет доза излучения. Мощность может определяться для любого типа дозы - экспозиционной, эквивалентной или поглощенной. Равна соответствующей дозе деленной на секунду, или в пересчете на часы, годы… Естественный радиационный фон, например, равен примерно 200 мили бэр в год. Нормой можно считать примерно 10мкР/ч.
Как не трудно догадаться, измерительным прибором для контроля описанных величин является дозиметр. Он показывает дозу, полученную за определённый отрезок времени. Нужно заметить, что популярной единицей, в которой выражают влияние радиации на организм, является микрорентген в час, хотя, наверное, для здоровья человека фактически имеют значения, выраженные в микрозивертах в час. Впрочем, всегда несложно пересчитать значения в нужных единицах. Например, 1 микрозиверт в час равен ста микрорентгенам в час.