Дозиметрические величины и единицы их измерений

 Единицы измерений

    По мере открытий учеными радиоактивности и ионизирующих излучений стали появляться и единицы их измерений. Например: рентген, кюри. Но они не были связаны какой-либо системой, а потому и называются внесистемными единицами. Во всем мире сейчас действует единая система измерений – СИ (система интернациональная). У нас она подлежит обязательному применению с 1 января 1982 г. К 1 января 1990 г. этот переход надо было завершить. Но в связи с экономическими и другими трудностями процесс затягивается. Однако вся новая аппаратура, в том числе и дозиметрическая, как правило, градуируется в новых единицах.  

Единицы радиоактивности

    В качестве единицы активности принято одно ядерное превращение в секунду. В целях сокращения используется более простой термин – один распад в секунду (расп./с) В системе СИ эта единица получила название беккерель (Бк). В практике радиационного контроля, в том числе и в Чернобыле, до последнего времени широко использовалась внесистемная единица активности – кюри (Ки). Один кюри – это 3,7 * 1010 ядерных превращений в секунду.

    Концентрация радиоактивного вещества обычно характеризуются концентрацией его активности. Она выражается в единицах активности на единицу массы: Ки/т, мКи/г, кБк/кг и т.п. (удельная активность). На единицу объема: Ки/м³, мКи/л, Бк/ см³. и т.п. (объемная концентрация) или на единицу площади:   Ки/км³, мКи/с м²., ПБк/ м². и т.п.   

Единицы ионизирующих излучений

    Для измерения величин, характеризующих ионизирующее излучение, исторически первой появилась единица «рентген». Эта мера экспозиционной дозы рентгеновского или гамма-излучений. Позже для измерения поглощенной дозы излучений добавили «рад».

    Доза излучения (поглощенная доза) – энергия радиоактивного излучения, поглощенная в единице облучаемого вещества или человеком. С увеличением времени облучения доза растет. При одинаковых условиях облучения она зависит от состава вещества. Поглощенная доза нарушает физиологические процессы в организме и приводит в ряде случаев к лучевой болезни различной степени тяжести. В качестве единицы поглощенной дозы излучения в системе СИ предусмотрена специальная единица – грей (Гр). 1 грей – это такая единица поглощенной дозы, при которой 1 кг. Облучаемого вещества поглощает энергию в 1 джоуль (Дж). Следовательно 1 Гр = 1 Дж/кг.

    Поглощенная доза излучения является физической величиной, определяющей степень радиационного воздействия.

    Мощность дозы (мощность поглощенной дозы) – приращение дозы в единицу времени. Она характеризуется скоростью накопления дозы и может увеличиваться или уменьшаться во времени. Ее единица в системе Си – грей в секунду. Эта такая мощность поглощенной дозы излучения, при которой за 1 с. в веществе создается доза излучения в 1 Гр.

    На практике для оценки поглощенной дозы излучения до сих пор широко используют внесистемную единицу мощности поглощенной дозы – рад в час (рад/ч) или рад в секунду (рад/с).

    Эквивалентная доза. Это понятие введено для количественного учета неблагоприятного биологического воздействия различных видов излучений. Определяется она по формуле Дэкв=Q*Д, где Д – поглощенная доза данного вида излучения, Q – коэффициент качества излучения, который для различных видов ионизирующих излучений с неизвестным спектральным составом принят для рентгеновского и гамма-излучения-1, для бета-излучения-1, для нейтронов с энергией от 0,1 до 10 МэВ-10, для альфа-излучений с энергией менее 10 МэВ-20. Из приведенных цифр видно, что при одной и той же поглощенной дозе нейтронное и альфа-излучение вызывают, соответственно, в 10 и 20 раз больший поражающий эффект. В системе СИ эквивалентная доза измеряется в зивертах (Зв). Зиверт равен одному грею, деленному на коэффициент качества. При Q = 1 получаем

 

    Бэр (биологический эквивалент рентгена) – это внесистемная единица эквивалентной дозы, такая поглощенная доза любого излучения, которая вызывает тот же биологический эффект, что и 1 рентген гамма-излучения.. Поскольку коэффициент качества бета и гамма-излучений равен 1, то на местности, загрязненной радиоактивными веществами при внешнем облучении 1 Зв = 1 Гр; 1 бэр = 1 рад; 1 рад »1 Р.

    Из этого можно сделать вывод, что эквивалентная, поглощенная и экспозиционные дозы для людей, находящихся в средствах защиты на зараженной местности, практически равны.

    Мощность эквивалентной дозы – отношение приращения эквивалентной дозы за какой-то интервал времени. Выражается в зивертах в секунду. Поскольку время пребывания человека в поле излучения при допустимых уровнях измеряется, как правило, часами, предпочтительно выражаясь мощность эквивалентной дозы в микрозивертах в час.

    Согласно заключению Международной комиссии по радиационной защите, вредные эфекты у человека могут наступать при эквивалентных дозах не менее 1,5 Зв/год (150 бэр/год), а в случаях кратковременного облучения – при дозах выше 0,5 Зв (50 бэр). Когда облучение превышает некоторый порог, возникает лучевая болезнь.

    Мощность эквивалентной дозы, создаваемая естественным излучением (земного и космического происхождения), колеблется в пределах 1,5 – 2 мЗв/год и плюс искусственные источники (медицина, радиоактивные осадки) от 0,3 до 0,5 мЗв/год. Вот и выходит, что человек в год получает от 2 до 3 мЗв. Эти цифры примерные и зависят от конкретных условий. По другим источникам, они выше и доходят до 5 мЗв/год.

