Поглинена доза радіації. Допустимі дози опромінення для людини. Симптоматика променевої хвороби

Вплив випромінювань на живі організми характеризується дозою випромінювання.

Експозиційна доза Х іонізуючого випромінювання - сумарний заряд, що утворився за рахунок випромінювання 1 см 3 повітря за деякий час t.

Вимірюється в кулонахна кілограм (Кл/кг), позасистемна одиниця - рентген (Р).

При дозі 1 Рв 1 см 3за нормальних умов утворюється 2,08 . 109 пар іонів, що відповідає 2,58 . 10 -4 Кл/кг. При цьому в 1 см 3повітря за рахунок іонізації поглинається енергія, що дорівнює 1,1. 10 -8 Дж, тобто. 8,5 мДж/кг.

Поглинена доза випромінювання Д п. - фізична величина, що дорівнює відношенню поглиненої енергії W п до маси M п речовини, що опромінюється. Величини поглиненої дози визначаються за допомогою виразу

Д п = W п / M п.

У системі СІ одиницею поглиненої дози є Ґрей. Ця одиниця названа честь англійського фізика А. Грея. Таку дозу отримує тіло масою 1 кгякщо воно поглинуло енергію в 1 Дж.

До 1980 р. як одиниця поглиненої дози застосовувалися: рад і рентген. Це позасистемні одиниці.

Радий - від англ. поглинена доза випромінювання.

1 радий= 10 -2 Дж/кг = 10 -2 Гр.

1 Грей (Гр) = 100 рад » 110 Р (для гамма-випромінювання).

Одиниця "Рентген" досить часто використовується і зараз; можливо, це просто данина традиції. За визначенням доза в 1 Рвідповідає такому випромінюванню, при якому 1 см 3повітря за н.у. ( Р 0=760 мм. рт. ст, Т = 273 До) утворюється певна кількість пар іонів (N » 2,1 · 10 9), так що їх сумарний заряд дорівнює 3,3 · 10 -10 Кл. Зрозумілий сенс даного визначення: знаючи струм і час розрядки, можна досвідченим шляхом визначити сумарний заряд іонізації та кількість пар іонів, що виникли внаслідок опромінення.

N іон = Q заг/е.

Для цих умов (н.у.) знайдемо величину поглиненої дози:

Д п = W п / M п= 112,5 · 10 -10 / 0,128 · 10 -5 = 8,7 · 10 -3 Дж/кг.

Таким чином, доза один рентген відповідає поглиненій дозі 8,7·10 -3 Дж/кгабо 8,7 · 10 мГр.

1 Р = 8,7 · 10 -3 Дж / кг = 8,7 мГр.

Доза 1 Р створюється променями, що випускаються 1 грамом радію, на відстані 1 м від джерела протягом 1 години.

Потужність поглиненої дози Д I П. - фізична величина, що характеризує величину енергії, що поглинається одиницею маси будь-якого фізичного тіла в одиницю часу:

D 1 п = Д П / t = W П / M Пп t.

Величину фонового випромінювання нам зазвичай повідомляють мікрорентген/годину, наприклад 15 мкР/год. Ця величина має розмірність потужності поглиненої дози, але вона виражена не в одиницях системи СІ.

Еквівалентна доза H екв. - величина, яка характеризує поглинену дозу живого організму. Вона дорівнює поглиненій дозі, помноженій на коефіцієнт, що відображає здатність даного виду випромінювання ушкоджувати тканини організму:

H екв. = КК × D П,

де КК – середній коефіцієнт якості іонізуючого випромінювання у цьому елементі обсягу біологічної тканини (табл. 22.1).

Таблиця 22.1.

Слід зазначити, що еквівалентна доза H еквхарактеризує середнє значення поглиненої дози живим організмом, хоча одні й ті самі тканини (кістки, м'язи, мозок та ін) для різних людей і за різних умов поглинатимуть різну енергію.

У системі СІ одиницею еквівалентної дози є Зіверт (1 Зв), названої так на честь шведського вченого – радіолога Р.Зіверта. Насправді часто використовується позасистемна одиниця еквівалентної дози – бер (біологічний еквівалент рентгена).

1 бер= 0,01 Дж/кг.

На практиці використовуються дольні одиниці: мілібер (1 мбер = 10 -3 бер); мікробер (1 мкбер= 10 -6 бер); нанобер (1 нбер = 10 -9 бер).

Існує інше визначення поняття бер.

Бер - це кількість енергії, поглинена живим організмом при опроміненні будь-яким видом іонізуючої радіації і викликає такий же біологічний ефект, як і поглинена доза в 1 рад рентгенівського або g-випромінювання з енергією 200 кеВ.

Співвідношення між названими одиницями (1 Зв, 1 бер, 1 Р) таке:

1 Зв = 100 бер» 110 Р(Для гамма-випромінювання).

У міру віддалення від точкового джерела доза зменшується пропорційно квадрату відстані (~ 1 / r 2).

Поглинена доза

D п = D 1 ет · t обл / r 2. [D 1 ет] = 1 Р· 1м 2 /година,

де D 1ет – потужність точкового джерела; t обл - час опромінення, год; r – відстань від джерела, м.

Активність точкового випромінювача та потужність дози пов'язані співвідношенням:

Р = До g ,

де До g- іонізаційна постійна, r- Відстань від джерела випромінювання, d- товщина захисного екрана; - коефіцієнт поглинання випромінювання в матеріалі екрану.

Іонізаційна постійна До gкоефіцієнт поглинання екрана складним чином залежать від виду і енергії випромінювання. Для гамма-квантів з енергією близько 1 МеВвідношення коефіцієнта поглинання до густини матеріалу для багатьох матеріалів (вода, алюміній, залізо, мідь, свинець, бетон, цегла) близьке до величини 7 . 10 -3 м 2 /кг.

Природний фон радіації (космічні промені; радіоактивність навколишнього середовища та людського тіла) становить за рік дозу випромінювання близько Гр на людину. Міжнародна комісія з радіаційного захисту встановила для осіб, які працюють із випромінюванням, гранично допустиму за рік дозу 0,05 грн. Доза випромінювання в 3-10 Гр, отримана за короткий час, смертельна.

При роботі з будь-яким джерелом радіації (радіоактивні ізотопи, реактори та ін.) необхідно вживати заходів щодо радіаційного захисту всіх людей, які можуть потрапити до зони дії випромінювання.

Найпростіший метод захисту – це видалення персоналу від джерела випромінювання на досить велику відстань. Навіть без урахування поглинання в повітрі інтенсивність радіації зменшується пропорційно квадрату відстані від джерела. Тому ампули із радіоактивними препаратами не слід брати руками. Треба користуватись спеціальними щипцями з довгою ручкою.

У тих випадках, коли видалення від джерела випромінювання на досить велику відстань неможливе, використовують для захисту від випромінювання перешкоди з матеріалів, що поглинають.

Найбільш складний захист від g-променів і нейтронів через їхню велику проникаючу здатність. Найкращим поглиначем g-променів є свинець. Повільні нейтрони добре поглинаються бором та кадмієм. Швидкі нейтрони попередньо уповільнюються за допомогою графіту.

