Основные характеристики поля излучения

Распределение ионизирующего излучения в рассматриваемой среде называется полем излучения. В каждой точке рассматриваемой среды поле излучения можно характеризовать многими параметрами и, в первую очередь, типом ионизирующего излучения (фотоны, нейтроны, электроны и т.д.), его энергией, направлением распределения (мононаправленное, изотропное и т.д.). Поле излучения является однородным, если его характеристики в пределах рассматриваемой среды остаются неизменными.

Для характеристики поля излучения в практических задачах наиболее часто используются плотность потока ионизирующих частиц, поток или флюенс ионизирующих частиц (фотонов).

Поток частиц F (t) – отношение числа частиц dN, пересекающих заданную поверхность за интервал времени dt, к величине этого интервала[20]:

.

(3.1)

Единица измерения потока частиц − с^-1. Заметим, что в этом определении не задается геометрическая форма поверхности.

Флюенс частиц Ф – отношение числа частиц dN, проникающих в элементарную сферу, к площади поперечного сечения этой сферы dS:

.                                     (3.2)

Единица измерения флюенса частиц − м^-2. При практических измерениях под элементарной следует понимать такую сферу, в пределах объема которой характеристики поля излучения можно считать неизменными.

Плотность потока частиц j – отношение изменения флюенса частиц (фотонов) d Ф за интервал времени dt, к величине этого временного интервала:

.                        (3.3)

Единица измерения плотности потока частиц – с^-1×м²_.

Для точечного изотропного источника с активностью А (t) и выходом частиц h плотность потока частиц j(t, r) в вакууме в любой момент времени t и в любой точке на расстоянии r от источника равна

                (3.4)

	Рисунок 3.1 иллюстрирует вывод формулы (3.4). Если мысленно окружить точечный изотропный источник сферой радиусом r, то число частиц, попадающих на единицу поверхности этой сферы, будет равно числу частиц, испускаемых источником в телесный угол 4p, отнесенному к площади поверхности сферы.
Рис. 3.1. К определению плотности потока частиц, испускаемых точечным изотропным источником

Таким образом, числителем в (3.4) является число частиц, испускаемых источником в единицу времени, равное A (расп./c)×h(част./распад), а знаменателем − площадь поверхности сферы срадиусом r, равная 4p r ².

При известной временной зависимости плотности потока частиц j(t) флюенс Ф за временной интервал D t = t ₂ – t ₁ получается интегрированием

                       3.5)

Заметим, что определение приведенных выше характеристик поля математически строго можно записать через предельные переходы, например, плотность потока частиц j(t, ) в точке с координатами в момент времени t - предел отношения потока через всю поверхность сферы с площадью центрального сечения s (центр сферы расположен в точке с координатами ) к площади s при ее стремлении к нулю:

                    (3.6)