Экспозиционная доза — устаревшая характеристика фотонного излучения, основанная на его способности ионизировать сухой атмосферный воздух.
| Экспозиционная доза | |
|---|---|
| Размерность | ITM−1 |
| Единицы измерения | |
| СИ | Кл/кг |
| Другие единицы | рентген |
Определение
правитьКоличественно экспозиционная доза определяется как отношение суммарного электрического заряда ионов одного знака, образованных после полного торможения в воздухе электронов и позитронов, освобожденных или порожденных фотонами в элементарном объеме воздуха, к массе воздуха в этом объеме[1][2]. Мощностью экспозиционной дозы называется приращение экспозиционной дозы в единицу времени[3].
Единицы измерения
править- Международная система единиц (СИ) — Кл/кг (1 Кл/кг ≈ 3,876⋅103 Р[3]);
- Внесистемная единица — рентген (1 Р = 2,58⋅10−4 Кл/кг[4]).
Для выражения мощности экспозиционной дозы применяются соответственно единицы А/кг и Р/с[5].
В связи с отказом от самого понятия экспозиционной дозы переход к единице Кл/кг не выполняется[6].
Применение
правитьПонятие экспозиционной дозы установлено только для фотонного излучения в диапазоне энергий фотонов от нескольких килоэлектронвольт до 3 МэВ[7][8]. Экспозиционная доза также не учитывает ионизацию, обусловленную поглощением тормозного излучения, что для рассматриваемого диапазона энергий несущественно[9][10]. В качестве дозиметрической величины, используемой для установления пределов допустимого облучения человека, не используется с 1954 года, когда было введено понятие поглощенной дозы, применимое для любых типов ионизирующего излучения[11]. В отечественной метрологии применение экспозиционной дозы и выпуск новых приборов для ее измерения не рекомендуется с 1990 года[6][10]. По состоянию на 2016 год выпуск приборов для измерения экспозиционной дозы или её мощности прекращён[12].
Переход к другим дозиметрическим величинам
правитьКерма в воздухе является энергетическим эквивалентом экспозиционной дозы фотонного излучения. Эти величины связаны следующим соотношением, справедливым для фотонов с энергией порядка 1 МэВ[13][14][15]:
где — средняя энергия ионообразования, — заряд электрона, — средняя доля энергии вторичных частиц идущая на тормозное излучение в воздухе (в диапазоне энергий фотонов от 0,005 до 10 МэВ меняется от 0 до 0,03), — экспозиционная доза.
В условиях электронного равновесия[примечание 1] керма численно равна поглощенной дозе[17], соответственно экспозиционная доза в 1 Р эквивалентна 8,73⋅10-3 Гр поглощенной дозы в воздухе. При этом в биологической ткани поглощенная доза будет составлять 9,6⋅10-3 Гр[18][15] (строго говоря это соотношение справедливо при облучении фотонами с энергией от 100 кэВ до 3 МэВ[19]). Так как коэффициент качества для фотонов равен единице, то поглощенная доза в данном случае равна эквивалентной, выраженной в зивертах.
В работе Брегадзе Ю.И. приведено сравнение экспозиционной дозы X, выраженной в рентгенах, и измеряемого современными дозиметрами амбиентного эквивалента дозы H*(10), выраженного в зивертах. Показано, что при энергии фотонов свыше 500 кэВ справедливо соотношение H*(10) ≈ X/100. В диапазоне от 30 до 500 кэВ значение H*(10) дает более консервативную оценку полученной дозы, а при энергиях фотонов ниже 30 кэВ прибор измеряющий экспозиционную дозу (при достаточной чувствительности) будет завышать вклад низкоэнергетического излучения в облучение внутренних органов человека[20].
См. также
правитьПримечания
править- ↑ В условиях электронного равновесия сумма энергий образующихся электронов, покидающих рассматриваемый объем, соответствует сумме энергий электронов, входящих в этот объем[7]. Электронное равновесие будет обеспечено для небольшой области любого вещества, если эта область окружена слоем того же вещества толщиной, равной пробегу самых быстрых электронов, освобожденных в этом веществе фотонами[16].
Источники
- ↑ ICRU 85, 2011, p. 24.
- ↑ Машкович, 1995, с. 25.
- ↑ 1 2 Моисеев, 1984, с. 48.
- ↑ ГОСТ 8.417-2004. Государственная система обеспечения единства измерений. Единицы величин..
- ↑ Кузнецов, 2011, с. 425.
- ↑ 1 2 РД 50-454-84. Методические указания. Внедрение и применение ГОСТ 8.417-81 ГСИ. Единицы физических величин в области ионизирующих излучений. — С. 32-33. — 37 с.
- ↑ 1 2 Голубев, 1986, с. 79.
- ↑ Кудряшов, 2004, с. 40.
- ↑ Машкович, 1995, с. 26.
- ↑ 1 2 Брегадзе, 1990, с. 134.
- ↑ Clarke, 2009, p. 90.
- ↑ Верещако Г. Г., Ходосовская А. М. Радиобиология: термины и понятия : энцикл. справ. — Мн.: Беларуская навука, 2016. — С. 300.
- ↑ ICRU 85, 2011, p. 25.
- ↑ Брегадзе, 1990, с. 135-136.
- ↑ 1 2 Козлов, 1991, с. 326.
- ↑ Иванов, 1978, с. 57.
- ↑ Иванов, 1978, с. 52.
- ↑ Голубев, 1986, с. 80.
- ↑ Carron, 2007, p. 141.
- ↑ Брегадзе, 1990, с. 166,167.
Литература
править- В.П. Машкович, А.В. Кудрявцева. Защита от ионизирующих излучений. — Москва : Энергоатомиздат, 1995. — 496 с.
- А.А. Моисеев, В.И. Иванов. Справочник по дозиметрии и радиационной гигиене. — Москва : Энергоатомиздат, 1984. — 296 с.
- В.М. Кузнецов, В.С. Никитин, М.С. Хвостова. Радиоэкология и радиационная безопасность. — Москва : ООО "НИПКЦ Восход-А", 2011. — 1208 с.
- Б.П. Голубев. Дозиметрия и защита от ионизирующих излучений. — Москва : Энергоатомиздат, 1986. — 464 с.
- Ю.Б. Кудряшов. Радиационная биофизика. — Москва : ФИЗМАТЛИТ, 2004. — 448 с.
- Ю.И. Брегадзе, Э.К. Степанов, В.П. Ярына. Прикладная метрология ионизирующих излучений. — Москва : Энергоатомиздат, 1990. — 264 с.
- В.Ф. Козлов. Справочник по радиационной безопасности. — Москва : Энергоатомиздат, 1991. — 352 с.
- В.И. Иванов. Курс дозиметрии. — Москва : Атомиздат, 1978. — 392 с.
- The international commission on radiation units and measurements. ICRU Report №85. Fundamental Quantities and Units for Ionizing Radiation (Revised) : [англ.]. — Oxford University Press, 2011. — 35 p.
- R.H. Clarke, J.Valentin. The History of ICRP and the Evolution of its Policies : [англ.]. — Elsevier Ltd, 2009. — 69 с.
- N J Carron. An Introduction to the Passage of Energetic Particles through Matter : [англ.]. — Taylor & Francis Group, LLC, 2007. — 386 с.