Фону о 15 мкР/годвідповідає потужність дози 36,2 · 10 -12 Гр/с(або 4,16 · 10 -9 Р/с). За такої потужності дози людина за один рік, за умови, що іонізація тканин відбувається також як іонізація повітря, отримає дозу радіації 1,1 мГр(або 0,13 Р). Така доза радіації дуже мала і безпечна для людини. Але ще треба мати на увазі, що радіація може накопичуватися будівельними матеріалами, які використовуються при будівництві житлових і промислових будівель. Вплив випромінювання від конструкційних матеріалів може бути істотнішим, ніж від фону зовнішнього повітря.

Знаючи загальну еквівалентну дозу, можна знайти еквівалентну поглинену дозу окремих органів ( H орг, i = К рр × Д екв) та оцінити ймовірність їх променевого ураження. У той же час при використанні променевої терапії в медицині дуже важливо знати та встановити значення потужності джерела випромінювання та час експозиції таким чином, щоб еквівалентна поглинена доза для даного органу (наприклад, для легень) не виходила за межі допустимої дози.

Людський організм поглинає енергію іонізуючих випромінювань, причому від кількості поглиненої енергії залежить ступінь променевих уражень. Для характеристики поглиненої енергії іонізуючого випромінювання одиницею маси речовини використовують поняття поглинена доза.

Поглинена доза – це кількість енергії іонізуючого випромінювання, поглинена опромінюваним тілом (тканинами організму) та розрахованою на одиницю маси цієї речовини. Одиниця поглиненої дози у Міжнародній системі одиниць (СІ) – грей (Гр).

1 Гр = 1 Дж/кг

Для оцінки використовують і позасистемну одиницю – Рад. Радий – утворено від англійського «radiationabsorbeddoze» – поглинена доза випромінювання. Це таке випромінювання, коли кожен кілограм маси речовини (скажімо, людського тіла) поглинає 0.01 Дж енергії (або 1 г маси поглинає 100 ерг).

1 Рад = 0.01 Дж/кг 1 Гр = 100 Рад

Експозиційна доза

Для оцінки радіаційної обстановки на місцевості, у робочому чи житловому приміщеннях, обумовленої впливом рентгенівського чи гамма-випромінювання, використовують експозиційну дозу опромінення. У системі СІ одиниця експозиційної дози – кулон на кілограм (1 Кл/кг).

Насправді частіше використовують позасистемну одиницю – рентген (Р). 1 рентген - доза рентгенівських (або гамма) променів, при якій в 1 см 3 повітря утворюється 2.08 х 10 9 пар іонів (або в 1 г повітря - 1.61 х 10 12 пар іонів).

1 Р = 2.58 х 10 -3 Кл/кг

Поглиненій дозі 1 Рад відповідає експозиційна доза, приблизно рівна 1 рентгену: 1 Рад = 1 Р

Еквівалентна доза

При опроміненні живих організмів виникають різні біологічні ефекти, різниця між якими за однієї і тієї ж поглиненої дозі пояснюється різними видами опромінення.

Для порівняння біологічних ефектів, що викликаються будь-якими іонізуючими випромінюваннями, з ефектами від рентгенівського та гамма-випромінювання, вводиться поняття про еквівалентної дози. У системі СІ одиниця еквівалентної дози - зіверт (Зв). 1 Зв = 1 Дж/кг

Існує також позасистемна одиниця еквівалентної дози іонізуючого випромінювання – бер (біологічний еквівалент рентгену). 1 бер - доза будь-якого випромінювання, яка справляє таку ж біологічну дію, як рентгенівське або гамма-випромінювання в 1 рентген.

1 бер = 1 Р 1 Зв = 100 бер

Коефіцієнт, що показує, у скільки разів вид випромінювання, що оцінюється, біологічно небезпечніший, ніж рентгенівське або гамма-випромінювання при однаковій поглиненій дозі, називається коефіцієнтом якості випромінювання (К).

Для рентгенівського та гамма-випромінювання К=1.

1 Рад х К = 1 бер 1 Гр х К = 1 Зв

За інших рівних умов доза іонізуючого випромінювання тим більше, що більше час опромінення, тобто. доза накопичується згодом. Доза, віднесена до одиниці часу, називається потужністю дози. Якщо говоримо, що потужність експозиційної дози гамма-випромінювання становить 1 Р/ч, це означає, що з 1 годину опромінення людина отримає дозу, рівну 1 Р.

Активність радіоактивного джерела (Радіонукліда) - це фізична величина, що характеризує число радіоактивних розпадів в одиницю часу. Чим більше радіоактивних перетворень відбувається в одиницю часу, тим вища активність. У системі Сі за одиницю активності прийнято беккерель (Бк) - кількість радіоактивної речовини, в якій відбувається 1 розпад за 1 секунду.

Інша одиниця радіоактивності – кюрі. 1 кюрі – активність такої кількості радіоактивної речовини, в якій відбувається 3.7 х 10 10 розпадів на секунду.

Час, протягом якого кількість атомів даної радіоактивної речовини зменшується внаслідок розпаду вдвічі називається періодом напіврозпаду . Період напіврозпаду може змінюватись у широких межах: для урану-238 (U) – 4.47 млр. років; урану-234 - 245 тис. років; радію-226 (Ra) – 1600 років; йоду-131 (J) – 8 діб; радону-222 (Rn) - 3.823 діб; полонія-214 (Po) - 0.000164 сек.

Серед довгоживущих ізотопів, викинутих в атмосферу внаслідок вибуху АЕС у Чорнобилі, є стронцій-90 та цезій-137, періоди напіврозпаду яких близько 30 років, тому зона Чорнобильської АЕС ще багато десятиліть буде непридатною для нормального життя.

КОЕФІЦІЄНТИ РАДІАЦІЙНОГО РИЗИКУ

Слід враховувати, що одні частини тіла (органи, тканини) більш чутливі, ніж інші: наприклад, при однаковій еквівалентній дозі опромінення, виникнення раку в легенях ймовірніше, ніж у щитовидній залозі, а опромінення статевих залоз особливо небезпечне через ризик генетичних пошкоджень. Тому дози опромінення органів та тканин слід враховувати з різними коефіцієнтами. Приймаючи коефіцієнт радіаційного ризику всього організму загалом за одиницю, для різних тканин та органів коефіцієнти радіаційного ризику будуть такі:

0.03 – кісткова тканина; 0.03 – щитовидна залоза;

0.12 – легені; 0.12 – червоний кістковий мозок;

0.15 – молочна залоза; 0.25 - яєчники або насінники;

0.30 – інші тканини.

ДОЗИ опромінювання, які отримували людиною

З іонізуючими випромінюваннями населення у будь-якому регіоні земної кулі зустрічається щодня. Це, перш за все, так зване радіаційне тло Землі, яке складається з:

космічного випромінювання, що надходить Землю з Космосу;

випромінювання від ґрунтових, будівельних матеріалах, повітрі та воді природних радіоактивних елементів;

випромінювання від природних радіоактивних речовин, які з їжею та водою потрапляють усередину організму, фіксуються тканинами та зберігаються в тілі людини.

Крім того, людина зустрічається зі штучними джерелами випромінювання, включаючи радіоактивні нукліди (радіонукліди), створені руками людини та застосовувані у народному господарстві.

У середньому доза опромінення від усіх природних джерел іонізуючого випромінювання становить близько 200 мР на рік, хоча це значення може коливатися в різних регіонах земної кулі від 50 до 1000 мР/рік і більше (табл. 1). Доза, яка отримується в результаті космічного випромінювання, залежить від висоти над рівнем моря; що вище над рівнем моря, то більше вписувалося річна доза.

Таблиця 1

Природні джерела іонізуючого випромінювання

Джерела	Середня річна доза	Внесок у дозу,

1. Космос (випромінювання лише на рівні моря)
2. Земля (грунт, вода, будматеріали)
3. Радіоактивні елементи, що містяться в тканинах тіла людини (К, С та ін.)
4. Інші джерела
Середня сумарна річна доза

Штучні джерела іонізуючого випромінювання (табл. 2):

медичне діагностичне та лікувальне обладнання;

люди, які постійно користуються літаком, додатково піддаються незначному опроміненню;

атомні та теплові електростанції (доза залежить від близькості їх розташування);

фосфорні добрива;

Будівлі з каменю, цегли, бетону, дерева – погана вентиляція в приміщеннях може збільшити дозу опромінення, зумовлену вдиханням радіоактивного газу радону, що утворюється при природному розпаді радію, що міститься у багатьох гірських породах та будматеріалах, а також у ґрунті. Радон – невидимий, не має смаку і запаху важкий газ (важчий за повітря в 7.5 разів) та ін.

Кожен житель Землі протягом усього свого життя щорічно опромінюється дозою в середньому 250-400 мбер.

Вважається, що безпечно для людини набрати за все життя дозу опромінення, що не перевищує 35 бер. При дозах опромінення в 10 бер немає будь-яких змін у органах і тканинах організму людини. При одноразовому опроміненні дозою 25-75 Бер клінічно визначаються короткочасні незначні зміни складу крові.

При опроміненні дозою понад 100 бер спостерігається розвиток променевої хвороби:

100 - 200 бер - Iступінь (легка);

200 - 400 бер - IIступінь (середня);

400 - 600 бер - IIIступінь (важка);

більше 600 бер - IVступінь (вкрай важка).

Рентгенологічним видам обстеження в медицині, як і раніше, відводиться провідна роль. Іноді без даних неможливо підтвердити чи встановити правильний діагноз. З кожним роком методики та рентгенотехніка удосконалюються, ускладнюються, стають безпечнішими, проте шкода від випромінювання залишається. Мінімізація негативного впливу діагностичного опромінення є пріоритетним завданням рентгенології.

Наше завдання – на доступному для будь-якої людини рівні розібратися в існуючих цифрах доз випромінювання, одиницях їх вимірювання та точності. Також, торкнемося теми реальності можливих проблем зі здоров'ям, які можуть спричинити цей вид медичної діагностики.

Рекомендуємо прочитати:

Що таке рентгенівське випромінювання

Рентгенівське випромінювання є потік електромагнітних хвиль з довжиною, що знаходиться в діапазоні між ультрафіолетовим і гамма-випромінюванням. Кожен вид хвиль має свій специфічний вплив на організм людини.

За своєю суттю рентгенівське випромінювання є іонізуючим. Воно має високу проникаючу здатність. Енергія його становить небезпеку для людини. Шкідливість випромінювання тим вища, що більша отримувана доза.

Про шкоду впливу рентгенівського випромінювання на організм людини

Проходячи через тканини тіла людини, рентгенівські промені іонізують їх, змінюючи структуру молекул, атомів, простою мовою – «заряджають» їх. Наслідки отриманого опромінення можуть проявитися як захворювань у самої людини (соматичні ускладнення), чи його потомства (генетичні хвороби).

Кожен орган і тканина по-різному схильні до впливу випромінювання. Тому створено коефіцієнти радіаційного ризику, ознайомитися з якими можна на картинці. Чим більше значення коефіцієнта, тим вище сприйнятливість тканини до дії радіації, отже, і небезпека отримання ускладнення.

Найбільш схильні до впливу радіації кровотворні органи – червоний кістковий мозок.

Найчастіше ускладнення, що у відповідь опромінення, – патології крові.

У людини виникають:

оборотні зміни складу крові після незначних величин опромінення;
лейкемія – зменшення кількості лейкоцитів та зміна їх структури, що призводить до збоїв діяльності організму, його вразливості, зниження імунітету;
тромбоцитопенія – зменшення вмісту тромбоцитів, клітин крові, відповідальних за згортання. Цей патологічний процес може спричинити кровотечі. Стан посилюється пошкодженням стінок судин;
гемолітичні незворотні зміни у складі крові (розпад еритроцитів та гемоглобіну), внаслідок впливу потужних доз радіації;
еритроцитопенія – зниження вмісту еритроцитів (червоних кров'яних клітин), що викликає процес гіпоксії (кисневого голодування) у тканинах.

Другієпатологиі:

розвиток злоякісних захворювань;
передчасне старіння;
пошкодження кришталика ока з розвитком катаракти.

Важливо: Небезпечним рентгенівське випромінювання стає у разі інтенсивності та тривалості впливу Медична апаратура застосовує низькоенергетичне опромінення малої тривалості, тому при застосуванні вважається відносно нешкідливою, навіть якщо обстеження доводиться повторювати багаторазово.

Одноразове опромінення, яке отримує пацієнт при звичайній рентгенографії, збільшує ризик розвитку злоякісного процесу в майбутньому приблизно на 0,001%.

Зверніть увагу: на відміну від впливу радіоактивних речовин, шкідлива дія променів припиняється відразу після вимкнення апарату.

Промені не можуть накопичуватися та утворювати радіоактивні речовини, які потім будуть самостійними джерелами випромінювання. Тому після рентгену не слід вживати жодних заходів для виведення радіації з організму.

В яких одиницях вимірюються дози одержаної радіації

Людині, далекій від медицини та рентгенології, важко розібратися в різноманітті специфічної термінології, цифрах доз та одиницях, в яких вони вимірюються. Спробуймо привести інформацію до зрозумілого мінімуму.

Отже, в чому вимірюється доза рентгенівського випромінювання? Одиниць виміру радіації багато. Ми не будемо докладно розбирати все. Беккерель, кюрі, рад, грей, бер – ось перелік основних величин радіації. Застосовуються вони в різних системах вимірювання та галузях радіології. Зупинимося лише на практично значних у рентгендіагностиці.

Нас більше цікавитимуть рентген та зіверт.

Характеристика рівня проникаючої радіації, що випромінюється рентгенівським апаратом, вимірюється в одиниці під назвою «рентген» (Р).

Щоб оцінити дію радіації на людину, запроваджено поняття еквівалентної поглиненої дози (ЕПД).Крім ЕПД існують інші види доз – всі вони представлені в таблиці.

Еквівалентна поглинена доза (на малюнку – Ефективна еквівалентна доза) є кількісною величиною енергії, яку поглинає організм, але при цьому враховується біологічна реакція тканин тіла на випромінювання. Вимірюється вона у зівертах (Зв).

Зіверт приблизно можна порівняти з величиною 100 рентген.

Природний фон опромінення та дози, що видаються медичною рентгенапаратурою, набагато нижчі від цих значень, тому для їх вимірювання використовуються величини тисячної частки (мілі) або однієї мільйонної частки (мікро) Зіверта та Рентгена.

У цифрах це виглядає так:

1 зіверт (Зв) = 1000 мілізіверт (мЗв) = 1000000 мікрозіверт (мкЗв)
1 рентген (Р) = 1000 мілірентген (мР) = 1000000 мілірентген (мкР)

Щоб оцінити кількісну частину випромінювання, одержуваного за одиницю часу (годину, хвилину, секунду), використовують поняття – потужність дози,що вимірюється в Зв/год (зіверт-годину), мкзв/год (мікрозиверт-год), Р/год (рентген-година), мкр/год (мікрорентген-година). Аналогічно – у хвилинах та секундах.

Можна ще простіше:

загальне випромінювання вимірюється у рентгенах;
доза, що отримується людиною – у зівертах.

Дози опромінення, отримані в зівертах, накопичуються протягом усього життя. Тепер спробуємо з'ясувати, скільки ж отримує людина цих самих зівертів.

Природний радіаційний фон

Рівень природної радіації скрізь свій залежить він від наступних факторів:

висоти над рівнем моря (що вище, тим жорсткіше тло);
геологічної структури місцевості (ґрунт, вода, гірські породи);
зовнішніх причин - матеріалу будівлі, наявності ряду підприємств, що дають додаткове променеве навантаження.

Зверніть увагу:найбільш прийнятним вважається фон, при якому рівень радіації не перевищує 0,2 мкЗв/год (мікрозиверт-година), або 20 мкР/год (мікрорентген-година)

Верхньою межею норми вважається величина до 0,5 мкЗв/год = 50 мкР/год.

Протягом кількох годин опромінення допускається доза до 10 мкЗв/год = 1мР/год.

Усі види рентгенологічних досліджень вписуються в безпечні нормативи променевих навантажень, що вимірюються у мЗв (мілізівертах).

Допустимі дози опромінення для людини, накопичені за життя, не повинні виходити за межі 100-700 мЗв. Фактичні значення опромінення людей, які проживають у високогір'ї, можуть бути вищими.

У середньому протягом року людина отримує дозу рівну 2-3 мЗв.

Вона підсумовується з таких складових:

радіація сонця та космічних випромінювань: 0,3 мЗв – 0,9 мЗв;
ґрунтово-ландшафтне тло: 0,25 – 0,6 мЗв;
випромінювання житлових матеріалів та будівель: 0,3 мЗв та вище;
повітря: 0,2 - 2 мЗв;
їжа: від 0,02 мЗв;
вода: від 0,01 – 0,1 мЗв:

Крім зовнішньої дози радіації, в організмі людини накопичуються і власні відкладення радіонуклідних сполук. Вони також є джерелом іонізуючих випромінювань. Наприклад, у кістках цей рівень може досягати значень від 0,1 до 0,5 мЗв.

Крім того, відбувається опромінення калієм-40, що накопичується в організмі. І це значення досягає 0,1 - 0,2 мЗв.

Зверніть увагу: для вимірювання радіаційного фону можна користуватися звичайним дозиметром, наприклад РАДЕКС РД1706, який дає показання в зівертах.

Вимушені діагностичні дози рентгенопромінення

Розмір еквівалентної поглиненої дози при кожному рентгенобстеженні може істотно відрізнятися залежно від виду обстеження. Доза опромінення також залежить від року випуску медичної апаратури, робочого навантаження на нього.

Важливо: сучасна рентгеноапаратура дає випромінювання в десятки разів нижчі, ніж попередня. Можна сказати так: новітня цифрова рентгенотехніка безпечна для людини.

Але все ж таки спробуємо навести усереднені цифри доз, які може отримувати пацієнт. Звернімо увагу на відмінність даних, що видаються цифровою та звичайною рентгеноапаратурою:

цифрова флюорографія: 0,03-0,06 мЗв, (найсучасніші цифрові апарати дають випромінювання в дозі від 0,002 мЗв, що в 10 разів нижче їх попередників);
плівкова флюорографія: 0,15-0,25 мЗв, (старі флюорографи: 0,6-0,8 мЗв);
рентгенографія органів грудної порожнини: 0,15-0,4 мЗв.;
дентальна (зубна) цифрова рентгенографія: 0,015-0,03 мЗв., Звичайна: 0,1-0,3 мЗВ.

У всіх випадках мова йде про один знімок. Дослідження у додаткових проекціях збільшують дозу пропорційно до кратності їх проведення.

Рентгеноскопічний метод (передбачає не фотографування області тіла, а візуальний огляд рентгенологом на екрані монітора) дає значно менше випромінювання за одиницю часу, але сумарна доза може бути вищою через тривалість процедури. Так, за 15 хвилин рентгеноскопії органів грудної клітки загальна доза отриманого опромінення може становити від 2 до 3,5 мЗв.

Діагностика шлунково-кишкового тракту - від 2 до 6 мЗв.

Комп'ютерна томографія застосовує дози від 1-2 до 6-11 мЗв, залежно від досліджуваних органів. Чим сучаснішим є рентгеноапарат, тим нижчі він дає дози.

Окремо відзначимо радіонуклідні методи діагностики. Одна процедура, що базується на радіофармпрепараті, дає сумарну дозу від 2 до 5 мЗв.

Порівняння ефективних доз радіації, отриманих під час діагностичних видів досліджень, що найчастіше використовуються в медицині, і доз, щодня одержуються людиною з навколишнього середовища, представлено в таблиці.

Процедура	Ефективна доза опромінення	Порівняно з природним опроміненням, отриманим за вказаний проміжок часу
Рентгенографія грудної клітки	0,1 мЗв	10 днів
Флюорографія грудної клітки	0,3 мЗв	30 днів
Комп'ютерна томографія органів черевної порожнини та тазу	10 мЗв	3 роки
Комп'ютерна томографія всього тіла	10 мЗв	3 роки
Внутрішньовенна пієлографія	3 мЗв	1 рік
Рентгенографія шлунка та тонкого кишечника	8 мЗв	3 роки
Рентгенографія товстого кишечника	6 мЗв	2 роки
Рентгенографія хребта	1,5 мЗв	6 місяців
Рентгенографія кісток рук чи ніг	0,001 мЗв	менше 1 дня
Комп'ютерна томографія – голова	2 мЗв	8 місяців
Комп'ютерна томографія – хребет	6 мЗв	2 роки
Мієлографія	4 мЗв	16 місяців
Комп'ютерна томографія – органи грудної клітки	7 мЗв	2 роки
Мікційна цистоуретрографія	5-10років: 1,6 мЗв Грудна дитина: 0,8 мЗв	6 місяців 3 місяці
Комп'ютерна томографія – череп та навколоносові пазухи	0,6 мЗв	2 місяці
Денситометрія кісток (визначення густини)	0,001 мЗв	менше 1 дня
Галактографія	0,7 мЗв	3 місяці
Гістеросальпінгографія	1 мЗв	4 місяці
Мамографія	0,7 мЗв	3 місяці

Важливо:Магнітно-резонансна томографія не використовує рентгенівське опромінення. При цьому виді дослідження на діагностовану область спрямовується електромагнітний імпульс, що збуджує атоми водню тканин, потім вимірюється відгук, що викликає, у сформованому магнітному полі з рівнем високої напруженості.Деякі люди помилково відносять цей метод до рентгенівських.

