ДОЗЫ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ

Поглощенная доза.

Мерой воздействия любого вида ядерного излучения на вещество является поглощенная доза излучения, под которой понимается количество энергии, переданной ионизирующим излучением единице массы вещества.

За единицу поглощенной дозы принята Д=1 грей (Гр)

1Гр=1Дж/кг (система СИ).

Внесистемная единица поглощенной дозы Дпог.=1рад. РАД – радиационно-абсорбционная доза.

1рад=0,01 Гр; 1Гр=100 рад.

Доза, отнесённая к единице времени, называется МОЩНОСТЬЮ ДОЗЫ: Р=D/t=1Гр/с (СИ).

Экспозиционная доза.

Ионизация, производимая в воздухе рентгеновскими или γ-лучами определяется экспозиционной дозой.

За единицу экспозиционной дозы принята такая доза излучения, которая создаёт в 1кг воздуха 1 кулон ионов одного знака D=1Кл/кг.

Внесистемной единицей экспозиционной дозы является рентген, при котором в 1 см3 воздуха создаётся 1 СГСЭ единица заряда ионов каждого знака.

1рентген=2,58^.10^-4 Кл/кг; 1Кл/кг=3,88.10³р.

экспозиционной дозе в 1 рентген соответствует поглощенная доза в 0,88 рад, т.е. на создание 1 ед. СГСЭ заряда требуется энергия в 0,88 рада.

1рентген = 0.88 рад

Таким образом 0,88 рада является энергетическим эквивалентом рентгена. Соответственно 8,8.10^-3Гр. являются также энергетическим эквивалентом рентгена.

По величине экспозиционной дозы можно рассчитать поглощённую дозу рентгеновского или γ-излучений в любом веществе, зная состав вещества и энергию фотонов.

Эквивалентная доза.

При облучении живых организмов, в частности человека, возникают биологические эффекты, величина которых при одной и той же поглощенной дозе различна для различных видов излучений. Таким образом знания поглощенной дозы недостаточно для оценки радиационной опасности. Принято сравнивать биологические эффекты, вызываемые любыми ионизирующими излучениями с эффектами от рентгеновского и γ-излучений. (Ф.Э.С.)

Для измерения биологического действия различных видов излучений вводится понятие биологического эквивалента рентгена (бэр). БЭРом называется количество энергии любого вида излучения, поглощенное в живой ткани, биологическое действие которого эквивалентно действию одного рентгена рентгеновских или γ-лучей. (до 1963 года).

Отношение дозы, выраженной в бэрах, к той же дозе, выраженной в радах, называется относительной биологической эффективностью (О.Б.Э.) или коэффициентом качества (К).

1бэр=0,01Дж/кг=1рад. (при К=1 т.е. для рентгеновского и γ-излучения).

Другими словами, коэффициент качества показывает во сколько раз радиационная опасность для данного вида излучения выше, чем в случае рентгеновского или γ-излучения, при одинаковой поглощенной дозе. (Ф.Э.С.)

Для рентгеновского и γ-излучений, а также β-частиц К=1;

Для тепловых нейтронов К=3;

Для быстрых нейтронов К=10;

Для α-частиц и протонов К=10.

Единица эквивалентной дозы в системе СИ – Зиверт (Зв): 1Зв=1Дж/кг(г)=100 бэр.

Между различными дозами существует следующее эквивалентное равенство:

1Зв = 1 Гр = 100 рад = 100 бэр = 88 рентген

Лучевая болезнь.

Лучева́я боле́знь — заболевание, возникающее в результате воздействия различных видов ионизирующих излучений и зависящая от вида поражающего излучения и его дозы.

У человека лучевая болезнь может быть обусловлена внешним облучением и внутренним — при попадании радиоактивных веществ в организм с вдыхаемым воздухом, через желудочно-кишечный тракт или через кожу и слизистые оболочки, а также в результате инъекции.

