что такое эквивалентная доза и в каких единицах она измеряется

Эквивалентная доза

При воздействии различных видов излучения с различными коэффициентами качества эквивалентная доза определяется как сумма эквивалентных доз для этих видов излучения.

В единицах системы СИ эквивалентная доза измеряется в джоулях, деленных на килограмм (Дж/кг), и имеет специальное название — зиверт (Зв). Использовавшаяся ранее внесистемная единица — бэр (1 бэр = 0,01 Зв).

См. также

Полезное

Смотреть что такое “Эквивалентная доза” в других словарях:

Эквивалентная доза — см. Доза эквивалентная. EdwART. Словарь терминов МЧС, 2010 … Словарь черезвычайных ситуаций

ЭКВИВАЛЕНТНАЯ ДОЗА — ЭКВИВАЛЕНТНАЯ ДОЗА, смотри в статье Доза излучения … Современная энциклопедия

ЭКВИВАЛЕНТНАЯ ДОЗА — см. в ст. Доза. Физическая энциклопедия. В 5 ти томах. М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1988 … Физическая энциклопедия

Эквивалентная доза — ЭКВИВАЛЕНТНАЯ ДОЗА, смотри в статье Доза излучения. … Иллюстрированный энциклопедический словарь

эквивалентная доза — — [http://www.eionet.europa.eu/gemet/alphabetic?langcode=en] EN equivalent dose A quantity used in radiation protection, expressing all radiation on a common scale for calculating the effective absorbed dose. The unit of dose equivalent is… … Справочник технического переводчика

эквивалентная доза — rus эквивалентная доза (ж) eng dose equivalent fra équivalent (m) de dose deu äquivalenzdosis (f) spa equivalente (m) de dosis … Безопасность и гигиена труда. Перевод на английский, французский, немецкий, испанский языки

эквивалентная доза — lygiavertė dozė statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Apibrėžtį žr. priede. priedas( ai) Grafinis formatas atitikmenys: angl. equivalent dose vok. äquivalente Dosis, f rus. эквивалентная доза, f pranc. dose équivalente, f … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

эквивалентная доза — lygiavertė dozė statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. equivalent dose vok. äquivalente Dosis, f rus. эквивалентная доза, f pranc. dose équivalente, f … Fizikos terminų žodynas

эквивалентная доза — lygiavertė dozė statusas T sritis Energetika apibrėžtis Sugertoji dozė, padauginta iš koeficiento, įvertinančio atskirų spinduliuotės rūšių galią, pažeidžiančią organizmo audinius. Matavimo vienetas – sivertas (Sv). atitikmenys: angl. equivalent… … Aiškinamasis šiluminės ir branduolinės technikos terminų žodynas

Источник

Радиация: единицы измерения

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 и сферическими конями.

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 рентгена или 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

Источник

Доза эффективная (эффективная эквивалентная доза)

Эквивалентная и эффективная дозы

Для описания воздействия излучения на человека используют более точные и универсальные величины — эквивалентную дозу и эффективную дозу.

Причина, по которой необходимо введение этих двух понятий, проста — для живых организмов и биологических тканей эффект, создаваемый излучением, зависит не только от энергии, поглощенной этим организмом или тканью.

То есть для описания действия излучения на живые организмы недостаточно знания только поглощенной дозы.

Из-за различной ионизирующей способности α, β и γ – излученя и нейтронов они даже при одной и той же поглащенной дозе оказывают разное поражающее действие. Так, 1 мкГр, полученный организмом (тканью, органом), например, от альфа-излучения, значительно опаснее, чем тот же 1 мкГр, полученный от бета- или гамма-излучения.

Для характеристики относительной биологической опасности данного вида излучения используют взвешивающий коэффициент WR, определенный для каждого вида излучения. Для основных видов значения взвешивающих коэффициентов приведены в таблице.

Эквивалентная доза Н в органе или ткани равна произведению взвешивающего коэффициента для данного вида излучения WR на поглощенную дозу D, полученную органом или тканью от излучения R:

Если поле излучения состоит из разных видов излучения, то эквивалентная доза равна сумме эквивалентных доз, полученных данным органом или тканью Т от каждого из видов излучения R:

Таким образом, эквивалентная доза учитывает не только энергию, поглощенную живой тканью, но и опасность облучения данным видом радиации.

В СИ единицей эквивалентной дозы является зиверт (Зв). Внесистемная единица — бэр (биологический эквивалент рада). 1 Зв = 100 бэр.

Например, если легкие двух человек в результате облучения получили дозу 0,1 Гр, одинакова ли опасность для этих людей от такого облучения? На этот вопрос невозможно ответить, если неизвестно, от какого именно излучения получена доза. А если легкие двух человек получили дозу 1 Зв, одинакова ли опасность для них от такого облучения. Да. Причем вопрос о виде излучения уже не стоит, поскольку в размерности «Зв» вид излучения уже учтен.