(російське позначення: Гр; міжнародне: Gy). Використана раніше позасистемна одиниця радий дорівнює 0,01 Гр.

Не відображає біологічний ефект опромінення (див. еквівалентна доза).

Енциклопедичний YouTube

1 / 2

Детальніше про радіацію

Більше про Radiation

Субтитри

Вітаю. У цьому випуску каналу TranslatorsCafe.com ми поговоримо про іонізуюче випромінювання або радіацію. Ми розглянемо джерела випромінювання, методи його виміру, вплив радіації на живі організми. Більш детально ми поговоримо про такі параметри радіації, як потужність поглиненої дози, а також про еквівалентну та ефективну дозу іонізуючого випромінювання. У радіації безліч застосувань – від виробництва електроенергії до лікування хворих на рак. У цьому відеосюжеті ми обговоримо, як радіація впливає на тканини та клітини людей, тварин та біоматеріалу, приділяючи особливу увагу тому, як швидко та наскільки сильно відбувається ураження опромінених клітин та тканин. Випромінювання - природне явище, яке проявляється в тому, що електромагнітні хвилі або елементарні частинки з високою кінетичною енергією рухаються всередині середовища. І тут середовище може бути або матерією, або вакуумом. Випромінювання - навколо нас, і наше життя без нього немислиме, тому що виживання людини та інших тварин без випромінювання неможливе. Без випромінювання Землі немає таких необхідних життя природних явищ як світло і тепло. Не було б ні мобільних телефонів, ні Інтернету. У цьому відеосюжеті ми обговоримо особливий тип випромінювання, іонізуюче випромінювання або радіацію, що оточує нас скрізь. Іонізуюче випромінювання володіє енергією, достатньою для відриву електронів від атомів і молекул, тобто для іонізації речовини, що опромінюється. Іонізуюче випромінювання серед може виникнути завдяки або природним, або штучним процесам. Природні джерела випромінювання включають сонячне та космічне випромінювання, деякі мінерали, наприклад, граніт, а також випромінювання деяких радіоактивних матеріалів, таких як уран та навіть звичайні банани, що містять радіоактивний ізотоп калію. Радіоактивну сировину добувають у глибині земних надр і використовують у медицині та промисловості. Іноді радіоактивні матеріали потрапляють у навколишнє середовище внаслідок аварій на виробництві та галузях, де використовують радіоактивну сировину. Найчастіше це відбувається через недотримання правил безпеки зберігання радіоактивних матеріалів і роботи з ними або через відсутність таких правил. Варто зауважити, що донедавна радіоактивні матеріали не вважалися небезпечними для здоров'я. Навіть навпаки, їх використовували як цілющі препарати, а також вони цінувалися за їхнє гарне свічення. Уранове скло – приклад радіоактивного матеріалу, що використовується в декоративних цілях. Це скло світиться флуоресцентним зеленим світлом завдяки додаванню до його складу оксиду урану. Відсоток вмісту урану в цьому склі відносно малий і кількість радіації, що їм виділяється, невелика, тому уранове скло вважають відносно безпечним для здоров'я. З нього навіть виготовляли склянки, тарілки та інший посуд. Уранове скло цінується за його незвичайне свічення. Сонце випромінює ультрафіолет, тому уранове скло світиться і в сонячному світлі, хоча це свічення набагато більш виражене під лампами ультрафіолетового світла. При випромінюванні поглинаються фотони з більш високою енергією (ультрафіолет) та випромінюються фотони з нижчою енергією (зелений колір). Як ви переконалися, ці намисто можна використовувати для перевірки дозиметрів. Пакетик із намистом можна купити на eBay.com за пару доларів. Спочатку розглянемо деякі визначення. Існує безліч способів вимірювати радіацію, залежно від того, що ми хочемо дізнатися. Наприклад, можна виміряти загальну кількість радіації у цьому місці; можна знайти кількість радіації, яка порушує роботу біологічних тканин та клітин; чи кількість радіації, поглиненої тілом чи організмом, тощо. Тут ми розглянемо два способи виміру радіації. Загальна кількість радіації в середовищі, що вимірюється за одиницю часу, називають сумарною потужністю дози іонізуючого випромінювання. Кількість радіації, поглинену організмом за одиницю часу, називають потужністю поглиненої дози. Потужність поглиненої дози знаходять, використовуючи інформацію про сумарну потужність дози та параметри предмета, організму, або частини тіла, яка піддається випромінюванню. Ці параметри включають масу, щільність та об'єм. Значення поглиненої та експозиційної дози схожі на матеріали та тканини, які добре поглинають радіацію. Однак не всі матеріали – такі, тому часто поглинена та експозиційна дози радіації відрізняються, оскільки здатність предмета чи тіла поглинати радіацію залежить від матеріалу, з якого вони складаються. Так, наприклад, лист свинцю поглинає гамма-випромінювання значно краще ніж лист алюмінію тієї ж товщини. Нам відомо, що більша доза радіації, звана дозою гострого опромінення, викликає загрозу здоров'ю, і що вище ця доза - то вищий ризик здоров'ю. Нам також відомо, що радіація впливає різні клітини в організмі по-різному. Найбільше страждають від радіації клітини, які зазнають частого поділу, а також неспеціалізовані клітини. Так, наприклад, клітини в зародку, кров'яні клітини, і клітини репродуктивної системи найбільше схильні до негативного впливу радіації. У той же час, шкіра, кістки, і м'язові тканини менш схильні до впливу радіації. Але найменше радіація діє нервові клітини. Тому в деяких випадках загальний руйнівний вплив радіації на клітини, менш схильні до впливу радіації, менший, навіть якщо на них діє більша кількість радіації, ніж на клітини, більш схильні до впливу радіації. Відповідно до теорії радіаційного гормезису малі дози радіації, навпаки, стимулюють захисні механізми в організмі, і в результаті організм стає міцнішим, і менш схильний до захворювань. Необхідно зауважити, що ці дослідження знаходяться на початковій стадії, і поки що невідомо, чи вдасться отримати такі результати за межами лабораторії. Наразі ці експерименти проводять на тваринах і невідомо, чи відбуваються ці процеси в організмі людини. З етичних міркувань важко отримати дозвіл на такі дослідження за участю людей. Поглинена доза - величина відношення енергії іонізуючого випромінювання, поглиненої в даному обсязі речовини, до маси речовини в цьому обсязі. Поглинена доза є основною дозиметричною величиною та вимірюється в джоулях на кілограм. Ця одиниця називається грей. Раніше використовувалася позасистемна одиниця радий. Поглинена доза залежить не тільки від самої радіації, а й від матеріалу, який її поглинає: поглинена доза м'якого рентгенівського випромінювання в кістковій тканині може бути вчетверо більшою за поглинену дозу в повітрі. У той же час у вакуумі поглинена доза дорівнює нулю. Еквівалентна доза, що характеризує біологічний ефект опромінення людського організму іонізуючим випромінюванням, вимірюється у зівертах. Щоб зрозуміти різницю між дозою та потужністю дози, можна провести аналогію з чайником, у який наливають воду з-під крана. Об'єм води в чайнику - це доза, а швидкість наповнення, що залежить від товщини струмка води, - це потужність дози, тобто збільшення дози випромінювання в одиницю часу. Потужність еквівалентної дози вимірюється в зівертах на одиницю часу, наприклад, мікрозивертах на годину або мілізівертах на рік. Радіація переважно не помітна неозброєним оком, тому, щоб визначити наявність радіації, користуються спеціальними вимірювальними приладами. Один із широко використовуваних пристроїв - дозиметр на основі лічильника Гейгера-Мюллера. Лічильник складається з трубки, в якій підраховується кількість радіоактивних частинок, і дисплея, що відображає кількість цих частинок у різних одиницях, найчастіше - як кількість радіації за певний термін часу, наприклад, за годину. Прилади з лічильниками Гейгера часто видають короткі звукові сигнали, наприклад, клацання, кожен із яких означає, що підрахована нова випромінювана частка або кілька частинок. Цей звук можна вимкнути. Деякі дозиметри дозволяють вибрати частоту клацань. Наприклад, можна налаштувати дозиметр, щоб він видавав звук лише після кожної двадцятої порахованої частки або рідше. Крім лічильників Гейгера, в дозиметрах використовують інші датчики, наприклад сцинтиляційні лічильники, які дозволяють краще визначити, який вид радіації на даний момент переважає в навколишньому середовищі. Сцинтиляційні лічильники добре визначають як альфа, так і бета та гама випромінювання. Ці лічильники перетворюють енергію, що виділяється при випромінюванні у світло, який потім перетворюється у фотопомножувачі в електричний сигнал, який і вимірюється. Під час вимірів ці лічильники працюють із більшою поверхнею, ніж лічильники Гейгера, тому виміри проходять ефективніше. У іонізуючого випромінювання дуже висока енергія, і тому воно іонізує атоми та молекули біологічного матеріалу. В результаті від них відокремлюються електрони, що призводить до зміни їхньої структури. Ці зміни викликані тим, що іонізація послаблює чи руйнує хімічні зв'язки між частинками. Це пошкоджує молекули всередині клітин та тканин і порушує їхню роботу. У деяких випадках іонізація сприяє утворенню нових зв'язків. Порушення роботи клітин залежить від того, наскільки радіація пошкодила їхню структуру. У деяких випадках порушення не впливають на роботу клітин. Іноді робота клітин порушена, але пошкодження невеликі та організм поступово відновлює клітини у робочий стан. Подібні порушення нерідко трапляються й у процесі нормальної роботи клітин, у своїй клітини самі повертаються у норму. Тому якщо рівень радіації низький і порушення невеликі, цілком можливо відновлення клітин до їх нормального стану. Якщо ж рівень радіації високий, то клітинах відбуваються незворотні зміни. При незворотних змінах клітини або працюють не так, як повинні, або перестають працювати зовсім і відмирають. Ушкодження радіацією життєво важливих і незамінних клітин та молекул, наприклад молекул ДНК та РНК, білків чи ферментів викликає променеву хворобу. Пошкодження клітин може також викликати мутації, внаслідок яких у дітей пацієнтів, чиї клітини уражені можуть розвинутися генетичні захворювання. Мутації можуть також викликати надмірно швидке розподіл клітин в організмі пацієнтів - що, своєю чергою, збільшує ймовірність захворювання на рак. Сьогодні наші знання про вплив радіації на організм і про те, в яких умовах цей вплив посилюється, обмежені, тому що у розпорядженні дослідників є зовсім небагато матеріалу. Більшість наших знань заснована на дослідженнях історій хвороби жертв атомних бомбардувань Хіросіми та Нагасакі, а також жертв вибуху на Чорнобильській АС. Варто також зазначити, що деякі дослідження впливу радіації на організм, які проводили у 50-х – 70-х роках. минулого століття були неетичні і навіть нелюдські. Зокрема, це дослідження, що проводяться військовими у США та Радянському Союзі. Більшість цих експериментів було проведено на полігонах і в спеціально відведених зонах для випробування ядерної зброї, наприклад, на полігоні в Неваді, США, на радянському ядерному полігоні на Новій Землі, і на Семипалатинському випробувальному полігоні на нинішній території Казахстану. У деяких випадках експерименти проводили під час військових навчань, як, наприклад, під час Тоцьких військових навчань (СРСР, на нинішній території Росії) та під час військових навчань Desert Rock у штаті Невада, США. Під час цих навчань дослідники, якщо їх можна так назвати, вивчали вплив радіації на організм людини після атомних вибухів. З 1946 по 1960-ті експерименти щодо впливу радіації на організм проводили також у деяких американських лікарнях без відома та згоди хворих. Дякую за увагу! Якщо вам сподобалося це відео, будь ласка, не забудьте передплатити наш канал!