Общие клинические проявления лучевой болезни зависят, главным образом, от полученной суммарной дозы радиации. Дозы до 1 Гр (100 рад) вызывают относительно лёгкие изменения. Дозы свыше 1 Гр вызывают костно-мозговую или кишечную формы лучевой болезни как следствие поражения органов кроветворения. Дозы однократного облучения свыше 10 Гр считаются абсолютно смертельными.

Хроническая лучевая болезнь развивается в результате длительного непрерывного облучения при суммарной дозе около 1 Гр. Особенность ХЛБ состоит в том, что сохраняется возможность морфологического восстановления организма.

Внутренняя хроническая лучевая болезнь. Так, цезий и полоний откладываются преимущественно в печени, приводя к циррозу; стронций, радий и плутоний – в костной системе, что приводит к подавлению костного мозга и благоприятствует развитию лейкозов.

Острая лучевая болезнь наступает вследствие однократного облучения и по тяжести делится на следующие степени в зависимости от дозы:

I степень 1÷2 Гр (проявляется через 14—21 день)

II степень 2÷5 Гр (через 4—5 дней)

III степень 5÷10 Гр (после 10—12 часов)

IV степень >10 Гр (после 30 минут)

Симптомы лучевой болезни.

При 1 степени у большинства спустя пару часов начинается тошнота.

При 2 степени тошнота переходит в рвоту, наступающей спустя 1-3 часа и исчезающей спустя 5-6 часов после облучения.

При 3 степени рвота наступает через полчаса-час после поглощения излучения и может продолжаться 6-12 часов.

При 4 степени первичные симптомы развиваются практически сразу — через полчаса после воздействия лучей. После воздействия радиоактивного излучения возникает лучевое поражение тонкого кишечника— вздувается живот, начинается диарея, увеличивается температура тела, поражаются ткани ЖКТ и печени. Поражение облучением кожного покрова наблюдается в виде ожогов, выпадения волосяного покрова, лучевым дерматитом. Спустя пару суток после воздействия радиоактивного излучения на организм начинается опустошение костного мозга: в периферической крови сильно уменьшается содержание лейкоцитов, тромбоцитов.

Лечение: антибиотики, витамины, переливание крови, пересадка костного мозга от доноров.

Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ) предельно допустимая (безопасная) эквивалентная доза облучения для жителя планеты определена в 35 бэр, при условии её равномерного накопления в течение 70 лет жизни: 0.5 бэр в год.

5. ОСНОВНЫЕ ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ

РЕГИСТРАЦИИ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ.

ДЕТЕКТОРЫ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ.

Детекторами ионизирующих излучений называют приборы, регистрирующие α, β, рентгеновское и γ-излучение, а также потоки протонов, нейтронов и других частиц.

Детекторы могут быть стационарными и переносными( индивидуальными ). В качестве стационарных детекторов ионизирующего излучения рассмотрим камеру Вильсона и пузырьковую камеру.

1. Камера Вильсона.

Камера Вильсона ( Рис. 1 ) основана на том, что ионы, создаваемые в камере пролетающей микрочастицей становятся центрами конденсации для перенасыщенного газа. Поршень служащий дном камеры, быстро выдвигался вниз. Пар в камере становился пересыщенным. Электрически заряженные ионы, имевшиеся в камере, служили при этом центрами конденсации пара, и вокруг них образовывались капельки тумана. Если эти ионы получались от пролета заряженной частицы, то в камере был ясно виден трек.

Рис. 1. Камера Вильсона (упрощенная схема):

1 — стеклянный цилиндр, 2 — поршень, 3 — осветитель, 4 — фотоаппарат.

Объем цилиндра над поршнем заполнен воздухом, насыщенным паром воды (или спирта). При резком опускании поршня воздух в камере охлаждается вследствие быстрого расширения. Пар воды становится пересыщенным, т. е. создаются условия для конденсации пара на ядрах конденсации. В качестве ядер конденсации могут служить продукты ионизации воздуха. Ионы поляризуют молекулы воды и притягивают их к себе, облегчая этим конденсацию. Ядрами конденсации могут служить также частички пыли, но при работе с камерой Вильсона воздух в ней тщательно очищают.