Различные органы и ткани организма имеют различную чувствительность к облучению.

Это означает, что облучение разных органов или тканей одной и той же эквивалентной дозой (то есть одним и тем же видом излучения) приводит к различным последствиям с точки зрения дальнейшего функционирования этого органа или ткани. Для того, чтобы учесть это, вводятся взвешивающие коэффициенты органов и тканей WT, приведенные в таблице.

Эффективная доза Еравна сумме произведений взвешивающего коэффициента WT для органа (ткани) Т на эквивалентную дозу Н, полученную органом (тканью):

Используется как мера риска возникновения отдаленных последствий облучения всего тела или отдельных органов с учетом их радиочувствительности.

При облучении нескольких органов: E = ∑WT∙H

При равномерном облучении всего тела эффективная доза облучения равна эквивалентной дозе, то есть WT в этом случае равен 1.

Итак, эффективная доза учитывает все параметры, определяющие биологические последствия облучения: поглощенную энергию излучения, опасность данного вида облучения, чувствительность облучаемого объекта к воздействию радиации. Таким образом, эффективная доза — это мера биологической опасности облучения.

Эффективная доза, так же, как эквивалентная, измеряется в зивертах.

Эффективная и эквивалентная дозы являются мерой неблагоприятного воздействия излучения на организм человека и их предельно допустимые значения положены в основу нормативно-правовой базы обеспечения радиационной безопасности населения и профессионалов.

Соответственно, размерность мощности эквивалентной и эффективной дозы — Зв/с (зиверт в секунду), мЗв/ч (милизиверт в час) и т.п.

Отметим, что в современных источниках информации, в дозиметрических приборах и все чаще в средствах массовой информации для описания радиационной обстановки (радиационного фона) используется уже не мощность экспозиционной дозы (в мкР/ч), а мощность эквивалентной дозы (обычно в мкЗв/ч).

В частном, но наиболее распространенном, случае, когда идет об электромагнитном излучении (гамма-, рентгеновском) и равномерном облучении всего тела, получаем WR = 1 и WT = 1, то есть 1 Гр paвен 1 Зв эффективной дозы. Тогда:

10 мкР/ч = 0,093 мкГр/ч = 0,093 мкЗв/ч

0,1 мкЗв/ч = 0,8 мЗв/год.

Для оценки последствий облучения группы людей (персонала какого-либо предприятия, жителей данной местности, населения Земли и т. п.) используется понятие коллективной эффективной дозы. Она равна сумме доз, полученных каждым представителем группы. Ее рассчитывают по формуле:

, где N число людей в группе облученных людей, Е – эффективная доза, полученная каждым из этих людей.

Единица коллективной эффективной дозы — человеко-зиверт (чел.-Зв). То есть, если 100 человек получили дозу 0,01 Зв, то коллективная доза составит 1 чел.-Зв. Часто коллективная доза является оценочной величиной и определяется, исходя из средних индивидуальных доз.

Поскольку считается, что вероятность неблагоприятных для здоровья последствий облучения (онкологических заболеваний) пропорциональна эффективной дозе, то коллективная доза может характеризовать число возможных заболеваний в данной группе. Считают, что коллективная эффективная доза 20 чел.-Зв приводит к одному онкологическому заболеванию.

Другими словами, если, например, 100 человек получили по 0,2 Зв или 100 000 человек по 0,2 мЗв, то в обоих случаях последствия одинаковы, а именно — одно заболевание.

Так же, зная эту величину можно оценивать масштабы радиационного поражения, применяя статистические методы усреднения и понятие радиационного риска.

Понятия эквивалентная доза, эффективная доза, мощность дозы единицы измерения. Коллективные дозы

Единицей измерения эквивалентной дозы является Джžкг-1, имеющий специальное наименование зиверт (Зв).

Значения WR для фотонов, электронов и мюонов любых энергий составляет 1, для α-частиц, осколков деления, тяжелых ядер −20.

Доза эффективная − величина, используемая как мера риска возникновения отдаленных последствий облучения всего тела человека и отдельных его органов с учетом их радиочувствительности Она представляет сумму произведений эквивалентной дозы в органе НτТ на соответствующий взвешивающий коэффициент для данного органа или ткани WT:

где НτТ −эквивалентная доза в ткани Т за время τ.

Единица измерения эффективной дозы − Дж · кг-1, называемая зивертом (Зв)

Коллективная эффективная доза равна сумме индивидуальных эффективных доз. Коллективная эффективная доза является мерой коллективного риска возникновениярадиационных эффектов облучения.