1. Дозиметрія. Дози опромінення. Потужність дози.

2. Біологічні ефекти доз опромінення. Граничні дози.

3. Дозиметричні прилади. Детектори іонізуючого випромінювання.

4. Способи захисту від іонізуючого випромінювання.

5. Основні поняття та формули.

6. Завдання.

34.1. Дозиметрія. Дози опромінення. Потужність дози

Необхідність кількісної оцінки дії іонізуючого випромінювання на різні речовини живої та неживої природи призвела до появи дозиметрії.

Дозиметрія - розділ ядерної фізики та вимірювальної техніки, в якому вивчають величини, що характеризують дію іонізуючого випромінювання на речовини, а також методи та прилади для їх виміру.

Процеси взаємодії випромінювання з тканинами протікають по-різному різних типів випромінювань і залежить від виду тканини. Але у всіх випадках відбувається перетворення енергії випромінювання на інші види енергії. В результаті частина енергії випромінювання поглинається речовиною. Поглинена енергія- першопричина всіх наступних процесів, які зрештою призводять до біологічних змін у живому організмі. Кількісно дія іонізуючого випромінювання (незалежно від його природи) оцінюється за енергією, переданою речовині. Для цього використовується спеціальна величина - доза випромінювання(Доза - порція).

Поглинена доза

Поглинена доза(D) - величина, що дорівнює відношенню енергіїΔ Ε, переданої елементу речовини, що опромінюється, до масиΔ m цього елемента:

У СІ одиницею поглиненої дози є грей (Гр),на честь англійського фізика-радіобіолога Луї Гарольда Грея.

1 Гр -це поглинена доза іонізуючого випромінювання будь-якого виду, при якій 1 кг маси речовини поглинається енергія 1 Дж енергії випромінювання.

У практичній дозиметрії зазвичай користуються позасистемною одиницею поглиненої дози. радий(1 радий= 10 -2 Гр).

Еквівалентна доза

Величина поглиненої дозивраховує тільки енергію, передану об'єкту, що опромінюється, але не враховує «якість випромінювання». Концепція якості випромінюванняхарактеризує здатність цього виду випромінювання виробляти різні радіаційні ефекти. Для оцінки якості випромінювання вводять параметр - коефіцієнт якості (quality factor).Він є регламентованою величиною, його значення визначено спеціальними комісіями та включено до міжнародних норм, призначених для контролю над радіаційною небезпекою.

