г. Москва, ул. Рождественка, д. 5/7 стр.2 пом. 5 ком. 18
Наши регионы
Единица измерения эквивалентной дозы
| 5. Дозы излучения и единицы измерения Действие ионизирующих излучений представляет собой сложный процесс. Эффект облучения зависит от величины поглощенной дозы, ее мощности, вида излучения, объема облучения тканей и органов. Для его количественной оценки введены специальные единицы, которые делятся на внесистемные и единицы в системе СИ. Сейчас используются преимущественно единицы системы СИ. Ниже в таблице 10 дан перечень единиц измерения радиологических величин и проведено сравнение единиц системы СИ и внесистемных единиц. Таблица 10.
Для описания влияния ионизирующих излучений на вещество используются следующие понятия и единицы измерения : A = dN/dt Единица активности в системе СИ - Беккерель (Бк). Число радиоактивных ядер N(t) данного изотопа уменьшается со временем по закону: N(t) = N0 exp(-tln2/T1/2) = N0 exp(-0.693t /T1/2) где N0 - число радиоактивных ядер в момент времени t = 0, Т1/2 -период полураспада - время, в течение которого распадается половина радиоактивных ядер. m = 2.4·10-24 ×M ×T1/2× A, где М - массовое число радионуклида, А - активность в Беккерелях, T1/2 - период полураспада в секундах. Масса получается в граммах. X = dQ/dm Единица экспозиционной дозы - Рентген (Р). Рентген - это экспозиционная доза рентгеновского и D = dE/dm Единица поглощенной дозы - Грей (Гр). Внесистемная единица Рад определялась как поглощенная доза любого ионизирующего излучения, равная 100 эрг на 1 грамм облученного вещества. Единицей измерения эквивалентной дозы является Джоуль на килограмм. Она имеет специальное наименование Зиверт (Зв). Таблица 11.
Влияние облучения носит неравномерный характер. Для оценки ущерба здоровью человека за счет различного характера влияния облучения на разные органы (в условиях равномерного облучения всего тела) введено понятие эффективной эквивалентной дозы Еэфф применяемое при оценке возможных стохастических эффектов - злокачественных новообразований. где wt - тканевый весовой множитель (таблица 12), а Ht -эквивалентная доза, поглощенная в Таблица 12.
Коллективная эффективная эквивалентная доза. Для оценки ущерба здоровью персонала и населения от стохастических эффектов, вызванных действием ионизирующих излучений, используют коллективную эффективную эквивалентную дозу S, определяемую как: где N(E) - число лиц, получивших индивидуальную эффективную эквивалентную дозу Е. Единицей S является человеко-Зиверт
где - средняя энергия, локально переданная среде ионизирующей частицей вследствие столкновений на элементарном пути dl. Таблица 13.
По величине линейной передачи энергии можно определить весовой множитель данного вида излучения (таблица 14) Таблица 14.
По отношению к облучению население делится на 3 категории. Таблица 15.
Помимо основных дозовых пределов для оценки влияния излучения используют производные нормативы и контрольные уровни. Нормативы рассчитаны с учетом непревышения дозовых пределов ПДД (предельно допустимая доза) и ПД (предел дозы). Расчет допустимого содержания радионуклида в организме проводят с учетом его радиотоксичности и непревышения ПДД в критическом органе. Контрольные уровни должны обеспечивать такие низкие уровни облучения, какие можно достичь при соблюдении основных дозовых пределов.
Где и какие дозы мы можем получит? Примеры. | |||||
Доза излучения | это... Что такое Доза излучения?
До́за излуче́ния — в физике и радиобиологии — величина, используемая для оценки воздействия ионизирующего излучения на любые вещества, ткани и живые организмы.
Экспозиционная доза
Основная характеристика взаимодействия ионизирующего излучения и среды — это ионизационный эффект. В начальный период развития радиационной дозиметрии чаще всего приходилось иметь дело с рентгеновским излучением, распространявшимся в воздухе. Поэтому в качестве количественной меры поля излучения использовалась степень ионизации воздуха рентгеновских трубок или аппаратов. Количественная мера, основанная на величине ионизации сухого воздуха при нормальном атмосферном давлении, достаточно легко поддающаяся измерению, получила название экспозиционная доза.
Экспозиционная доза определяет ионизирующую способность рентгеновских и гамма-лучей и выражает энергию излучения, преобразованную в кинетическую энергию заряженных частиц в единице массы атмосферного воздуха. Экспозиционная доза — это отношение суммарного заряда всех ионов одного знака в элементарном объёме воздуха к массе воздуха в этом объёме.
В системе СИ единицей измерения экспозиционной дозы является кулон, деленный на килограмм (Кл/кг). Внесистемная единица — рентген (Р). 1 Кл/кг = 3876 Р.
Поглощенная доза
При расширении круга известных видов ионизирующего излучения и сфер его приложения, оказалось, что мера воздействия ионизирующего излучения на вещество не поддается простому определению из-за сложности и многообразности протекающих при этом процессов. Важным из них, дающим начало физико-химическим изменениям в облучаемом веществе и приводящим к определенному радиационному эффекту, является поглощение энергии ионизирующего излучения веществом. В результате этого возникло понятие поглощенная доза. Поглощенная доза показывает, какое количество энергии излучения поглощено в единице массы любого облучаемого вещества и определяется отношением поглощенной энергии ионизирующего излучения на массу вещества.
За единицу измерения поглощенной дозы в системе СИ принят грэй (Гр). 1 Гр — это такая доза, при которой массе 1 кг передается энергия ионизирующего излучения 1 Дж. Внесистемной единицей поглощенной дозы является рад. 1 Гр=100 рад.
Эквивалентная доза (биологическая доза)
Изучение отдельных последствий облучения живых тканей показало, что при одинаковых поглощенных дозах различные виды радиации производят неодинаковое биологическое воздействие на организм. Обусловлено это тем, что более тяжелая частица (например, протон) производит на единице пути в ткани больше ионов, чем легкая (например, электрон). При одной и той же поглощенной дозе радиобиологический разрушительный эффект тем выше, чем плотнее ионизация, создаваемая излучением. Чтобы учесть этот эффект, введено понятие эквивалентной дозы. Эквивалентная доза рассчитывается путем умножения значения поглощенной дозы на специальный коэффициент — коэффициент относительной биологической эффективности (ОБЭ) или коэффициент качества.
Единицей измерения эквивалентной дозы в СИ является зиверт (Зв). Величина 1 Зв равна эквивалентной дозе любого вида излучения, поглощенной в 1 кг биологической ткани и создающей такой же биологический эффект, как и поглощенная доза в 1 Гр фотонного излучения. Внесистемной единицей измерения эквивалентной дозы является бэр (до 1963 года - биологический эквивалент рентгена, после 1963 года - биологический эквивалент рада - Энциклопедический словарь). 1 Зв = 100 бэр.
Эффективная доза
Эффективная доза (E) — величина, используемая как мера риска возникновения отдаленных последствий облучения всего тела человека и отдельных его органов и тканей с учетом их радиочувствительности. Она представляет сумму произведений эквивалентной дозы в органах и тканях на соответствующие взвешивающие коэффициенты.
Одни органы и ткани человека более чувствительны к действию радиации, чем другие: например, при одинаковой эквивалентной дозе возникновение рака в легких более вероятно, чем в щитовидной железе, а облучение половых желез особенно опасно из-за риска генетических повреждений. Поэтому дозы облучения разных органов и тканей следует учитывать с разным коэффициентом, который называется коэффициентом радиационного риска. Умножив значение эквивалентной дозы на соответствующий коэффициент радиационного риска и просуммировав по всем тканям и органам, получим эффективную дозу, отражающую суммарный эффект для организма.
Значение коэффициента радиационного риска для отдельных органов
| Органы, ткани | Коэффициент |
| Гонады (половые железы) | 0,2 |
| Красный костный мозг | 0,12 |
| Толстый кишечник | 0,12 |
| Желудок | 0,12 |
| Лёгкие | 0,12 |
| Мочевой пузырь | 0,05 |
| Печень | 0,05 |
| Пищевод | 0,05 |
| Щитовидная железа | 0,05 |
| Кожа | 0,01 |
| Клетки костных поверхностей | 0,01 |
| Головной мозг | 0,025 |
| Остальные ткани | 0,05 |
Взвешенные коэффициенты устанавливают эмпирически и рассчитывают таким образом, чтобы их сумма для всего организма составляла единицу. Единицы измерения эффективной дозы совпадают с единицами измерения эквивалентной дозы. Она также измеряется в зивертах или бэрах.
Фиксированная эффективная эквивалентная доза (CEDE — the committed effective dose equivalent)- это оценка доз радиации на человека, в результате ингаляции или употребления некоторого количества радиоактивного вещества. СЕDЕ выражается в бэрах или зивертах (Зв) и учитывает радиочувствительность различных органов и время, в течение которого вещество остается в организме (вплоть до всей жизни). В зависимости от ситуации, СЕDЕ может также иметь отношение к дозе облучения определенного органа, а не всего тела.
Эффективная и эквивалентная дозы — это нормируемые величины, то есть, величины, являющиеся мерой ущерба (вреда) от воздействия ионизирующего излучения на человека и его потомков[источник не указан 259 дней]. К сожалению, они не могут быть непосредственно измерены. Поэтому в практику введены операционные дозиметрические величины, однозначно определяемые через физические характеристики поля излучения в точке, максимально возможно приближенные к нормируемым. Основной операционной величиной является амбиентный эквивалент дозы (синонимы — эквивалент амбиентной дозы, амбиентная доза).
Амбиентный эквивалент дозы Н*(d) — эквивалент дозы, который был создан в шаровом фантоме МКРЕ (международной комиссии по радиационным единицам) на глубине d (мм) от поверхности по диаметру, параллельному направлению излучения, в поле излучения, идентичном рассматриваемому по составу, флюенсу и энергетическому распределению, но мононаправленном и однородном, то есть амбиентный эквивалент дозы Н*(d) — это доза, которую получил бы человек, если бы он находился на месте, где проводится измерение. Единица амбиентного эквивалента дозы — зиверт (Зв).
Групповые дозы
Подсчитав индивидуальные эффективные дозы, полученные отдельными людьми, можно прийти к коллективной дозе — сумме индивидуальных эффективных доз в данной группе людей за данный промежуток времени. Коллективную дозу можно подсчитать для населения отдельной деревни, города, административно-территориальной единицы, государства и т. д. Её получают путем умножения средней эффективной дозы на общее количество людей, которые находились под воздействием излучения. Единицей измерения коллективной дозы является человеко-зиверт (чел.-Зв.), внесистемная единица — человеко-бэр (чел.-бэр).
Кроме того, выделяют следующие дозы:
- коммитментная — ожидаемая доза, полувековая доза. Применяется в радиационной защите и гигиене при расчёте поглощённых, эквивалентных и эффективных доз от инкорпорированных радионуклидов; имеет размерность соответствующей дозы.
- коллективная — расчётная величина, введенная для характеристики эффектов или ущерба для здоровья от облучения группы людей; единица — Зиверт (Зв).
- Коллективная доза определяется как сумма произведений средних доз на число людей в дозовых интервалах.
- Коллективная доза может накапливаться в течение длительного времени, даже не одного поколения, а охватывая последующие поколения.
- пороговая — доза, ниже которой не отмечены проявления данного эффекта облучения.
- предельно допустимые дозы (ПДД) — наибольшие значения индивидуальной эквивалентной дозы за календарный год, при которой равномерное облучение в течение 50 лет не может вызвать в состоянии здоровья неблагоприятных изменений, обнаруживаемых современными методами (НРБ-99)
- предотвращаемая — прогнозируемая доза вследствие радиационной аварии, которая может быть предотвращена защитными мероприятиями.
- удваивающая — доза, которая увеличивает в 2 раза (или на 100%) уровень спонтанных мутаций. Удваивающая доза обратно пропорциональна относительному мутационному риску. Согласно имеющимся в настоящее время данным, величина удваивающей дозы для острого облучения составляет в среднем 2 Зв), а для хронического облучения — около 4 Зв.
- биологическая доза гамма-нейтронного излучения — доза равноэффективного по поражению организма гамма-облучения, принятого за стандартное. Равна физической дозе данного излучения, умноженной на коэффициент качества.
- минимально летальная — минимальная доза излучения, вызывающая гибель всех облученных объектов.
Мощность дозы
Мощность дозы (интенсивность облучения) — приращение соответствующей дозы под воздействием данного излучения за единицу времени. Имеет размерность соответствующей дозы (поглощенной, экспозиционной и т. п.), делённую на единицу времени. Допускается использование различных специальных единиц (например, Зв/час, бэр/мин, сЗв/год и др.).
Сводная таблица единиц измерения
| Физическая величина | Внесистемная единица | Системная единица | Переход от внесистемной к системной единице |
|---|---|---|---|
| Активность нуклида в радиоактивном источнике | Кюри (Ки) | Беккерель (Бк) | 1Ки=3.7·1010Бк |
| Экспозиционная доза | Рентген (Р) | Кулон/килограмм (Кл/кг) | 1Р=2,58·10−4Кл/кг |
| Поглощенная доза | Рад (рад) | Грей (Дж/кг) | 1рад=0,01Гр |
| Эквивалентная доза | Бэр (бер) | Зиверт (Зв) | 1бэр=0,01 Зв |
| Мощность экспозиционной дозы | Рентген/секунда (Р/c) | Кулон/килограмм в секунду (Кл/кг*с) | 1Р/c=2.58·10−4Кл/кг*с |
| Мощность поглощенной дозы | Рад/секунда (Рад/с) | Грей/cекунда (Гр/с) | 1рад/с=0.01Гр/c |
| Мощность эквивалентной дозы | Бэр/cекунда (бэр/с) | Зиверт/cекунда (Зв/с) | 1бэр/c=0.01Зв/с |
| Интегральная доза | Рад-грамм (Рад-г) | Грей-килограмм (Гр-кг) | 1рад-г=10−5Гр-кг |
См. также
Примеры доз облучения - stuk-ru
| Величина дозы | Последствия дозы |
|---|---|
| 6000 мЗв | Доза, получаемая организмом в течение суток, вызывает лучевую болезнь и может привести к смерти |
| 1000 мЗв | Доза, получаемая организмом в течение суток, вызывает симптомы лучевой болезни (например, усталость и тошнота) |
| 20 мЗв | Допустимая доза персонала радиационно-опасных объектов в течение одного года |
| 5,9 мЗв | Средняя доза облучения (радон в помещениях, рентгеновская диагностика, и т.д.) жителей Финляндии в течение одного года |
| 2 мЗв | Доза от космического излучения для экипажей самолетов в течение одного года |
| 0,1 мЗв | Доза облучения пациента при рентгене легких |
| 0,01 мЗв | Доза облучения пациента при проведении рентгенологического обследования зубов |
Примеры мощности дозы облучения
| Мощность дозы | Пример |
|---|---|
| 100 мкзв/ч | Необходимо укрыться в помещении. Нужны дополнительные меры, например ограничение доступа к опасной зоне |
| 30 мкзв/ч | Допустимая мощность дозы на расстоянии 1 м от тела пациента радиотерапии при его выписке |
| 10 мкзв/ч | Необходимо применять некоторые защитные меры. Например, избегать ненужного пребывания на улице. |
| 5 мкзв/ч | Наибольшая мощность дозы в Финляндии во время Чернобыльской аварии. |
| 5 мкзв/ч | Мощность дозы во время полета на самолете на высоте 10 км |
| 0,2–0,4 мкзв/ч | Автоматический дозиметр сети радиационного контроля Финляндии выдает сигнал тревоги, когда мощность дозы превышает указанную. У каждой измерительной станции в Финляндии есть свой предел тревоги, который зависит от уровня радиации окружающей среды вокруг станции. Пределы тревоги с 0,2 по 0,4 мкзв/ч. В основном различия между станциями вытекают из уровня природной радиоактивности почвы около датчика. |
| 0,04-0,30 мкзв/ч | Естественный радиационный фон в Финляндии |
Доза облучения означает вред здоровью от радиации. Единицей измерения является зиверт (Зв). При измерении излучения часто используется такие меры дозы, как миллизиверт (мЗв) и микрозиверт (мкЗв). Один мЗв — это одна тысячная зиверта и мкЗв — одна миллионная зиверта.
Мощность дозы указывает величину дозы за единицу времени. Единицей измерения является зиверт в час (Зв/час).
Обновлено 5.6.2020
Радиация: единицы измерения / Хабр
При почти каждом разговоре о радиоактивности с неспециалистом оказывается, что собеседник имеет в той или иной степени смутное представление о единицах измерения. Вот и когда я опубликовал статью о радиохимической лаборатории, один из читателей пожаловался мне в личку, что у него от множества единиц, встречающихся в книгах и статьях о радиоактивности — рентгены, бэры, рэмы, рады, греи, зиверты, кюри, беккерели и даже грамм-эквиваленты радия — голова идет кругом и попросил об этом написать. Исполняю его просьбу.
Да, на КДПВ — супруги Мария Склодовская-Кюри и Пьер Кюри.
Немного истории
В 1895 году Вильгельм Конрад Рентген открыл излучение, обладавшее удивительными свойствами: действуя, подобно свету, на фотопластинки, и возбуждая свечение люминесцентных экранов, оно с легкостью проникало через непрозрачные преграды. Прошло совсем немного времени, как оказалось, что источником подобного излучения является не только работающая трубка Крукса, как в опытах Рентгена, но и вещества, содержащие уран, которые, к тому же, испускают это излучение непрерывно, неизменно и без какого-либо подвода энергии извне. За этим последовала буквально лавина открытий. Открытие радия, полония, а затем целого букета новых радиоактивных элементов, установление связи радиоактивного распада с превращением одного элемента в другой, первые осуществленные ядерные реакции… В общем, удивительно простой опыт Беккереля с урановой солью на завернутой в черную бумаге фотопластинке буквально распечатал «горшочек-не-вари» новых знаний. Разговор об этих открытиях — это тема другой статьи (и не одной), а сейчас я просто скажу, что уже тогда, в первые месяцы и годы этого «радиевого бума» нельзя было обойтись без измерений.
Первым измерительным прибором для определения интенсивности ионизирующей радиации стал обыкновенный электроскоп или электрометр, который разряжался под действием излучения, и скорость этого разряда была пропорциональна его интенсивности. А первым эталоном стала…
Ампула с миллиграммом радия, как мера радиоактивности
Эта ампула стала не только первым эталоном для градуировки электрометров и ионизационных камер — это была мера количества радиоактивности. Удивительным свойством радия оказалось исключительное постоянство его излучения: его интенсивность зависела только от количества радия. Поэтому, взяв однажды навеску в 1 мг радия и запаяв его в платиновую ампулу, стало возможным больше никогда радий не взвешивать. Сравнив интенсивность гамма-излучения от эталонной ампулы и образца, помещенного в ампулу с такой же толщиной стенки, можно было с высокой точностью определить количество радия в нем. Так что ампулы с радием заняли свое законное место в палатах мер и весов рядом с эталонами метра, килограмма
.
Строго говоря, источником гамма-излучения является не радий. И именно с этим связано то, что эталоном была именно запаянная ампула. Дело в том, что радий-226 не излучает гамма-лучи при распаде. Он испускает альфа-частицу, превращаясь в радон-222, который тогда называли эманацией радия. Последний, будучи также альфа-активным, затем претерпевает ряд распадов с испусканием альфа- и бета-частиц, некоторые из которых сопровождаются гамма-излучением. Из запаянной ампулы радону деваться некуда, и между радием и его радиоактивными продуктами распада устанавливается вековое равновесие: сколько радона (и каждого последующего члена радиоактивного ряда) образовалось, столько и распадается.
При сравнении радиоактивности других открытых впоследствии элементов с радием стали применять такую единицу, как миллиграмм-эквивалент радия, равный количеству радиоактивного вещества, который дает такую же интенсивность гамма-излучения, как и миллиграмм радия на том же расстоянии.
Миллиграмм-эквивалент радия, как единица радиоактивности, имеет тот очевидный недостаток, что гамма-излучение, вообще говоря, является своего рода побочным эффектом радиоактивного распада. Во-многих случаях оно либо отсутствует, либо возникает не в каждом акте распада. Поэтому от сравнения по интенсивности гамма-излучению перешли к понятию активности, как мере количества актов распада в препарате в единицу времени. Эталоном осталась все та же ампула с радием, и отсюда появилась единица кюри, определяемая, как активность радиоактивного вещества, в котором в единицу времени распадается столько же атомов (а именно, штук), сколько распадается атомов радия-226 в одном его грамме.
Единица кюри в настоящее время считается устаревшей, как и все внесистемные единицы. В системе СИ ее заменяет беккерель — это активность препарата, в котором в среднем происходит один распад в секунду. Таким образом, 1 Ки = Бк.
Электрометр и экспозиционная доза
Первым устройством для измерения интенсивности радиоактивного излучения, как я говорил, стал электрометр, который разряжался под действием лучей радия. Он стал предтечей ионизационной камеры — камеры с двумя противоположно заряженными электродами, которая позволяла определить количество ионов, образовавшихся в воздухе, заполнявшем камеру. Эти ионы в электрическом поле внутри ионизационной камеры начинают движение к электродам и, достигнув их, разряжают их. По величине уменьшения заряда электродов можно определить число пар ионов, которые образовались в воздухе под действием излучения. А измерив ток, протекающий через камеру в цепи внешнего источника напряжения, можно определить количество ионных пар, рождающихся в камере в единицу времени, пропорциональное интенсивности излучения.
Величина, которую таким образом измеряют, была названа экспозиционной дозой радиоактивного излучения. И единицей ее измерения стал рентген. При экспозиционной дозе в 1 рентген в одном кубическом сантиметре сухого воздуха образуется одна единица СГСЭ ( Кл) заряда каждого из ионов, что соответствует пар ионов. Кстати, наш эталонный 1 мг радия в платиновой ампуле на расстоянии 1 см в течение часа создает экспозиционную дозу в 8,4 рентгена (обычно в таком случае говорят о мощности экспозиционной дозы 8,4 Р/ч).
В системе СИ нет специальной единицы экспозиционной дозы и применяется единица кулон на килограмм. 1 Кл/кг = 3875.97 Р. Однако в настоящее время данная единица используется крайне редко из-за отказа от самого понятия экспозиционной дозы. Причина этого отказа в том, что эта достаточно легко измеряемая величина малопригодна для практического применения. Нас обычно интересует не то, сколько ионов образовалось в воздухе, а то действие, которое произвело облучение на вещество или живую ткань.
Поглощенная доза
Вполне очевидной является идея считать мерой воздействия радиоактивного излучения на вещество поглощенную в этом веществе энергию. Это и есть
поглощенная доза, мерой которой является энергия излучения, поглощенная единицей массы вещества. Единицей измерения поглощенной дозы в СИ является
грей: 1 Гр = 1 Дж/кг. Раньше применялась другая единица —
рад. 1 рад = 100 эрг/г = 0,01 Гр. При экспозиционной дозе 1 Р поглощенная доза в воздухе равна 0,88 рад. В большинстве случаев эти 0,88 округляют до единицы, приравнивая рад к рентгену (хотя по сути это разные физические величины), а грей (и зиверт, о котором ниже) к 100 рентгенам.
А вот доза в различных веществах при одной и той же экспозиционной дозе будет различной в зависимости от вида и энергии излучения и свойств поглотителя. Именно по этой причине сейчас от понятия экспозиционной дозы отказались. На практике гораздо более корректным является измерение не экспозиционной дозы, а взять детектор, средний атомный номер которого равен среднему атомному номеру биологической ткани (в таком случае говорят о тканеэквивалентном детекторе) и измерять поглощенную дозу в нем. Тогда с определенной степенью точности можно полагать, что поглощенная доза в детекторе будет равна поглощенной дозе в биологической ткани.
Всякие разные дозы
Но оказывается, разные виды радиоактивных излучений действуют на живую ткань неодинаково. Альфа-излучение, протоны и нейтроны при одинаковой поглощенной дозе наносят ей гораздо больший вред, чем гамма-излучение и бета-частицы. В связи с этим наряду с поглощенной дозой возникает еще один вид дозы —
эквивалентная доза. Она равна дозе гамма-излучения, которая вызывает
такой же биологический эффект, как и доза данного излучения.
Единицей измерения эквивалентной дозы является
зиверт. Старой единицей эквивалентной дозы является
биологический эквивалент рентгенаили
бэр, по-английски
REM(порой в переводной литературе и у рентгенологов можно встретить единицу «рэм» — это тот же бэр). 1 Зв = 100 бэр.
Для того, чтобы перевести поглощенную дозу в эквивалентную, нужно поглощенную дозу умножить на так называемый коэффициент качества. Этот коэффициент для фотонов, электронов и мюонов равен единице, для альфа-частиц принят равным 20, для протонов по разным данным — от 2 до 5, а для нейтронов сильно зависит от энергии, достигая 20 в интервале энергий от 100 кэВ до 2 МэВ (см. рисунок).
Помимо эквивалентной, рассматривают еще и эффективную дозу. Она учитывает не только разную степень вредности излучения, но и разную степень вредности облучения той или иной части тела или органа при облучении не всего тела, а его части. Каждой ткани и органу приписывают взвешивающие коэффициенты таким образом, чтобы сумма равнялась единице. При равномерном облучении всего тела эффективная доза равна эквивалентной. Измеряется она в тех же единицах, что эквивалентная.
На этом я и остановлюсь: не буду запутывать вас и рассказывать, что такое керма, амбиентный эквивалент дозы и еще многие штуки.
А как это все измеряют?
Чтобы измерить экспозиционную дозу, как я и говорил, нужно взять некоторый объем воздуха, собрать образовавшиеся в нем ионы и определить их количество, что с успехом решается с помощью ионизационной камеры. Именно на основе ионизационных камер сделана большая часть накопительных дозиметров «карандашного» типа.
А чтобы измерить поглощенную дозу, придется измерить количество энергии, выделившееся в веществе. И вот тут кроется главная сложность. Напрямую эту энергию измерить очень сложно, так как в большинстве случаев она очень мала. Один грей (а это серьезная доза, уже вызывающая лучевую болезнь) — это всего лишь джоуль на килограмм. Если мы попытаемся измерить эту дозу, например, калориметрически — по изменению температуры, то, например, алюминий нагреется всего лишь чуть больше, чем на тысячную градуса.
Поэтому все методы измерения поглощенной дозы или ее мощности косвенные. Они заключаются в том, что мы наблюдаем некий процесс, вызываемый облучением и требующий затраты энергии и предполагаем, что «выход» этого процесса будет линейно зависеть от энергетического вклада поглощенного излучения в него.
Первичным актом взаимодействия ионизирующего излучения с веществом почти всегда является, собственно, ионизация. Квант гамма-излучения или иная частица, испускаемая радиоактивным веществом, как правило, имеет энергию, значительно превышающую энергию, необходимую для того, чтобы вырвать электрон из атома. Поэтому одним актом ионизации дело не заканчивается. По всей траектории следования частицы в веществе порождаются свободные электроны и положительно заряженные ионы, энергии которых обычно сами превышают энергию ионизации, что приводит к развитию целого каскада процессов образования свободных электронов и ионов, до тех пор, пока их энергия не окажется сравнимой с энергией химической связи, с первыми энергиями ионизации и т.д. И уже эти электроны и ионы непосредственно осуществляют то воздействие на вещество, которое характерно для ионизирующих лучей: возбуждают люминесценцию, инициируют химические реакции, разрушают биологические структуры, становятся носителями электрического тока. И их количество и суммарная энергия пропорциональны поглощенной дозе (строго говоря — за вычетом энергии электронов, вылетевших за пределы вещества), при этом они уже «ничего не знают» о том, что их породило.
Исторически одним из первых дозиметров стала обычная фотопленка, завернутая в светонепроницаемый материал. Степень ее почернения после проявления примерно так же зависит от поглощенной дозы, как и от экспозиции обычным видимым светом: имеется область линейной зависимости, ограниченная загибом в области малых доз и насыщением (с последующей соляризацией — падением плотности) в области больших доз. Пленка является дешевым и довольно чувствительным, но не очень надежным дозиметром, так как небольшие отклонения в режимах обработки могут давать заметные погрешности определения дозы. Фотопленка является одним из первых представителей семейства химических дозиметров, в которых величина дозы определяется по количеству образованного или израсходованного в ходе реакции вещества: окрашенного, парамагнитного или обладающего другим легко измеримым свойством. Это может быть раствор в ампуле, темнеющий или окрашивающийся под действием радиации (например, из-за окисления железа (II) до железа (III) с последующим образованием ярко окрашенного в красный цвет роданида), стекло или кристалл, в которых образуются так называемые радиационные дефекты, поглощающие свет. Химические дозиметры позволяют определять дозу облучения с высокой точностью и в очень широких пределах — от тех, которые не нанесут человеку особого вреда до тех, которые убьют его в одну минуту. Но, как правило, они не позволяют измерить мощность дозы.
Люминесценция позволяет регистрировать даже акт поглощения единственной частицы или гамма-кванта, который приводит к возникновению в материале детектора короткой световой вспышки — сцинтилляции. На этом принципе основано действие сцинтилляционных детекторов, которые позволяют измерять даже очень слабые потоки радиации, в десятки и сотни раз более слабые, чем естественный радиационный фон. Сцинтилляционный датчик излучения в отличие от химических детекторов позволяет определять мощность поглощенной детектором дозы в реальном времени. Разумеется, для того, чтобы получить величину дозы, или мощности дозы, нужно не просто сосчитать число импульсов, а просуммировать, проинтегрировать испущенный сцинтиллятором свет.
Особой разновидностью таких детекторов являются так называемые термолюминесцентные детекторы. В них используется люминесцентный материал, который, вместо того, чтобы отмечать вспышкой света каждую частицу, сохраняет образованные ею свободные заряды в виде длительно существующих заряженных дефектов решетки. При нагревании эти дефекты «залечиваются», а освободившиеся электроны и дырки рекомбинируют, передавая энергию центрам люминесценции. И проинтегрировав световой импульс, возникающий при нагревании термолюминофора, мы определим накопленную им дозу.
Наконец, мы можем «поймать» не вторичные эффекты, вызванные ионизацией, а сами ионы — совсем как в ионизационной камере, только эта камера заполняется не газом, а полупроводником — германием, кремнием, теллуридом кадмия, наконец — алмазом. Средний ток через детектор будет пропорционален мощности поглощенной им дозы.
А что же всем известный счетчик Гейгера? А он не измеряет дозу. Он может только среагировать импульсом на пролет через него частицы, не разбираясь ни в том, что в него влетело, ни какую энергию оно имело. То есть он может измерить такую характеристику потока частиц, как флюенс: сколько частиц пролетело через заданную площадь. Точно так же будет работать сцинтилляционный или полупроводниковый детектор, если мы будем только фиксировать факт появления импульса, игнорируя его амплитуду.
Доза в разных материалах и ход с жесткостью
В параграфе про поглощенную дозу я упомянул вскользь, что в одном и том же потоке излучения доза, поглощенная разными материалами, будет разной и будет зависеть от энергии квантов и свойств вещества. В случае гамма-излучения его поглощение определяется единственной характеристикой материала — средним (или эффективным) атомным номером
. Гамма-излучение передает веществам с одинаковым
одну и ту же энергию при прохождении слоя с одинаковой массой на единицу площади. Так, материал, имеющий такой же валовой атомный состав, как живая ткань, будет при любых энергиях поглощать гамма-кванты так же, как живая ткань, и таким образом, поглощенная доза в детекторе, сделанном из этого материала будет равна поглощенной дозе в человеческом теле. А если мы сделаем детектор из йодида цезия (один из наиболее часто используемых сцинтилляторов), то мы сможем откалибровать его для какой-нибудь одной энергии, а при других энергиях он будет врать. Такое изменение показаний дозиметрического прибора в зависимости от энергии излучения носит название «хода с жесткостью» или
энергетической зависимости дозовой чувствительности детектора.
На рисунке (из «Нового справочника химика и технолога», т. 11, стр. 111) приведены энергетические зависимости дозовой чувствительности детекторов, изготовленных на основе разных сцинтилляторов. Слева сравниваются антрацен (более «легкий» по среднему атомному весу, чем живая ткань) и йодистый натрий (значительно более «тяжелый», чем последняя). Видно, что в определенном диапазоне энергий детектор на основе йодида натрия завышает величину дозы в 10 раз! А на правом графике показано то, что взяв смесь органических сцинтилляторов — более «легкого» и более «тяжелого», чем живая ткань, можно практически полностью устранить «ход с жесткостью».
Другим способом устранения «хода с жесткостью» является подбор фильтров, поглощающих излучение в области, где чувствительность детектора избыточна.
Заключение
В заключение приведу небольшую табличку, где сведены основные рассмотренные в статье величины.
А для более полного ознакомления с темой рекомендую лекции профессора Игоря Николаевича Бекмана, МГУ
Все статьи серии
Радиация: Будни радиохимической лаборатории
Радиация: источники
Радиация: риски, безопасность, защита
Расчет эквивалентной дозы и эффективной дозы [MOE]
Сравниваются методы расчета эффективной дозы при равномерном облучении всего тела γ-облучением в дозе 1 мГр и эффективной дозы при облучении только головы γ-облучением в дозе 1 мГр.
Поскольку весовой коэффициент излучения (W R ) для γ-излучения равен 1, равномерное облучение всего тела дозой 1 мГр означает, что все тело равномерно подвергается дозе 1 мЗв (1 грей × 1 (W R ) = 1 миллизиверт).То есть эквивалентные дозы составляют 1 мЗв для всех органов и тканей. Для расчета эффективных доз эквивалентные дозы для отдельных тканей умножаются на их соответствующие весовые коэффициенты для тканей, после чего произведения суммируются. Костный мозг, толстая кишка, легкие, желудок и грудь имеют высокий коэффициент 0,12, потому что это органы с высоким риском радиационно-индуцированного смертельного рака. Коже всего тела присвоен коэффициент 0,01. Таким образом, когда эквивалентные дозы для всех органов и тканей умножаются на их соответствующие весовые коэффициенты для тканей и суммируются произведения, в результате получается эффективная доза 1 миллизиверт.
Если при радиационном обследовании облучается только голова в дозе 1 мГр, то органы и ткани головы, такие как щитовидная железа, головной мозг и слюнные железы, полностью облучаются, поэтому эквивалентные дозы составляют 1 мЗв для всех этих органов и тканей . Для органов и тканей, которые лишь частично находятся в голове, таких как костный мозг и кожа, эквивалентные дозы получают путем умножения на отношение их площадей, подвергшихся облучению (костный мозг: 10 %; кожа: 15 %). Когда их эквивалентные дозы умножаются на их соответствующие весовые коэффициенты ткани и суммируются произведения, в результате получается эффективная доза, равная 0.07 мЗв.
(относится к стр. 35 тома 1, «Взаимоотношения между подразделениями»)
- Включено в этот справочный материал 31 марта 2013 г.
- Обновлено 31 марта 2015 г.
Medical Tribune Stomatologia - Современные рентгенологические методы визуализации в стоматологии
Лек. вмятина. Катажина Шнайдер 9000 4
Лек. вмятина. Магда Анико-Влодарчик 9000 4
Ольга Прейс, доктор медицинских наук
Гжегож Трибек, доктор медицинских наук
Адрес для корреспонденции: Лек. вмятина. Катажина Шнайдер, отделение стоматологической хирургии, PUM в Щецине, al. Powstańców Wlkp., 72/18, 70-111 Щецин, телефон 91 466 17 36, электронная почта: [email protected]номер
Рентгенологические исследования являются незаменимым дополнением к клиническому обследованию. Они стали важным инструментом для точной оценки параметров тканей как в полости рта (альвеолярный отросток, зубы), так и в прилегающих структурах (черепно-лицевые кости, черепно-лицевые кости). КЛКТ (конусно-лучевая компьютерная томография ) используется во многих областях стоматологии: имплантологии, стоматологической хирургии, кариологии, ортодонтии, пародонтологии и для визуализации заболеваний височно-нижнечелюстного сустава.
Введение
В стоматологии лучевая диагностика появилась более 115 лет назад. Эта область медицинской визуализации претерпела очень быстрое развитие в последние десятилетия. В результате пациенты во всем мире получают большую пользу от новейших рентгенологических исследований, а компьютерная томография нашла прочное место в диагностике во многих областях медицины. Большую популярность также набирает инновационный вариант этого теста – компьютерная томография конусовидного луча, которая создавалась для нужд диагностики и стоматологической практики.[1,2]
Фоновое излучение постоянно присутствует в окружающей среде. Он неизбежен, он обеспечивает всех постоянной малой дозой радиации, поступающей из космоса, земли или пищи. Для определения радиации используются три основных понятия: поглощенная доза, эквивалентная доза и эффективная доза. Поглощенная доза характеризует количество энергии ионизирующего излучения, поглощаемой тканью. Единица СИ — серый (Гр). Эквивалентная доза – это доза радиации, поглощаемая всеми тканями организма.Единицей СИ является зиверт (Зв). В рентгенодиагностике поглощенная доза равна эквивалентной дозе (1 Гр = 1 Зв). Зиверт — относительно большая единица энергии, поглощаемой организмом (Дж/кг).
Эффективная доза – это термин, используемый для оценки риска облучения, которое может вызвать биологические эффекты у человека после облучения. Он является мерой степени потенциально вредного воздействия радиации на организм человека [3,4].Зиверт (Зв) также используется в качестве единицы эффективной дозы.На практике используются приставки СИ: миллизиверты (1 мЗв = 10 90 024 -3 90 025 Зв) и микрозиверты (1 мкЗв = 10 90 024 -6 90 025 Зв). У человека после превышения дозы γ-излучения в 1 Зв на все тело может возникнуть опасный для жизни острый лучевой синдром. 1 мЗв равен 1000 мкЗв, что составляет менее половины среднегодовой дозы облучения от естественных источников, а также в 10 раз больше дозы облучения от одного снимка грудной клетки. Предельная доза для населения в целом на 1 мЗв/год выше естественного радиационного фона.
.Ионизирующее излучение - Портал Nuclear.pl
Радиация — это любая форма энергии, посылаемая в виде волн (например, радио, микроволнового, ультрафиолетового, гамма, рентгеновского излучения) или потока частиц (альфа, бета, нейтронное излучение).Чаще всего этот термин ассоциируется со световыми, тепловыми и радиоактивными веществами. Ионизирующее излучение — это вид излучения, который непосредственно не воздействует на наши органы чувств, а проникая сквозь вещество, вызывает образование в нем электрических зарядов, т. е. ионизацию.
Ионизирующее излучение, например,
- альфа-излучение: поток гелиевого яда,
- бета-излучение: электронный или позитронный пучок,
- гамма-излучение: электромагнитная волна.
Ионизирующее излучение распространено в природе как космическое излучение, излучение, испускаемое естественными радионуклидами, находящимися в земной коре и атмосфере.Кроме того, существуют искусственные методы получения излучения, например, в рентгеновских установках, ускорителях и ядерных реакторах.
Ионизирующее излучение используется в различных областях человеческой деятельности, например, в энергетике, металлургии, электронной, химической и горнодобывающей промышленности. Приборы и источники ионизирующего излучения также широко используются в современной медицине как в диагностике, так и в лечении.
Ионизирующее излучение может повредить живые клетки, вызывая негативные последствия для здоровья.Сравнительно рано было обнаружено, что большая доза ионизирующего излучения может вызывать серьезные заболевания, например лучевую болезнь. Низкие дозы радиации не вызывают этих симптомов, но могут увеличить риск развития рака. Однако этот риск очень мал. Большего риска можно ожидать от вдыхания табачного дыма или асбестовой пыли и воздействия ультрафиолетового излучения.
Мерой воздействия ионизирующего излучения на человека является эквивалентная доза или эффективная доза.Единицей эквивалентной и эффективной дозы является зиверт (Зв). Зиверт - относительно крупная единица, поэтому используются производные от единицы: миллизиверты (1 мЗв = 0,001 Зв) и микрозиверты (1 мкЗв = 0,000001 Зв). Доза считается низкой, если не превышает примерно 100 мЗв. Большие дозы – это дозы в несколько и более Зв. среднегодовая эффективная доза).
.Каролина Колдис - Каролина Колдис - DGSA - Дорадца ADR / RID / ADN / IMDG Code / IATA DGR - Курсы, тренинги, консультации
Класс 7 — Радиоактивный материал — Основные понятия и единицы
Радиоактивный материал – любой материал, содержащий радиоактивные изотопы, в котором радиоактивная концентрация и общая активность груза превышают значения, указанные в классификационных указаниях, в правилах перевозки опасных грузов.
Принимая во внимание приведенные выше краткие характеристики этих материалов, оценка степени радиационной опасности, а значит и выбор мер радиационной защиты, будет основываться на знании характеристик радиоактивного источника, т.е.:
- вид излучения, испускаемого источником,
- энергия излучения,
- радиоактивная активность,
- период полураспада,
- тип источника (закрытый/открытый),
- тип пучка излучения (диффузный/коллимированный).
Основные понятия и единицы
Активность — это количество ядерных превращений, происходящих в данном количестве радиоактивного материала в данную единицу времени. Единица: Бк (беккерель / беккерель).
Второй, достаточно популярной, но несистемной и исторической единицей деятельности является киур (Ки):
1 Ки должна была соответствовать активности 1 г чистого изотопа Ra-226.
Период полураспада (период полураспада / период полураспада) - это время, за которое распадается половина ядер элемента.
Облучение - воздействие на материал, предмет или живой организм ионизирующим излучением.
Дальность излучения - параметр, характеризующий данный вид ионизирующего излучения, указанный в единицах длины. Это путь, по которому ионизирующее излучение будет возвращать всю энергию среде, через которую оно проходит.
Поглощенная доза - мера энергии, передаваемой излучением на единицу массы.
где:
D - поглощенная доза,
E - средняя энергия, переданная объекту излучением,
90 061 м - масса объекта.
Единица серого цвета (Гр).
Типичные значения поглощенных доз:
1 - 100 мГр - диагностические процедуры в ядерной медицине,
1 Гр - при лучевой терапии в ядерной медицине.
Еще одна единица измерения, которая используется все реже и реже, — рад (рд):
.
Эквивалентная доза - значение поглощенной дозы для ткани или органа тела человека с учетом степени вредоносности данного вида излучения.Единицей измерения является зиверт (Зв).
где:
w R - весовой коэффициент излучения
В старой системе для определения эквивалентной дозы использовались ремы.
Зависимость весового коэффициента излучения от вида и энергетического диапазона этого излучения
Эффективная доза - значение эквивалентной дозы, усредненное по основным тканям и органам человека.Эффективная доза характеризует степень облучения всего тела, даже если облучаются только некоторые части тела. Единица Св.
Значение типичных эффективных доз в окружающей среде человека:
- космическое излучение: 0,3 - 0,4 мЗв,
- радиологические испытания: около 0,8 мЗв,
- персонал трансконтинентальных самолетов (1100 летных часов/год): ок.0,3 - 9,0 мЗв.
Взаимосвязь между отдельными типами доз
Мощность дозы — доза, поглощаемая в единицу времени.Единицей измерения является Гр/ч (относится к поглощенной дозе) или Зв/ч (относится к эффективной дозе). Современные дозиметры, показывающие воздействие внешнего рентгеновского и γ-излучения, чаще всего имеют маркировку в мкЗв/ч.
Делящийся материал – это материал, содержащий любой делящийся изотоп. Термин включает:
- Уран природный или обедненный уран, необлученный,
- Природный уран или обедненный уран, облученный в тепловом реакторе,
- материалы, содержащие в сумме менее 0,25 г делящихся изотопов,
- любая комбинация вышеупомянутых случаев.
Делящиеся изотопы – это уран-233, уран-235, плутоний-239 и плутоний-241.
Удельная активность радиоактивного изотопа – это активность на единицу массы этого изотопа. Удельная активность означает активность на единицу массы материала, в котором радиоактивные изотопы распределены равномерно или почти равномерно.
Исключительное использование означает использование транспортного средства или крупногабаритного контейнера только одним грузоотправителем, при этом все действия по погрузке, разгрузке и транспортировке, как начальные, промежуточные, так и конечные, выполняются в соответствии с инструкциями грузоотправителя или получателя, когда это требуется закон .
Загрязнение - наличие радиоактивного материала на поверхности в количествах, превышающих пределы, указанные в нормативных документах, т.е.:
- для малотоксичных излучателей альфа-излучения, бета-излучения, гамма-излучения >0,4 Бк/см 2 ,
- для других источников альфа-излучения > 0,04 Бк/см 90 171 2 90 172.
Загрязнение, которое можно удалить с поверхности при нормальных условиях перевозки, называется несвязанное загрязнение .
Альфа-излучатели низкой токсичности представляют собой природный уран, обедненный уран, природный торий, уран-235, уран-238, торий-232, торий-228 и торий-230, если они находятся в руде или в физико-химических концентратах. Термин также включает альфа-излучатели с периодом полураспада менее 10 дней.
Природный уран – это уран, содержащий встречающееся в природе распределение изотопов урана (примерно 99,28% по массе урана-238 и 0,72% по массе урана-235).
Обедненный уран означает уран, в котором массовая доля урана-235 меньше, чем доля природного урана.
.
