Количественная оценка ионизирующих излучений. Основы дозиметрии

Выявление ИИ и количественная оценка уровня радиационных воздейст­вий называется дозиметрией. Для количественной характеристики уровня лучевого воздействия введено понятие дозы излучения. Применяются три основных вида дозы — экспозиционная, поглощенная и эквивалентная.

Экспозиционная доза (X) — мера количества ИИ, физическим смыс­лом которой является суммарный заряд ионов одного знака, образую­щихся при облучении воздуха в его единичной массе:

X = ДО/Дт,

где ДО — суммарный заряд всех ионов одного знака, возникающих в воздухе при полном торможении всех вторичных электронов, образовавшихся в малом объе­ме пространства, Дт — масса воздуха в этом объеме.

В системе СИ единицей экспозиционной дозы является кулон, делен­ный на килограмм (Кл/кг). Более часто, однако, применяется внесистем­ная единица экспозиционной дозы — рентген (Р), соответствующая об­разованию 2,1 • 10⁹ пар ионов в 1 см³ сухого воздуха при нормальных условиях. 1 Кл/кг = 3876 Р; 1Р = 2,58 • 1(Г⁴ Кл/кг.

Изменения, вызываемые излучением в воздухе и в других средах, ко­личественно различны. Это связано с разным количеством энергии, пе­редаваемой излучением одинаковым по массе количествам разных ве­ществ. Учесть этот фактор можно выражая количество ИИ в единицах поглощенной дозы (D). Физический смысл поглощенной дозы — количе­ство энергии, передаваемой излучением единичной массе вещества:

D = ДЕ/Дт,

где ДЕ — энергия излучения, поглощенная малой массой вещества Дт.

В системе СИ поглощенную дозу выражают в греях (Гр). 1 Гр = 1 Дж/кг. Часто пользуются внесистемной единицей поглощенной дозы — рад (аббревиатура eradiation absorbed dose»). Рад равен сантигрею (1 рад = Ю-² Гр).

Непосредственно измерить биологически значимые величины погло­щенных доз не всегда возможно из-за незначительности соответствую­щей им энергии. Так, при общем облучении человека массой 76 кг в смертельной дозе 4 Гр его телу сообщается энергия 305 Дж. Ее достаточно лишь для нагревания тела на 0,00Г С. Поэтому непосредственно измеря­ется, как правило, экспозиционная доза ИИ, а поглощенная доза рассчи­тывается с учетом свойств облучаемой среды. В воздухе 1 рентген соот­ветствует 0,89 рад, а в тканях организма в среднем 0,95 рад.

Эквивалентная доза. Различные ИИ вызывают в биосистемах количе­ственно различные эффекты даже при одинаковой поглощенной дозе. Это связано, главным образом, с такими характеристиками ИИ, как ЛПЭ и коэффициент ослабления ц. Для малоразмерных биологических объек­тов (например, для макромолекул, клеточных органелл и клеток) больше­му значению ЛПЭ воздействующего на них излучения соответствует большее число актов ионизации и возбуждения, возникающих в пределах конкретного биообъекта. Соответственно, большим оказывается и по­вреждающий эффект плотноионизирующих излучений в отношении кле­ток и субклеточных структур. Данное различие выражается величиной ОБЭ. Для рентгеновского и у-излучения ее принимают равной 1, а для каждого из остальных ИИ значение ОБЭ рассчитывают как отношение равноэффективных поглощенных доз рентгеновского и рассматриваемо­го ИИ.