Коефіцієнт якості(К) показує, у скільки разів біологічна дія даного виду випромінювання більша, ніж дія фотонного випромінювання, при однаковій поглиненій дозі.

Коефіцієнт якості- Безрозмірна величина. Його значення для деяких видів випромінювання наведено у табл. 34.1.

Таблиця 34.1.Значення коефіцієнта якості

Еквівалентна доза(Н) дорівнює поглиненій дозі, помноженій на коефіцієнт якості для цього виду випромінювання:

У СІ одиниця еквівалентної дози називається зівертом (Зв) -на честь шведського фахівця в галузі дозиметрії та радіаційної безпеки Рольфа Максиміліана Зіверта. Поряд з зівертомвикористовується та позасистемна одиниця еквівалентної дози - бер(біологічний еквівалент рентгену): 1 бер= 10 -2 зв.

Якщо організм піддається дії декількох видів випромінювання,то їх еквівалентні дози (Н i) підсумовуються:

Ефективна доза

При загальному одноразовому опроміненні організму різні органи і тканини мають різну чутливість до дії радіації. Так, за однакової еквівалентної дозиризик генетичних ушкоджень найімовірніший при опроміненні репродуктивних органів. Ризик виникнення раку легень при впливі α-випромінювання радону в рівних умовах опромінення вищий, ніж ризик виникнення раку шкіри тощо. Тому зрозуміло, що дози опромінення окремих елементів живих систем слід розраховувати з урахуванням їхньої радіочутливості. Для цього використовуються вагові коефіцієнти b T (Т – індекс органу або тканини), наведені в табл. 34.2.

Таблиця 34.2.Значення вагових коефіцієнтів органів та тканин при розрахунку ефективної дози

Закінчення табл. 34.2

Ефективна доза(Н еф) - це величина, яка використовується як міра ризику виникнення віддалених наслідків опромінення всього тіла людини з урахуванням радіочутливості окремих її органів і тканин.

Ефективна дозадорівнює сумі творів еквівалентних доз в органах та тканинах на відповідні їм вагові коефіцієнти:

Підсумовування ведеться за всіма тканинами, перерахованими в табл. 34.2. Ефективні дози, як і еквівалентні, вимірюються в берахі зівертах.

Експозиційна доза

Поглинена та пов'язана з нею еквівалентна дози опромінення характеризують енергетична діярадіоактивного випромінювання. Як характеристика іонізуючої діївипромінювання використовують іншу величину, звану експозиційною дозою.Експозиційна доза є мірою іонізації повітря рентгенівськими та γ-променями.

Експозиційна доза(Х) дорівнює заряду всіх позитивних іонів, що утворюються під дією випромінювання в одиниці маси повітря за нормальних умов.

У СІ одиницею експозиційної дози є кулон на кілограм (Кл/кг). Кулон -це дуже великий заряд. Тому на практиці користуються позасистемною одиницею експозиційної дози, яка називається рентгеном(Р), 1 Р= 2,58 х10 -4 Кл/кг.При експозиційній дозі 1 Рв результаті іонізації в 1 см 3 сухого повітря за нормальних умов утворюється 2,08х10 9 пар іонів.

Зв'язок між поглиненою та експозиційною дозами виражається співвідношенням

де f - деякий переказний коефіцієнт, що залежить від опромінюваної речовини і довжини хвилі випромінювання. Крім того, величина f залежить від одиниць доз, що використовуються. Значення f для одиниць радийі рентгеннаведено у табл. 34.3.

Таблиця 34.3.Значення переказного коефіцієнта з рентгенв радий

У м'яких тканинах f ≈ 1, тому поглинена доза випромінювання в радічисельно дорівнює відповідній експозиційній дозі рентгенів.Це зумовлює зручність використання позасистемних одиниць радийі Р.

Співвідношення між різними дозамивиражаються такими формулами:

Потужність дози

Потужність дози(N) – величина, що визначає дозу, отриману об'єктом за одиницю часу.

При рівномірній дії випромінювання потужність дозидорівнює відношенню дози до часу t, протягом якого діяло іонізуюче випромінювання:

де κγ - гамма-постійна, характерна для даного радіоактивного препарату.

У табл. 34.4 наведено співвідношення між одиницями доз.

Таблиця 34.4.Співвідношення між одиницями доз

34.2. Біологічні ефекти доз опромінення. Граничні дози

Біологічна дія випромінювання з різною еквівалентною дозою вказана у табл. 34.5.

Таблиця 34.5.Біологічна дія разових ефективних доз

Граничні дози

Норми радіаційної безпеки встановлюють граничні дози(ПД) опромінення, дотримання яких забезпечує відсутність біологічних ефектів опромінення, що клінічно виявляються.

Гранична доза- величина річний ефективноюдози техногенного опромінення, яка має перевищуватися за умов нормальної роботи.

Величини граничних доз різні для персоналуі населення.Персонал - це особи, які працюють з техногенними джерелами випромінювання (група А) та перебувають за умовами роботи у сфері їх дії (група Б). Для групи Б всі межі доз встановлені вчетверо меншими, ніж групи А.

Для населення межі доз менше у 10-20 разів, ніж для групи А. Значення ПД наведені у табл. 34.6.

Таблиця 34.6.Основні граничні дози

Природний (природний) радіаційний фонстворюється природними радіоактивними джерелами: космічними променями (0,25 мЗв/рік);радіоактивністю надр (0,52 мЗв/рік);радіоактивністю їжі (0,2 мЗв/рік).

Ефективна доза до 2 мЗв/рік(10-20 мкР/год), одержувана за рахунок природного радіаційного фону,вважається нормальною. Як і при техногенному опроміненні, високим вважається рівень опромінення понад 5 мЗв/рік.

На земній кулі є місця, де природне тло дорівнює 13 мЗв/рік.

34.3. Дозиметричні прилади. Детектори іонізуючого випромінювання

Дозиметри- пристрої для вимірювання дозіонізуючого випромінювання або величин, пов'язаних із дозами. Дозиметр містить у собі детекторвипромінювання та вимірювальний пристрій, який градуйований в одиницях дози або потужності.

Детектори- Пристрої, що реєструють різні види іонізуючого випромінювання. Робота детекторів заснована на використанні тих процесів, які викликають у них частинки, що реєструються. Розрізняють 3 групи детекторів:

1) інтегральні детектори,

2) лічильники,

3) трекові детектори.

Інтегральні детектори

Ці пристрої дають інформацію про повний потік іонізуючого випромінювання.

1. Фотодозиметр.Найпростішим інтегральним детектором є світлонепроникна касета з рентгенівською плівкою. Фотодозиметр - це індивідуальний інтегральний лічильник, яким постачаються особи, що стикаються з випромінюванням. Плівка проявляється через певний проміжок часу. За рівнем її почорніння можна визначити дозу опромінення. Детектори цього дозволяють вимірювати дози від 0,1 до 15 Р.

2. Іонізаційна камера.Це прилад для реєстрації іонізуючих частинок методом вимірювання величини іонізації (числа пар іонів), що виробляється цими частинками газі. Найпростіша іонізаційна камера є двома електродами, поміщеними в заповнений газом об'єм (рис. 34.1).