Единица коллективной эффективной дозы — чел.-Зв. В области малых доз облучению с коллективной эффективной дозой 1 чел.-3в соответствует ущерб, равный потере 1 чел.-года полноценной коллективной жизни облученного коллектива.

Основные дозовые пределы облучения и допустимые уровни устанавливаются для следующих категорий облучаемых лиц:

персонал − лица, работающие с техногенными источниками (группа А) или находящиеся по условиям работы в сфере их воздействия (группа Б);

все население, включая лиц из персонала, вне сферы и условий их производственной деятельности.

Годовая эффективная доза облучения равна сумме эффективной дозы внешнего облучения, накопленной за календарный год, и ожидаемой эффективной дозы внутреннего облучения, обусловленной поступлением в организм радионуклидов за этот же период. Интервал времени для определения величины ожидаемой эффективной дозы устанавливается равным 50 лет для лиц из персонала и 70 лет − для лиц из населения.

Эффективная эквивалентная доза

Для оценки риска возникновения отдаленных последствий облучения всего тела и отдельных органов с учетом их радиочувствительности используется эффектив­ная эквивалентная доза.

Она определяется как доза гипотетиче­ского одномоментного облуче­ния человека, вызывающая такие же биоло­гические эффекты, что и подобная доза протяженного во времени или фракционированного облучения.

Единицей измерения, как и в случае эк­вивалентной дозы, является зиверт.

При расчете эффективной эквивалентной дозы используются взвешивающие коэффициенты для тканей и органов, так как ткани организма различаются в части чувствительности к излучению (таблица 5.2)

Взвешивающие коэффициенты для тканей и органов

при расчете эффективной эквивалентной дозы [5].

1. Лёгкие	0,12	2. Печень	0,05	3. Гонады	0,20
Костный мозг (красный)	0,12	Молочная железа	0,05	4. Кожа	0,01
Толстый кишечник (прямая, сигмовидная, нисходящая кишка)	0,12	Щитовидная железа Пищевод	0,05 0,05	Клетки костных поверхностей	0,01
Желудок	0,12	Мочевой пузырь	0,05
5. Остальное, (надпочечники, головной мозг, слепая, восходящая и поперечноободочная кишка, тонкий кишечник, почки, мышечная ткань, поджелудочная железа, селезенка, вилочковая железа, матка)	0,05

Пример расчета эффективной дозы

При рентгеновском обследовании грудной клетки средняя эквивалентная доза облучения лёгких составила 180 мкЗв, молочной железы — 30 мкЗв, щитовидной железы — 50 мкЗв, красного костного мозга — 110 мкЗв, гонад- 10 мкЗв, поверхности костной ткани — 23 мкЗв, желудка, толстого кишечника, печени, почек, селезёнки, поджелудочной железы — по 20 мкЗв. Облучением остальных органов и тканей можно пренебречь. Определить эффективную эквивалентную дозу, полученную пациентом при обследовании.

180´0,12 + 30´0,05+ 50´0,05 + 110´0,12 + 10´0,2 + 23´0,01 + 20´0,12 + 20´0,12 + 20´0,05 + 20´0,05=47,92.

Ответ: 47,92 мкЗв.

Коллективная эффективная эквивалентная доза

Коллективная эффективная эквивалентная доза измеряется в человеко-Зивертах (чел-Зв) используется при оценке вероятных последствий воздействия на популяцию. Так как периоды полураспада радионуклидов сильно различаются, то ожидаемые в нескольких поколениях последствия увеличения радиоактивного фона оценивают с помощью ожидаемой (полной) коллективной эффективной эквивалентной дозы.

5.6. °Нормы радиационной безопасности СП 2.6.1.758-99 (НРБ-99)

Нормы радиационной безопасности (НРБ в редакции 1999 года) применяются для обеспечения безопасности человека во всех условиях воздействия на него ионизирующего излучения искусственного или природного происхождения. НРБ являются основополагающим документом. Требования по обеспечению радиационной безопасности в НРБ регламентируют нормы и требования в зависимости от обстоятельств облучения:

— в условиях нормальной эксплуатации техногенных источников излучения;

— облучение от природных источников;

— при медицинском облучении;

— в результате радиационной аварии.

Главными нормируемыми величинами являются основные пределы доз (предельно допустимые дозы облучения) — это величина годовой эффективной и эквивалентной дозы техногенного облучения, которая не должна превышаться в условиях нормальной работы.

Соблюдение предела годовой дозы предотвращает возникновение детерминированных эффектов, а вероятность предполагаемых стохастических эффектов находится при этом на стохастическом уровне.

Все остальные ограничения, установленные НРБ, определяются из того, чтобы не были превышены дозовые пределы, исходя из суммы как внешнего, так и внутреннего облучения.

Основные пределы доз облучения не включают в себя дозы от природного и медицинского облучения, а также дозы вследствие радиационных аварий. На эти виды облучения устанавливаются специальные ограничения.

Пределы доз облучения

В НРБ устанавливаются следующие категории лиц:

— персонал — лица, работающие с техногенными источниками излучения (группа А) или находящиеся по условиям работы в сфере их воздействия (группа Б); основные пределы доз, как и все остальные допустимые уровни облучения персонала группы Б, равны 0,25 значений для персонала группы А.

Основные пределы доз

Нормируемые величины	Пределы доз
Персонал* (группа А)	население
Эффективная доза	20 мЗв в год в среднем за любые последовательные 5 лет, но не более 50 мЗв в год	1 мЗв в год в среднем за любые последовательные 5 лет, но не более 5 мЗв в год
Эквивалентная доза за год в:
хрусталике глаза	150 мЗв	15 мЗв
коже	500 мЗв	50мЗв
кистях и стопах	500 мЗв	50мЗв

12. Дозиметрия. Дозы: экспозиционная, поглощенная, эквивалентная и эффективная

Дозиметрия – это измерение дозы или ее мощности.

Доза ионизирующего излучения – количество энергии ионизирующей радиации, поглощенной единицей массы любой облучаемой среды. Мощность дозы – доза излучения в единицу времени.

Основная задача дозиметрии – определение дозы излучения в различных средах и в тканях живого организма.

– необходима для количественной и качественной оценки биологического эффекта доз ионизирующих излучений при внешнем и внутреннем облучении организма

– необходима для обеспечения радиационной безопасности при ра­боте с радиоактивными веществами

– с ее помощью можно обнаружить источник излучения, определить его вид, количество энергии, а также степень воздействия излучения на облучаемый объект.

А) Экспозиционная доза (Х) – количественная характеристика поля источника ионизирующего излучения (гамма или рентгеновского), характеризующая величину ионизации сухого воздуха при атмосферном давлении.

Кулон на килограмм (Кл/кг, C/kg) – Системная единица экспозиционной дозы; 1 Кл/кг равен экспозиционной дозе фотонного излучения, при которой сумма электрических зарядов всех ионов одного знака, созданных электронами, освобожденными в облученном воздухе массой 1 кг, при полном использовании ионизирующей способности всех электронов, равна 1 Кл.

Рентген (Р, R) – Традиционная (внесистемная) единица экспозиционной дозы; 1 рентген равен экспозиционной дозе рентгеновского или гамма-излучения в воздухе, при которой в результате полной ионизации в 1 см3 сухого атмосферного воздуха при температуре 0о С и давлении 760 мм рт. ст. (т. е. в 0,001293 г сухого атмосферного воздуха) образуются ионы, несущие заряд, равный 1 единице заряда СГС каждого знака.

СГС – система единиц измерения, в которой существуют три независимые величины: сантиметр-грамм-секунда.

Соотношение единиц: 1 Р = 2,58*10-4 Кл/кг (точно); 1 Кл/кг = 3,88*103 Р (приблизительно).

Мощность экспозиционной дозы – величина, выраженная в мР/ч или мкР/ч. Обычные Фоновые показатели мощности экспозиционной дозы для Беларуси – до 18-20 мкР/ч.

По традиции экспозиционную дозу использовали в рентгенодиагностике благодаря тому, что Ионизирующая способность рентгеновского излучения для воздуха и биологической ткани приблизительно одинакова.

Однако, при переходе к высокоэнергетическим типам излучения, выяснилась ограниченность использования этой характеристики при оценке поглощенной дозы, особенно в живых организмах.

В связи с этим Экспозиционная доза Применяется для оценки поля источника излучения, а Для определения взаимодействия ионизирующих излучений со средой используется Поглощенная доза.

Б) поглощенная доза (D) – количество энергии, поглощаемое единицей массы облучаемого вещества.

Джоуль на килограмм (Грей, Гр, Gy) – системная единица поглощенной дозы. 1 Дж/кг = 1 Гр.

Рад (rad, rd – radiation absorbed dose – поглощенная доза излучения) – традиционная (внесистемная) единица поглощенной дозы.

Соотношение единиц: 1 рад = 0,01 Гр.

Для мягких тканей человека в поле рентгеновского или g-излучения поглощенная доза в 1 рад примерно соответствует экспозиционной в 1 P.

Поглощенная доза Не зависит от вида и энергии ионизирующего излучения и определяет степень радиационного воздействия, т. е. является мерой ожидаемых последствий облучения.