    Экспозиционная доза – мера ионизационного действия фотонного излучения, определяемая по ионизации воздуха в условиях электронного равновесия.

    В СИ единицей экспозиционной дозы является один кулон на килограмм (Кл/кг). Внесистемной единицей является рентген (Р), 1Р – 2,58*10-4 Кл/кг. В свою очередь 1 Кл/кг » 3,876*103 Р. Для удобства в работе при перерасчете числовых значений экспозиционной дозы из одной системы единиц в другую обычно пользуются таблицами, имеющимися в справочной литературе.

    Мощность экспозиционной дозы – приращение экспозиционной дозы в единицу времени. Ее единица в системе СИ - ампер на килограмм (А/кг). Однако в переходный период можно пользоваться внесистемной единицей - рентген в секунду (Р/с).

1 Р/с = 2,58*10-4 А/кг

    Надо помнить, что после 1 января 1990 г. не рекомендуется вообще пользоваться понятием экспозиционной дозы и ее мощности. Поэтому во время переходного периода эти величины следует указывать не в единицах СИ (Кл/кг, А/кг), а во внесистемных единицах - рентгенах и рентгенах в секунду.

Дозиметрические величины и единицы их измерений

  

 При коэффициенте качества равном единице,

    1 Зв=1Гр» 100 рад» 100 бэр» 100Р.

    Производственные единицы зиверта:

    Миллизиверт (мЗв): 1 мЗв= 10-3Зв;

    Микрозиверт (мкЗв): 1 мкЗв – 10-6 Зв.  

http://www.gr-obor.narod.ru/ 
 

Основные  дозиметрические  величины. Единицы  измерения 

    Ионизирующие излучения, распространяясь в воздухе, в различных веществах, в биологической ткани живых организмов, вызывают возбуждение атомов и молекул, часто их ионизацию, а иногда и разрушение.

    Для установления закономерностей воздействия  распространения и поглощения ионизирующих излучений в среде, в том числе и в биологической ткани, введены следующие основные характеристики: экспозиционная доза фотонного излучения, мощность экспозиционной дозы, поглощенная доза, мощность поглощенной дозы, керма, эквивалентная доза, мощность эквивалентной дозы, эффективная доза, полувековая эквивалентная доза, коллективная эквивалентная доза и др.

    Дозой облучения называется часть энергии  радиационного излучения, котором расходуется на ионизацию и возбуждение атомов и молекул любого облученного объекта.

    В зависимости от места нахождения источника облучения различают внешнее и внутреннее облучение.

    Внешнее облучение имеет место, если источник излучения находится вне облучаемого объекта.

    Внутреннее  облучение имеет место, если источник излучения находится внутри облучаемого объекта.

    Источники излучения могут быть как точечными, так и распределены на поверхности, в объеме или в массе вещества.

    Связь понятий источника излучения, поля, дозы и радиобиологического эффекта  показана на рис. 1.

Рис. 1. Связь понятий источника излучения, поля излучения, доз и радиобиологического  эффекта 

Экспозиционная  доза фотонного излучения

    Исторически получилось так, что сначала было открыто фотонное излучение. Было замечено, что оно имеет свойство ионизировать воздух. Поэтому для характеристики поля было введено понятие экспозиционная доза.

     Экспозиционная  доза фотонного (рентгеновского и гамма-) излучения характеризует их способность создавать, в веществе заряженные частицы. Выражается отношением суммарного электрического заряда ионов одного знака dQ, образованного излучением в некотором объеме духа, к массе dm в этом объеме:

                        (1) 

    Единица измерения в системе СИ - Кулон/кг, внесистемная единица - Рентген. На практике используются и пробные единицы - мкР, мР.

    Доза  в 1 Р накапливается за 1 час на расстоянии 1 м от источника радия массой в 1 г, то есть активностью в 1 Ки.

    1 Рентген - это доза фотонного излучения, при прохождении которого через 1,29 · 10е кг (1 см³) воздуха при температуре 0 °С, давлении 1013 гПа (760 мм рт.),  в результате завершения  всех  ионизационных процессов, вызванных этим излучением, образуется заряд равный 3,34 · 10^-10 Кл каждого знака, что отвечает возникновению 2,08 · 109 пар ионов.

    Между единицами существует следующая  зависимость: 1Р=2,5810^-4   Кл/кг;   1 Кл/кг=3,876·10³   Р.

    Примечание. Согласно РД 50-454-84 характеристика «экспозиционная доза» подлежит изъятию из употребления. Однако в настоящее время многие приборы еще отградуированы в рентгенах и продолжают использоваться. Вместе с тем можно назвать причины изъятия из обращения экспозиционной дозы:

    -    экспозиционная доза введена  только для фотонного излучения и не может быть использована для смешанного излучения;

    -    даже для фотонного излучения  область практического использования экспозиционной дозы ограничена энергией 3 МэВ;

    -    значения экспозиционной дозы  в Рентгенах и поглощенной дозы в воздухе в радах отличаются всего лишь примерно в 1,14 раза;

    -    существенное изменение размеров  единиц при переходе на единицы СИ и нецелочисленный, неудобный коэффициент связи между системными и внесистемными единицами могут быть причинами многих ошибок.

    Учитывая, что экспозиционная доза накапливается  во времени, на практике используется и понятие «мощность экспозиционной дозы», которая характеризует интенсивность излучения.

    Мощность  экспозиционной дозы - отношение приращения экспозиционной дозы dX за интервал времени dt к этому интервалу: