Что такое поглощенная доза излучения?

Эта статья посвящена теме поглощенной дозы излучения (и-ния), ионизирующему излучению и их видам. Здесь содержится информация о разнообразии, природе, источниках, способах вычисления, единицах измерения поглощенной дозы излучения и многом другом.

Понятие о поглощенной дозе излучения

Доза излучения – это величина, которой пользуются такие науки как, физика и радиобиология, для того чтобы оценить степень воздействия излучения ионизирующего типа на ткани живых организмов, процессы их жизнедеятельности, а также на вещества. Что называется поглощенной дозой излучения, каково ее значение, форма воздействия и разнообразие форм? Главным образом она представлена в форме взаимодействия между средой и ионизирующим излучением, а носит название ионизационного эффекта.

Поглощенная доза излучения имеет свои способы и единицы измерения, а сложность и разнообразие протекающих процессов при воздействии излучения порождают некоторое видовое разнообразие в формах поглощенной дозы.

Ионизирующая форма излучения

Ионизирующее излучение – это поток различных видов элементарных частиц, фотонов или осколков образованных в результате атомного деления и способных вызывать ионизацию у вещества. Ультрафиолетовое излучение, как и видимая форма света к такому виду излучения не относится, также к ним не относятся излучение инфракрасного типа и выделяемое радиодиапазонами, что связано с их малым количеством энергии, не хватающим для создания атомной и молекулярной ионизации в главном состоянии.

Ионизирующий вид излучения, его природа и источники

Поглощенная доза ионизирующего излучения может измеряться в различных единицах СИ, и зависит от природы излучения. Самые значимые виды излучения: гамма-излучение, бета-частицы позитронов и электронов, нейтронное, ионное (включая альфа-частицы), рентгеновское, электромагнитное с короткими волнами (фотоны с высокой энергией) и мюонное.

Природа источников ионизирующего излучения может быть самой разнообразной, например: спонтанно произошедший радионуклидный распад, реакции термоядерного характера, лучи из космоса, искусственно созданные радионуклиды, реакторы ядерного типа, ускоритель элементарных частиц и даже аппарат, предназначенный для рентгена.

Каким образом воздействует ионизирующее излучение

В зависимости от механизма, по которому взаимодействуют, вещество и ионизирующее излучение, можно выделить непосредственный поток частичек заряженного типа и излучение, воздействующее косвенно, другими словами, фотонный или протонный поток, нейтральных частичек поток. Устройство образования позволяет выделить первичную и вторичную форму ионизирующего излучения. Мощность поглощенной дозы излучения определяется в соответствии с видом излучения, которому подвергается вещество, например, сила воздействия эффективной дозы лучей из космоса на земной поверхности, за пределами укрытия, равна 0.036 мкЗв/ч. Стоит также понимать, что тип измерения дозы и-ния и его показатель зависят от суммы некоторого множества факторов, говоря о космических лучах, это также зависит от широты геомагнитного вида и положения цикла одиннадцатилетней активности солнца.

Диапазон энергии ионизирующих частиц находится в диапазоне показателей от пары сотен электронвольт и доходит к показателям в 10^15-20 электрон-вольт. Длина пробега и способность к проникновению могут сильно отличаться, и лежать в пределах от нескольких микрометров, до тысяч и более километров.

Ознакомление с экспозиционной дозой

Эффект ионизации считается основной характеристикой формы взаимодействия излучения со средой. На начальном периоде становления радиационной дозиметрии в основном изучалось и-ние, электромагнитные волны которого лежали в пределах показателей между ультрафиолетовым и гамма-излучением, в силу того, что оно, широко распространенное в воздухе. Поэтому количественной мерой излучения для поля служил уровень ионизации воздуха. Такая мера стала основой для создания экспозиционной дозы, определяемой ионизацией воздуха в условиях обычного атмосферного давления, при этом сам воздух должен быть сухим.

Экспозиционная поглощенная доза излучения служит средством определения ионизирующих возможностей излучения рентгеновских лучей и гамма-лучей, показывает излучаемую энергию, что перетерпев превращение, стала кинетической энергией заряженных частичек в доле массы воздуха атмосферы.

Единица измерения поглощенной дозы излучения для экспозиционного типа – это кулон, компонент системы СИ, деленный на кг (Кл/кг). Вид внесистемной единицы измерения – рентген (Р). Один кулон/кг соответствует 3876 рентгенам.

Поглощенное количество

Поглощенная доза из-ния, как четкое определение, стало необходимым человеку в связи с разнообразием возможных форм воздействия того или иного излучения на ткани живых существ и даже неживых структур. Расширяясь, известный круг ионизирующих видов и-ния, показал что, степень влияния и воздействия может быть самой разнообразной и не подлежит обычному определению. Дать начало химико-физическим изменениям в тканях и вещества, подвергаемых облучению, может лишь конкретное количество поглощенной энергии излучения ионизирующего типа. Само число необходимое для запуска таких изменений зависит уже от вида излучения. Поглощенная доза и-ния возникла именно по этой причине. По сути, это энергетическая величина, которая подверглась поглощению единицей вещества и соответствует отношению энергии ионизирующего типа, что была поглощена и массой субъекта или объекта, поглощающего излучение.

Измеряют поглощенную дозу при помощи единицы грей (Гр) – составной части системы Си. Один грей – это величина дозы, способной передать один джоуль ионизирующего излучения 1 килограмму массы. Рад – внесистемная единица измерения, по величине 1 Гр соответствует 100 рад.

Поглощенная доза в биологии

Искусственное облучение тканей животного и растительного происхождения наглядно продемонстрировало, что разные типы радиации, находясь в одинаковой поглощенной дозе, могут по-разному, влиять на организм и все биологические и химические процессы, происходящие в нем. Это вызвано разницей создаваемого количества ионов более легкими и тяжелыми частицами. За один и тот же путь вдоль ткани протон может создать ионов больше, чем электрон. Чем плотнее собираются частицы в результате ионизации, тем сильнее будет разрушительное воздействие излучение на организм, в условиях одинаковой поглощенной дозы. Именно в соответствии с этим явлением, разности в силе воздействия различных видов излучения на ткани, было введено в использование обозначение эквивалентной дозы излучения. Эквивалентная доза поглощенного излучения – это данные о полученном организмом излучении, рассчитанные путем перемножения показателя поглощенной дозы и особого коэффициента, который называют относительным биологическим коэффициентом эффективности (ОБЭ). Но также он часто именуется как коэффициент качества.

Единицы поглощенной дозы излучения эквивалентного типа измеряются в СИ, а именно в зивертах (Зв). Один Зв равен соответствующей дозе какого-либо излучения, которое поглощается одним килограммом ткани биологического происхождения и вызывает эффект равный воздействию 1 Гр излучения фотонного типа. Бэр – используют в качестве внесистемного измерительного показателя биологической (эквивалентной) поглощенной дозы. 1 Зв соответствует ста бэрам.

Эффективная форма дозы

Эффективная доза – это показатель величины, которым пользуются как мерой риска появления дальних последствий человеческого облучения, его отдельных частей организма начиная от тканей и заканчивая органами. При этом учитывается его индивидуальная радиочувствительность. Поглощенная доза излучения равна произведению биологической дозы в частях организма на определенный взвешиваемый коэффициент.

Разные человеческие ткани и органы имеют отличающуюся радиационную восприимчивость. Некоторые органы могут при одном значении эквивалентного показателя поглощенной дозы подвергаться появлению рака вероятнее, чем другие, например, шанс такой болезни в щитовидной меньше, чем в легких. Потому человек пользуется созданным коэффициентом радиационного риска. КРР – это средство для определения дозы и-ния воздействующей на органы или ткани. Суммарный показатель степени влияния на организм эффективной дозы рассчитывается умножением числа соответствующего биологической дозе на КРР конкретного органа, ткани.

Понятие о коллективной дозе

Существует понятие о групповой дозе поглощения, что является суммой индивидуального множества эффективных значений дозы в конкретной группе субъектов за определенный временной промежуток. Расчеты можно произвести для любых населенных пунктов, вплоть до государств или целых материков. Для этого умножают среднюю эффективную дозу и общее число субъектов, подверженных воздействию излучения. Измеряют такой показатель поглощенной дозы при помощи человеко-зиверта (чел-Зв.).

Помимо вышеупомянутых форм поглощенных доз, выделяют еще: коммитментную, пороговую, коллективную, предотвращаемую, предельно допустимую, биологическую дозу гамма-нейтронного типа излучения, летально-минимальную.

Сила воздействия дозы и единицы измерения

Показатель интенсивности облучения – подстановка конкретной дозы под влияние определенного излучения за временную измерительную единицу. Этой величине присуща разность дозы (эквивалентной, поглощенной и др.) деленной на единицу измерения времени. Существует множество специально созданных единиц.

Поглощенная доза излучения определяется по формуле подходящей конкретному излучению и типу поглощаемого количества излучения (биологическому, поглощенному, экспозиционному и т.д.). Существует множество способов их вычисления, основанных на разных математических принципах, и используются различные измерительные единицы. Примерами измерительных единиц служат:

1. Интегральный вид – грей-килограмм в СИ, вне системы измеряется в рад-граммах.
2. Эквивалентный вид – зиверт в СИ, вне системы измеряется – в бэрах.
3. Экспозиционный вид – кулон-килограмм в СИ, вне системы измеряется – в рентгенах.

Существуют и другие измерительные единицы, соответствующие иным формам поглощенной дозы излучения.

Выводы

Анализируя данные статьи, можно заключить, что существует множество видов, как самого ионизирующего и-ния, так и форм его воздействия на вещества живой и неживой природы. Все они измеряются, как правило, в системе единиц СИ, и каждому виду соответствует определенная системная и несистемная измерительная единица. Источник их может быть самым разнообразным, как природным, так и искусственным, а само излучение играет важную биологическую роль.