Учитывая существенные различия в механизме взаимодействия разных типов излучения с веществом, ионизирующей способности и т. д., следует ожидать, что Одна и та же поглощенная доза может дать разный биологический эффект. Для количественной оценки такого различия вводятся понятия: “взвешивающие коэффициенты для различных видов излучения (WR)” и “эквивалентная доза”.

В) эквивалентная доза (HTR) – мера выраженности биологического эффекта облучения. При расчете эквивалентной дозы используют взвешивающие коэффициенты как множители поглощенной дозы:

, где HTR – Эквивалентная доза в органе или ткани Т, созданная излучением R; DTR – средняя поглощенная доза от излучения R в ткани или органе T; WR – взвешивающий коэффициент для излучения R.

Взвешивающие коэффициенты (WR) позволяют учесть Относительную эффективность различных видов излучения в индуцировании биологических эффектов.

Так как WR – безразмерный множитель, Системная единица для эквивалентной дозы та же, что и для поглощенной дозы – Дж/кг (специальное название – Зиверт: Зв, Sv)

Бэр (Rem) – Внесистемная единица эквивалентной дозы (бэр – биологический эквивалент рада).

Соотношение единиц: 1 бэр = 0,01 Зв.

Взвешивающие коэффициенты для отдельных видов излучения.

Вид излучения и диапазон энергии	Взвешивающий коэффициент WR
Фотоны любых энергий	1
Электроны и мюоны любых энергий	1
Альфа-частицы, осколки деления, тяжелые ядра	20
Нейтроны с энергией:Менее 10 кэВ	5
От 10 кэВ до 100 кэВ	10
От 100 кэВ до 2 МэВ	20
От 2 МэВ до 20 МэВ	10
Более 20 МэВ	5

Риск развития стохастических последствий облучения организма человека зависит не только от эквивалентной дозы, но и от радиочувствительности тканей или органов, подвергшихся облучению. Радиочувствительность органов и тканей учитывает эффективная доза.

Г) эффективная доза (Е) – величина воздействия ионизирующего излучения, используемая как мера риска возникновения отдаленных последствий облучения всего тела человека и отдельных его органов С учетом их радиочувствительности; представляет сумму произведений эквивалентных доз в тканях и органах тела на соответствующие взвешивающие коэффициенты:

Где HT – эквивалентная доза в ткани или органе T; WT – взвешивающий коэффициент для органа или ткани T.

Взвешивающий коэффициент WT характеризует относительный вклад данного органа или ткани в суммарный ущерб здоровью из-за развития стохастических эффектов. Сумма WT равна 1.

Системная единица эффективной дозы – зиверт (Зв, Sv); Внесистемная единица – бэр. 1 Зв равен 100 бэр.

Взвешивающие коэффициенты для тканей и органов при расчете эффективной дозы (WT).

Ткань или орган	WT	Ткань или орган	WT
Гонады	0.20	Печень	0.05
Красный костный мозг	0.12	Пищевод	0.05
Толстый кишечник	0.12	Щитовидная железа	0.05
Легкие	0.12	Кожа	0.01
Желудок	0.12	Клетки костных поверхностей	0,01
Мочевой пузырь	0.05	Остальное	0.05
Молочные железы	0.05

Соотношение между системными и внесистемными единицами доз.

Величина иЕе символ	Единица СИ	Внесист. единица	Соотношение междуЕдиницами
ЭкспозиционнаяДоза, X	Кл/кг	Р	1 Кл/кг = 3,88*103 Р1 Р = 2,58 *10-4 Кл/кг
Поглощенная доза, D	Гр (Дж/кг)	Рад	1 Гр = 100 рад1 рад = 0,01 Гр
Эквивалентная доза, H	Зв	Бэр	1 Зв = 100 бэр1 бэр = 0,01 Зв
Эффективная доза, E	Зв	Бэр	1 Зв = 100 бэр1 бэр = 0,01 Зв

Для оценки эффектов облучения группы людей используют коллективные дозы:

А) Коллективная эквивалентная доза (ST) в ткани T – используется для выражения общего облучения конкретной ткани или органа у группы лиц; она равна произведению числа облученных лиц на среднюю эквивалентную дозу в органе или ткани.

Б) Коллективная эффективная доза (S) – относится к облученной популяции в целом; она равна произведению числа облученных лиц на среднюю эффективную дозу.

В определении коллективной эквивалентной и коллективной эффективной доз не указано время, за которое получена доза. Поэтому при расчете коллективных доз всегда должно быть Четкое указание на период времени и группу лиц, по которым проводился данный расчет.

Коллективные дозы используют Для оценки лучевой нагрузки на популяцию и риска развития стохастических последствий действия ионизирующих излучений. Единицы коллективных доз – Человеко-зиверт и человеко-бэр.

«Подушная доза» (per caput dose, Зв) – значение коллективной дозы, разделенное на число членов облученной группы.

Ожидаемая эффективная (эквивалентная) доза

При выбросе радионуклида в окружающую среду и его попадании внутрь организма радиационное воздействие продолжается длительное время, определяемое периодом полураспада радионуклида и биологическими процессами выведения радионуклида из организма. Для оценки радиационных последствий, связанных с однократным поступлением отдельного радионуклида в организм человека, используется понятие ожидаемой дозы.

Рис.4.3. Система дозовых величин, используемых в радиационной защите.

Ожидаемая эффективная доза E(t ) за время τ определяется в виде:

где — мощность эффективной дозы в момент времени t, зависящая от радионуклида, его формы, способа поступления в организм, биокинетики в организме, t0 — момент поступления радионуклида в организм. Когда время t не определено, оно принимается равным 50 годам для персонала и 70 годам для населения.

Ожидаемая эквивалентная доза для органа или ткани определяется такой же формулой, но под знаком интеграла ставится мощность эквивалентной дозы.

Доза эффективная (эквивалентная) годовая

При нормировании дозовых пределов НРБ-99/2009 устанавливает предельно-допустимые годовые дозы облучения.

Поэтому в случае воздействия на организм человека или его отдельный орган внешнего и внутреннего облучения вводится годовая эффективная (эквивалентная) доза в виде суммы эффективной (эквивалентной) дозы внешнего облучения, полученной за календарный год, и ожидаемой эффективной (эквивалентной) дозы внутреннего облучения, обусловленной поступлением в организм радионуклидов, за этот же год. Единица годовой эффективной дозы — зиверт /год.

Коллективная эффективная доза

Для оценки ожидаемых стохастических эффектов радиационного воздействия какого-либо источника излучения на человеческую популяцию (население) или определенную группу людей (например, персонал радиационного объекта, или население отдельного региона или страны) вводится понятие коллективной эффективной дозы. При таком подходе радиационные последствия усредняются по выбранной группе лиц при существенной разнице индивидуальных дозовых нагрузок.

Коллективная эффективная доза S — сумма средних эффективных доз в облученных группах индивидуумов, умноженных на число лиц в каждой группе:

где Ni — число лиц в популяционной подгруппе i, получивших среднюю эффективную дозу Ei, N(E)- число лиц, получивших эффективную дозу в диапазоне от Е до E+dE.

Популяция и период времени, в который определяется доза, должны быть определены, так как при больших временах меняются условия окружающей среды, т. е. меняется средняя эффективная доза, одновременно происходят изменения и в популяции, т.

е. меняется величина Ni.

Единицей измерения коллективной эффективной дозы является человеко-зиверт (чел-Зв) или человеко-бэр (чел-бэр).

Делением коллективной дозы на размер популяции N можно определить среднее значение индивидуальной эффективной дозы. Следует отметить, что это не доза, получаемая реальным индивидуумом, а усредненный показатель воздействия источника излучения на популяцию.

При расчетах коллективных доз учитывается разница в метаболизме радионуклидов в организме для разных возрастных групп населения. В связи с этим выделяются различные возрастные группы популяции с соответствующими вкладами в популяцию. Так, например, в НРБ-99/2009 определены следующие возрастные группы: 1-17 лет.

В соответствии с этим распределением для каждой возрастной группы используются и разные значения поступлений радионуклидов в организм человека и разные коэффициенты перехода от поступившей в организм активности радионуклида к формируемой им эффективной дозе излучений.

При установлении предельно допустимых характеристик содержания радионуклидов в элементах окружающей среды (воздух, вода, пища) и их поступления внутрь организма, учитывая возрастные параметры разных групп населения, принимается критическая группа населения– это группа лиц из населения (не менее 10 чел.

), однородная по одному или нескольким признакам — полу, возрасту, социальным или профессиональным условиям, месту проживания, рациону питания, которая подвергается наибольшему радиационному воздействию по данному пути облучения от данного источника излучения.

Нормирование по этой группе населения обеспечивает радиационную безопасность для всей популяции.

Чтобы оценить пространственное влияние излучения источника, в качестве территориальных групп населения при определении коллективной дозы выбирают население, проживающее на территории в пределах расстояния x от данного источника.

Интегрирование величин доз, получаемых жителями, с учетом плотности проживающего населения по площади, ограниченной радиусом 10-50 км от источника выброса, дает значение локальной коллективной дозы, интегрирование по площади, ограниченной радиусом 1000…2000 км дает региональную коллективную дозу, а при x = ¥ — глобальную коллективную дозу.

Использование концепции ожидаемой коллективной дозы для оценки облучения населения позволяет определить эту величину, нормированную на единицу действующего фактора источника (например, на 1 Бк выброса во внешнюю среду, на 1 ГВт в год вырабатываемой АЭС электроэнергии и т. д.) — т. е.

нормированную ожидаемую коллективную дозу. Она позволяет оценить степень облучения населения в перспективе при дальнейшем увеличении мощности выбросов или мощности энергетики с использованием АЭС. Аналогичные нормированные величины можно ввести и для других дозовых характеристик.

Эффективная доза

Эффективная доза — величина, используемая как мера риска возникновения отдаленных последствий облучения всего тела человека и отдельных его органов и тканей с учетом их радиочувствительности. Калькулятор позволяет рассчитать эффективную дозу облучения при КТ исследовании, используя поглощенную дозу за все КТ исследование (DLP).

DLP (Dose Length Product, произведение дозы на длину) – поглощенная доза за все КТ исследование с учетом протяженности области сканирования и количества повторных сканирований (например, исследование до и после внутривенного введения контрастного препарата, исследование у одного пациента нескольких областей, например головного мозга и грудной полости). Единица измерения – мГрхсм.

Является расчетным значением от CTDI (Computed Tomography Dose Index, компьютерно-томографический индекс дозы). Оба параметра (CTDI и DLP) используются в Европейском союзе для установления диагностических контрольных уровней (diagnostic reference levels) доз облучения для основных видов КТ-исследований.

Е (эффективная доза) – сумма взвешенных поглощенных доз во всех органах и тканях человека. Рассчитывается с учетом взвешивающих коэффициентов для видов излучений, характеризующих их проникающую способность (для рентгеновских лучей этот коэффициент равен 1), и взвешивающих коэффициентов, характеризующих радиочувствительность конкретных тканей и органов.

Служит мерой биологического риска облучения при КТ-исследовании и позволяет прямое сравнение с эффективной дозой при других видах рентгенодиагностических исследований. Единица измерения – мЗв.

Рассчитывается из DLP с использованием коэффициентов пересчета.

Эффективная доза облучения Е рассчитывается по формуле:

E = DLP*Edlp

где Edlp — нормализованная эффективная доза для конкретной области исследования. В соответствии с «Европейским руководством по критериям качества для компьютерной томографии» Edlp составляет:

Область исследованияEdlp, мЗв/мГрхсм

Головной мозг	0.0023
Шея	0.0054
Грудная полость	0.017
Брюшная полость	0.015
Таз	0.019

Значение эффективной дозы у детей будет выше из-за большей чувствительности к ионизирующему излучению. В таблице ниже приведены повышающие коэффициенты для расчета эффективной дозы при исследовании детей различного возраста.

Возраст пациентаОбласть исследованияГолова и шеяГрудная клеткаБрюшная полость и таз

Взрослые	1.0	1.0	1.0
От тринадцати до семнадцати лет	1.1	1.1	1.1
От восьми до тринадцати лет	1.3	1.4	1.5
От трех до восьми лет	1.7	1.6	1.6
От полугода до трех лет	2.2	1.9	2.0
От новорожденных до полугода	2.6	2.2	2.4

Радиация. Часть 3: Дозы излучения и воздействия ионизирующего излучения

В статье Радиация. Часть 1. Радиоактивность и радиационный фон. мы рассмотрели природу радиации — что такое радиация (ионизирующее излучение) и радиоактивность, понятие радионуклидов и периода полураспада, влияние радиации на организм человека, и немного рассказали о радиоактивных предметах вокруг нас. Статья Радиация.

Часть 2. Средства и методы измерения. дала информацию о способах измерения радиоактивности и радиационного фона, о дозиметрах. Мы также привели несколько примеров дозиметров-радиометров, и пояснили, что не стоит паниковать, если прибор «зашкаливает».

В третьей части статьи о Радиации мы расскажем про дозы излучения…

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 = 3880 Р

Поглощённая 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.

В единицах системы СИ поглощенная доза измеряется в джоулях, деленных на килограмм (Дж/кг), и имеет специальное название — 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.

Поглощённая доза — основополагающая дозиметрическая величина, не она отражает биологический эффект облучения.

Эквивалентная доза

Эквивалентная доза (E, HT,R) отражает биологический эффект облучения. 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 данного вида излучения (WR), отражающий его способность повреждать ткани организма.

При воздействии различных видов излучения с различными коэффициентами качества эквивалентная доза определяется как сумма эквивалентных доз для этих видов излучения.

Единицей измерения эквивалентной дозы в СИ является зиверт (Зв) и измеряется в джоулях, деленных на килограмм (Дж/кг).

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). 1 Зв = 100 бэр.

Коэффициент качества — в радиобиологии усредненный коэффициент относительной биологической эффективности (ОБЭ). Характеризует опасность данного вида излучения (по сравнению с γ-излучением). Чем коэффициент больше, тем опаснее данное излучение. (Термин нужно понимать как «коэффициент качества вреда»).