До електродів додається постійна напруга. Частинки, які потрапляють у простір між електродами, іонізують газ, і ланцюга виникає струм. Сила струму пропорційна числу освічених іонів, тобто. потужності експозиційної дози Електронний інтегруючий пристрій визначає саму дозу Х.

Мал. 34.1.Іонізаційна камера

Лічильники

Ці пристрої призначені для розрахунку кількості частинок іонізуючого випромінювання, що проходять через робочий об'ємабо які потрапляють на робочої поверхні.

1. На малюнку 34.2 представлено схему газорозрядного лічильника Гейгера-Мюллера,принцип дії якого ґрунтується на утворенні електричного імпульсного розряду в газонаповненій камері при попаданні окремої іонізуючої частинки.

Мал. 34.2.Схема лічильника Гейгера-Мюллера

Лічильник є скляною трубкою з напиленим на її бічну поверхню шаром металу (катод). Усередині трубки пропущено тонкий дріт (анод). Тиск газу всередині трубки становить 100-200 мм рт. Між катодом і анодом створюється висока напруга сотень вольт. При попаданні в лічильник іонізуючої частки газі утворюються вільні електрони, які рухаються до анода. Поблизу тонкої нитки анода напруга поля велика. Електрони поблизу нитки пришвидшуються настільки, що починають іонізувати газ. В результаті виникає розряд і ланцюгом протікає струм. Самостійний розряд треба погасити, інакше лічильник не відреагує на наступну частинку. На включеному в ланцюг високоомному опорі R відбувається значне падіння напруги. Напруга на лічильнику зменшується, і розряд припиняється. Також до складу газу вводиться речовина, що відповідає найшвидшому гасіння розряду.

2. Удосконаленим варіантом лічильника Гейгера-Мюллера є пропорційний лічильник,в якому амплітуда імпульсу струму пропорційна енергії, виділеної в його обсязі частинкою, що реєструється. Такий лічильник визначає поглинену дозувипромінювання.

3. На іншому фізичному принципі засновано дію сцинтиляційних лічильниківПід впливом іонізуючого випромінювання у деяких речовинах відбуваються сцинтиляції, тобто. спалахи, кількість яких підраховується за допомогою фотоелектронного помножувача.

Трекові детектори

Детектори цього використовуються у наукових дослідженнях. У трекових детекторівпроходження зарядженої частки фіксується як просторової картини сліду (треку) цієї частки; картина може бути сфотографована чи зареєстрована електронними пристроями.

Поширеним типом трекового детектора є камера Вільсон.Частка, що спостерігається, проходить через обсяг, заповнений перенасиченою парою,та іонізує його молекули. На іонах, що утворилися, починається конденсація пари, в результаті чого слід частинки стає видно. Камеру поміщають у магнітне поле, яке викривляє траєкторії заряджених частинок. По кривизні треку можна визначити масу частки.

34.4. Способи захисту від іонізуючого випромінювання

Захист від негативних наслідків випромінювання та деякі способи зменшення дози опромінення вказані нижче. Розрізняють три види захисту: захист часом, відстанню та матеріалу.

Захист часом та відстанню

Для точкового джерела експозиційна доза визначається співвідношенням

з якого видно, що вона прямо пропорційна часу і обернено пропорційна квадрату відстані до джерела.

Звідси випливає природний висновок: для зменшення вражаючої радіаційної дії необхідно перебувати якнайдалі від джерела випромінювання і, по можливості, менше часу.

Захист матеріалом

Якщо відстань до джерела радіації та час опромінення неможливо витримати в безпечних межах, необхідно забезпечити захист організму матеріалом. Цей спосіб захисту ґрунтується на тому, що різні речовини по-різному поглинають всілякі іонізуючі випромінювання, що потрапляють на них. Залежно від виду випромінювання застосовують захисні екрани з різних матеріалів:

альфа-частинки- папір, шар повітря завтовшки кілька сантиметрів;

бета-частки- скло завтовшки кілька сантиметрів, пластини з алюмінію;

рентгенівське та гамма-випромінювання- бетон товщиною 1,5-2 м, свинець (ці випромінювання послаблюються в речовині за експоненційним законом; потрібна велика товщина екрануючого шару; в рентгенівських кабінетах часто використовують гумовий просвинкований фартух);

потік нейтронів- уповільнюється у водневих речовинах, наприклад воді.

Для індивідуального захисту органів дихання від радіоактивного пилу використовуються респіратори.

В екстрених ситуаціях, пов'язаних із ядерними катастрофами, можна скористатися захисними властивостями житлових будинків. Так, у підвалах дерев'яних будинків доза зовнішнього опромінення знижується у 2-7 разів, а у підвалах кам'яних будинків – у 40-100 разів (рис. 34.3).

При радіоактивному зараженні території контролюється активністьодного квадратного кілометра, а при зараженні продуктів харчування – їх питома активність.Як приклад можна зазначити, що з зараженні місцевості більш ніж 40 Кі/км 2 виробляють повне відселення жителів. Молоко з питомою активністю 2х10 11 Кі/л і більше не підлягає вживанню.

Мал. 34.3.Екрануючі властивості кам'яного та дерев'яного будинків для зовнішнього γ-випромінювання

34.5. Основні поняття та формули

Продовження таблиці

Закінчення таблиці

34.6. Завдання

1. Вивчення променевих катаракт на кроликах показало, що під дією γ -випромінювання катаракти розвиваються при дозі D 1 = 200 рад. Під дією швидких нейтронів (зали прискорювачів) катаракта виникає при дозі D 2 = 20 рад. Визначити коефіцієнт якості швидких нейтронів.

2. На скільки градусів збільшиться температура фантома (моделі людського тіла) масою 70 кг за дози γ-випромінювання Х = 600 Р? Питома теплоємність фантома = 4,2х10 3 Дж/кг. Вважати, що вся отримана енергія йде нагрівання.

3. Людина вагою 60 кг протягом 6 год піддавався дії γ-випромінювання, потужність якого становила 30 мкР/годину. Вважаючи, що основним поглинаючим елементом є м'які тканини, знайти експозиційну, поглинену та еквівалентну дози опромінення. Знайти поглинену енергію випромінювання у одиницях СІ.

4. Відомо, що разова летальна експозиційна доза для людини дорівнює 400 Р(50% смертності). Виразити цю дозу у всіх інших одиницях.

5. У тканині масою m = 10 г поглинається 10 9 -частинок з енергією Е = 5 МеВ. Знайти еквівалентну дозу. Коефіцієнт якості для -частинок K = 20.

6. Потужність експозиційної дози γ -випромінювання з відривом r = 0,1 м від точкового джерела становить N r = 3 Р/год. Визначити мінімальну відстань від джерела, де можна щодня працювати по 6 год без захисту. ПД = 20 мЗв/рік. Поглинання γ -випромінювання повітрям не враховувати.

Рішення(потрібне акуратне вирівнювання одиниць вимірювання) За нормами радіаційної безпеки еквівалентна доза,отримана протягом року роботи, становить Н = 20 мЗв. Коефіцієнт якості для γ -випромінювання До = 1.

Програми

Фундаментальні фізичні константи

Множники та приставки для утворення десяткових кратних та дольних одиниць та їх позначення