Поглинена й експозиційна дози. Одиниці вимірювання дози випромінювання

 

Для визначення поглиненої енергії будь-якого виду випромінювання в середовищі використовують поняття поглиненої дози випромінювання.

Поглинена доза випромінювання визначається енергією, яка поглинається одиницею маси опроміненої речовини. За одиницю поглиненої дози випромінювання приймається джоуль на кілограм (Дж/кг). Джоуль на кілограм- поглинена доза випромінювання, яка відповідає енергії в один джоуль будь-якого іонізуючого випромінювання, що поглинається масою в один кілограм опроміненої речовини. В системі СІ одиницю поглиненої дози будь-якого випромінювання називають грей (Гр), 1 Гр = 1 Дж/кг..
Позасистемною одиницею поглиненої дози випромінювання є рад. Один рад відповідає поглиненій енергії в 10^-5 Дж на 1кг будь-якої речовини: 1 рад = 10^-5 Дж/кг = 0, 01 Гр. Відповідно до вищевикладеного

 

(3.6.1.1)

 

де D _погл. - поглинена доза випромінювання, Δ E - енергія, поглинена речовиною, що опромінюється, Δ m - маса речовини.

Величина поглиненої дози випромінювання залежить від властивостей випромінювання і поглинаючого середовища.

Для характеристики дози з точки зору іонізації застосовується так звана експозиційна доза рентгенівського й γ - випромінювання. Експозиційна доза виражає енергію випромінювання, перетворену в кінетичну енергію заряджених частинок в одиниці маси атмосферного повітря.

За одиницю експозиційної дози рентгенівського й γ - випромінювань приймається кулон на кілограм - 1 Кл/кг. Кулон на кілограм це така експозиційна доза рентгенівського й γ - випромінювань, при якій пов’язана з цим випромінюванням корпускулярна емісія на кілограм сухого повітря при нормальних умовах (при t₀ = 0°C і тиску 760 мм рт. ст.) створює у повітрі іони, які мають заряд в один кулон електрики кожного знака.

Позасистемною одиницею експозиційної дози рентгенівського й γ - випромінювань є рентген. Рентген – одиниця експозиційної дози фотонного випромінювання, при проходженні якого крізь 0, 001293 г повітря в результаті завершення всіх іонізаційних процесів в повітрі створюються іони, що несуть заряд 3, 33·10^-10 Кл (одну електростатичну одиницю кількості електрики) кожного знака. Маса 0, 001293 г - це маса 1 см³ атмосферного сухого повітря за нормальних умов: при температурі 0^оС та тиску 1, 013.10⁵ Па (760 мм рт.ст.). Експозиційна доза може також вимірюватись в долях рентгена - мілірентгенах - мР або в мікрорентгенах - мкР (1 Р = 10³ мР = 10⁶ мкР).

Величину експозиційної дози можна оцінити за допомогою формули

(3.6.1.2)

 

де D_експ. - експозиційна доза рентгенівського й γ - випромінювань; Δ Q - заряд, що виникає у результаті іонізації повітря в елементі об’єму; Δ m - маса повітря, що опромінюється, у цьому об’ємі.

Експозиційній дозі 1 Р відповідає величина в системі СІ (Дж/кг)

 

D_експ. = .

 

Якщо врахувати, що середня енергія утворення іонів у повітрі Е = 34 еВ і n=2, 08.10⁹ 1/см³, то одиниці експозиційної дози " рентгену" буде відповідати:

 

D_експ. = n · Е = 2.08 ·10⁹ · 34 ·10^-6 = 7.06 ·10⁴ МеВ/см³.

При перерахуванні на один грам повітря " рентгену" буде відповідати:

 

D_експ.= n · Е = 1.61 ·10¹² · 34 ·10^-6 = 5.47 ·10⁷ МеВ/г.

Отже, для одержання експозиційної дози в один рентген потрібно, щоб енергія, витрачена на іонізацію в одному кубічному сантиметрі повітря (або грамі), відповідно дорівнювала

 

1 Р = 7.06 ·10⁴ МеВ/см³ = 5.47 ·10⁷ МеВ/г.

 

Співвідношення між поглинутою дозою випромінювання D_погл., вираженою в радах (1рад = 10^-5 Дж/г), і експозиційною дозою рентгенівського й γ - випромінювань D_експ., вираженою в рентгенах (1Р = 87.7 ·10⁷ Дж/г), для повітря має вигляд:

 

D_експ. = 0.877 D_погл..

 

Із зіставлення доз випливає, що в умовах електронної рівноваги при експозиційній дозі, рівній одному рентгену, поглинута доза дорівнює 0.877 рад, або 0, 00877 Гр. (1 рад = 0, 01 Гр)