Значения коэффициента качества ионизирующих излучений определены с учетом воздействия микрораспределения поглощенной энергии на неблагоприятные биологические последствия хронического облучения человека малыми дозами ионизирующих излучений.

Для коэффициента качества существует ГОСТ 8.496-83. ГОСТ как стандарт применяют при контроле степени радиационной опасности для лиц, подвергающихся во время работы облучению ионизирующим излучением.

Стандарт не применяют при острых облучениях и во время радиотерапии.

ОБЭ конкретного вида излучения — отношение поглощённой дозы рентгеновского (или гамма) излучения к поглощённой дозе излучения при одинаковой эквивалентной дозе.

Коэффициэнты качества для видов излучения:
Фотоны (γ-излучение и рентгеновские лучи), по определению	1
β-излучение(электроны, позитроны)	1
Мюоны	1
α-излучение с энергией меньше 10 МэВ	20
Нейтроны (тепловые, медленные, резонансные), до 10 кэВ	5
Нейтроны от 10 кэВ до 100 кэВ	10
Нейтроны от 100 кэВ до 2 МэВ	20
Нейтроны от 2 МэВ до 20 МэВ	10
Нейтроны более 2 МэВ	5
Протоны, 2…5 МэВ	5
Протоны, 5…10 МэВ	10
Тяжёлые ядра отдачи	20

Эффективная доза

Эффективная доза, (E, эффективная эквивалентная доза) — величина, используемая в радиационной защите как мера риска возникновения отдаленных последствий облучения (стохастических эффектов) всего тела человека и отдельных его органов и тканей с учетом их радиочувствительности.

Разные части тела (органы, ткани) имеют различную чувствительность к радиационному воздействию: например, при одинаковой дозе облучения возникновение рака в легких более вероятно, чем в щитовидной железе.

Эффективная эквивалентная доза рассчитывается как сумма эквивалентных доз по всем органам и тканям, умноженных на взвешивающие коэффициенты для этих органов, и отражает суммарный эффект облучения для организма.

Значение коэффициента радиационного риска для отдельных органов:
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 излучения определенного органа, а не всего тела.

Эффективная и эквивалентная дозы — это нормируемые величины, т.е.величины, являющиеся мерой ущерба (вреда) от воздействия ионизирующего излучения на человека и его потомков. К сожалению, они не могут быть непосредственно измерены.

Поэтому в практику введены операционные дозиметрические велины, 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, т.е. 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:

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, мкР/час, Зв/час, бэр/мин, сЗв/год и др.).

открытая библиотека учебной информации

Эквивалентная 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 (к примеру, протон) производит на единице пути в ткани больше ионов, чем легкая (к примеру, электрон).

При одной и той же поглощенной дозе радиобиологический разрушительный эффект тем выше, чем плотнее ионизация, создаваемая излучением. Чтобы учесть данный 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 (E) — величина, используемая как мера риска возникновения отдаленных последствий облучения всœего 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: к примеру, при одинаковой эквивалентной дозе возникновение рака в легких более вероятно, чем в щитовидной желœезе, а облучение половых желœез особенно опасно из-за риска генетических повреждений.

По этой причине дозы облучения разных органов и тканей следует учитывать с разным коэффициентом, который принято называть коэффициентом радиационного риска.

Умножив значение эквивалентной дозы на соответствующий коэффициент радиационного риска и просуммировав по всœем тканям и органам, получим эффективную дозу, отражающую суммарный эффект для организма.

Взвешенные коэффициенты устанавливают эмпирически и рассчитывают таким образом, чтобы их сумма для всœего 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 всœей жизни). Учитывая зависимость отситуации, СЕDЕ может также иметь отношение к дозе облучения определœенного органа, а не всœего тела.

Эффективная и эквивалентная дозы — это нормируемые величины, т. е.величины, являющиеся мерой ущерба (вреда) от воздействия ионизирующего излучения на человека и его потомков. К сожалению, они не бывают непосредственно измерены.

По этой причине в практику введены операционные дозиметрические велины, 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 глубинœе d (мм) от поверхности по диаметру, параллельному направлению излучения, в поле излучения, идентичном рассматриваемому по составу, флюенсу и энергетическому распределœению, но мононаправленном и однородном, т. е. 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).

Читайте также

Доза эффективная (E) ионизирующего излучения — величина, используемая как мера риска возникновения отдаленных последствий облучения всего тела человека и отдельных его тканей и органов с учетом предрасположенности разных тканей и органов к возникновению в них… [читать подробенее]

Эквивалентная 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,… [читать подробенее]

Эквивалентная 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,… [читать подробенее]

Источник