Изобретена шотландским физиком Чарлзом Вильсоном в 1912 году. В 1927 году Вильсон получил за свое изобретение Нобелевскую премию по физике.

2. Пузырьковая камера.

Пузырько́вая ка́мера — прибор для регистрации следов (или треков) быстрых заряженных частиц, действие которого основано на вскипании перегретой жидкости вдоль траектории частицы.

Камера заполнена жидкостью, которая находится в состоянии близком к вскипанию. При резком уменьшении давления жидкость становится перегретой. Если в данном состоянии в камеру попадёт ионизирующая частица, то её траектория будет отмечена цепочкой пузырьков пара и может быть сфотографирована. В качестве рабочей жидкости наиболее часто применяют жидкий водород. Перегрев жидкости достигается за счет быстрого понижения давления до значения, при котором температура жидкости оказывается выше температуры кипения (при текущем давлении). Понижение давления осуществляется перемещением поршня

Пузырьковая камера была изобретена Дональдом Глейзером (США) в 1952 году. За своё открытие Глейзер получил Нобелевскую премию в 1960 году.

Счетчики заряженных частиц.

Одним из достоинств счетчиков заряженных частиц служат их малые габаритно-весовые характеристики( Вес 300 – 400 грамм ). Индивидуальные счетчики заряженных частиц носят название дозиметр. Дози́метр — устройство для измерения дозы ионизирующего излучения, полученной прибором (и тем, кто им пользуется) за некоторый промежуток времени, например, за период нахождения на некоторой территории.

1. Сцинциляционный счетчик.

Испускание света некоторыми веществами при прохождении сквозь них быстрых заряженных частиц называют сцинтилляцией ( люминесценцией ). На регистрации света, испускаемого средой при прохождении через нее частицы, основаны сцинтилляционные счетчики. Сцинтилляционные счетчики появились примерно в 1947. Сцинтилляционный счетчик с ФЭУ схематически изображен на рис. 2.

1 – сцинтилляционное вещество;

2 – фотоэлектронный умножитель (ФЭУ);

3 – усилитель;

4 – регистрирующее устройство.

Рис. 2. СЦИНТИЛЛЯЦИОННЫЙ СЧЕТЧИК

Основан на регистрации вспышек света, возникающих под действием α и β – частиц и γ – квантов в специальном веществе ( сцинтилляторе). Это йодистый калий, йодистый натрий, вазелиновое масло с добавками. Вспышки регистрируются фотоумножителем ( ФЭУ ) (2), усиливаются (3) и регистрируются счетным устройством (4).

2. Счетчик Гейгера-Мюллера (Рис. 3).

Рис.3 . Устройство счетчика Гейгера-Мюллера.

1- катод в виде металлического цилиндра,

2- анод в виде металлической нити.

Два металлических электрода помещены в газонаполненный баллон. Между катодом и анодом прикладывается напряжение U порядка 200-1000 В. Заряженная частица, попав в объём счётчика, за счет ударной ионизации, образует некоторое кол-во электрон-ионных пар; электроны и ионы начинают двигаться к соответствующим электродам. Если напряжённость электрич. поля достаточно велика, электроны соударяясь с молекулами газа, ионизуют молекулы. В результате в газе развиваются электронно-ионные лавины, к-рые регистрируются на выходе счетчика как токи. Регистрирующее устройство может показывать мощность излучения, дозу облучения за период эспозиции. Для активации внимания на пребывании в радиоактивной зоне в счетчике предусмотрена акустическая сигнализация в виде щелчков пропорционально мощности радиоактивного заражения.

Мария Склодовская-Кюри умерла от рака крови, а её могила до сих пор радиоактивна – реагирует на счетчики радиоактивного излучения.

Поиск по сайту: