5. Дозы излучения и единицы измерения Действие ионизирующих излучений представляет собой сложный процесс. Эффект облучения зависит от величины поглощенной дозы, ее мощности, вида излучения, объема облучения тканей и органов. Для его количественной оценки введены специальные единицы, которые делятся на внесистемные и единицы в системе СИ. Сейчас используются преимущественно единицы системы СИ. Ниже в таблице 10 дан перечень единиц измерения радиологических величин и проведено сравнение единиц системы СИ и внесистемных единиц. Таблица 10.
Для описания влияния ионизирующих излучений на вещество
используются следующие понятия и единицы измерения : A = dN/dt Единица активности в системе СИ — Беккерель (Бк). Число радиоактивных ядер N(t) данного изотопа уменьшается со временем по закону: N(t) = N0 exp(-tln2/T1/2) = N0 exp(-0.693t /T где N0 — число радиоактивных ядер в момент
времени t = 0, Т1/2 -период полураспада — время, в течение которого
распадается половина радиоактивных ядер. m = 2.4·10-24 ×M ×T1/2× A, где М — массовое число радионуклида, А — активность в
Беккерелях, T1/2 — период полураспада в секундах. Масса получается в
граммах. X = dQ/dm Единица экспозиционной дозы — Рентген (Р). Рентген — это
экспозиционная доза рентгеновского и (2.08·109)·33.85·(1.6·10-12) = 0.113 эрг, а одному грамму воздуха : 0.113/возд= 0.113/0.001293 = 87.3 эрг. Поглощение энергии ионизирующего излучения является первичным процессом, дающим начало последовательности физико-химических преобразований в облученной ткани, приводящей к наблюдаемому радиационному эффекту. Поэтому естественно сопоставить наблюдаемый эффект с количеством поглощенной энергии или поглощенной дозы. Поглощенная доза (D) — основная дозиметрическая величина. Она равна отношению средней энергии dE, переданной ионизирующим излучением веществу в элементарном объеме, к массе dm вещества в этом объеме : D = dE/dm Единица поглощенной дозы — Грей (Гр). Внесистемная единица
Рад определялась как поглощенная доза любого ионизирующего излучения, равная 100
эрг на 1 грамм облученного вещества. Единицей измерения эквивалентной дозы является Джоуль на килограмм. Она имеет специальное наименование Зиверт (Зв). Таблица 11.
Влияние облучения носит неравномерный характер. Для оценки
ущерба здоровью человека за счет различного характера влияния облучения на
разные органы (в условиях равномерного облучения всего тела) введено понятие
эффективной эквивалентной дозы Еэфф применяемое при оценке возможных
стохастических эффектов — злокачественных новообразований. где wt — тканевый весовой множитель (таблица 12), а Ht -эквивалентная доза, поглощенная в Таблица 12.
Коллективная эффективная эквивалентная доза. Для оценки ущерба здоровью персонала и населения от стохастических эффектов, вызванных действием ионизирующих излучений, используют коллективную эффективную эквивалентную дозу S, определяемую как: где N(E) — число лиц, получивших индивидуальную эффективную эквивалентную
дозу Е. Единицей S является человеко-Зиверт Радионуклиды — радиоактивные атомы с данным массовым числом и атомным номером, а для изомерных атомов — и с данным определенным энергетическим состоянием атомного ядра. Радионуклиды (и нерадиоактивные нуклиды) элемента иначе называют его изотопами. Помимо названных выше величин для сравнения степени радиационного повреждения вещества при воздействии на него различных ионизирующих частиц с разной энергией используется также величина линейной передачи энергии (ЛПЭ), определяемая соотношением :
где
— средняя энергия, локально переданная среде ионизирующей частицей вследствие
столкновений на элементарном пути dl. Из определения следует, что линейная передача энергии является некоторым аналогом тормозной способности вещества. Однако между этими величинами есть различие. Заключается оно в следующем: 1. ЛПЭ не включает энергию, преобразованную в фотоны, т.е. радиационные потери. 2. При заданном пороге ЛПЭ не включает в себя кинетическую энергию частиц, превышающую . Величины ЛПЭ и тормозной способности совпадают, если можно пренебречь потерями на тормозное излучение и Таблица 13.
По величине линейной передачи энергии можно определить весовой множитель данного вида излучения (таблица 14) Таблица 14.
По отношению к облучению население делится на 3 категории. Таблица 15.
Помимо основных дозовых пределов для оценки влияния
излучения используют производные нормативы и контрольные уровни. Нормативы
рассчитаны с учетом непревышения дозовых пределов ПДД (предельно допустимая
доза) и ПД (предел дозы). Расчет допустимого содержания радионуклида в организме
проводят с учетом его радиотоксичности и непревышения ПДД в критическом органе.
Контрольные уровни должны обеспечивать такие низкие уровни облучения, какие
можно достичь при соблюдении основных дозовых пределов. Где и какие дозы мы можем получит? Примеры. | |||||
Дозы излучения и единицы измерения радиоактивности
Действие ионизирующих излучений представляет собой сложный процесс. Эффект облучения зависит от величины поглощенной дозы, ее мощности, вида излучения, объема облучения тканей и органов. Для его количественной оценки введены специальные единицы, которые делятся на внесистемные и единицы в системе СИ. Сейчас используются преимущественно единицы системы СИ. Ниже в таблице приведён перечень единиц измерениярадиологических величин и проведено сравнение единиц системы СИ и внесистемных единиц.
| Физическая величина | Внесистемная единица | Системная единица | Соотношения между единицами | Переход от внесистемной к системной |
|---|---|---|---|---|
| Активность нуклида, А | Кюри (Ки, Ci) | Беккерель (Бк, Bq) | 1 Ки = 3.7·1010Бк 1 Бк = 1 расп/с 1 Бк=2.7·10-11Ки |
1Ки=3.7·1010Бк |
| Экспозиционная доза, X | Рентген (Р, R) | Кулон/кг (Кл/кг, C/kg) |
1 Р=2.58·10-4 Кл/кг 1 Кл/кг=3.88·103 Р |
1Р=2,58·10−4Кл/кг |
| Поглощенная доза, D | Рад (рад, rad) | Грей (Гр, Gy) | 1 рад-10-2 Гр 1 Гр=1 Дж/кг |
1рад=0,01Гр |
| Эквивалентная доза, Н | Бэр (бэр, rem) | Зиверт (Зв, Sv) | 1 бэр=10-2 Зв 1 Зв=100 бэр |
1бэр=0,01 Зв |
| Интегральная доза излучения | Рад-грамм (рад·г, rad·g) | Грей- кг (Гр·кг, Gy·kg) | 1 рад·г=10-5 Гр·кг 1 Гр·кг=105 рад·г |
1рад-г=10−5Гр-кг |
| Мощность поглощенной дозы | Рад/секунда (Рад/с) | Грей/cекунда (Гр/с) | 1рад/с=0.01Гр/c | |
| Мощность экспозиционной дозы | Рентген/секунда (Р/c) | Кулон/килограмм в секунду (Кл/кг*с) | 1Р/c=2.58·10−4Кл/кг*с | |
| Мощность эквивалентной дозы | Бэр/cекунда (бэр/с) | Зиверт/cекунда (Зв/с) | 1бэр/c=0.01Зв/с |
Как измеряют радиоактивность?
Радиоактивное излучение не воспринимается напрямую нашими органами чувств. Но его можно обнаружить и измерить по косвенным признакам.
Методы обнаружения основаны на том факте, что излучение оставляет след или задерживается в той материи, через которую проходит. Специальные приборы – детекторы, используемые сегодня, имеют разную физическую основу (газовые, сцинтилляционные, полупроводниковые счетчики), но они используют один и тот же принцип: переводят фотоны, электроны или альфа-частицы излучения, в электрический сигнал, чтобы рассчитать количество распадов или иными словами количество беккерелей.
Несмотря на то, что 1 беккерель – это чрезвычайно маленькая радиоактивность, измерительные приборы, которыми располагает человечество, в большинстве случаев достаточно чувствительны, чтобы обнаружить радиоактивность.
Радиоактивность можно измерить как в лаборатории, так и с помощью переносных аппаратов, предназначенных для регистрации конкретного типа излучения.
Единицы измерения радиоактивности
Беккерель, грей и зиверт – три единицы, в которых измеряют радиоактивность, ее энергию и ее воздействие соответственно.
Как уже упоминалось, активность в беккерелях (Бк) равна числу атомов, распадающихся за секунду (1 Бк соответствует распаду одного атома за секунду). Ранее для обозначения числа распадов использовалась единица кюри – соответствующая тридцати семи миллиардам распадов за секунду, названная в честь первооткрывателей радия — Пьера и Марии Кюри.
Грей (Гр) – единица измерения количества энергии, которое выделятся в веществе при воздействии излучения. 1 Гр соответствует тому, что вещество получило один джоуль энергии в расчете на один килограмм массы, и определяет поглощённую дозу. Ранее использовалась единица «рад».
Зиверт (Зв) – единица биологического воздействия на организм в зависимости от типа излучения. 1 зиверт – это количество энергии, поглощённое килограммом биологической ткани, равное по воздействию поглощённой дозе гамма-излучения в 1 Гр. Эквивалентная доза, характеризующая биологический эффект облучения организма ионизирующим излучением, измеряется в Зивертах. Прежде использовалась единица Бер, составляющая 1 сотую Зиверта.
| Измеряемая величина | Определение | Единица измерения |
| Радиоактивность | Количество распадов в секунду | Беккерель (Бк) |
| Поглощенная доза | Количество энергии, полученное материей от излучения | Грей (Гр) |
| Эквивалентная доза | Воздействие излучения на организм | Зиверт (Зв) |
Радиация: единицы измерения / Хабр
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
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
Все статьи серии
Радиация: Будни радиохимической лаборатории
Радиация: источники
Радиация: риски, безопасность, защита
Рентген — БУЗОО Городская поликлиника №9
Режим работы кабинета рентгенодиагностики
Рентгеновские снимки проводятся с 8-00 до 11-00;
Флюорографические снимки с 8-30 до 13-00 и с 15-00 до 18-00;
График работы Кабинета флюорографии с ПН по ПТ первая смена с 8-30 до 13-00, вторая смена 15-00 до 18-00.
Выходной СБ, ВС.
Рентгенологическое обследование: типы обследований, дозы облучения, безопасность и риски рентгенологического обследования.
Рентгенологические обследования являются одними из наиболее распространенных в современной медицине. Рентгеновское излучение используется для получения простых рентгеновских снимков костей и внутренних органов, флюорографии, в компьютерной томографии, в ангиографии и пр.
Исходя из того рентгеновское излучение относится к группе радиационных излучений, оно (в определенной дозе) может оказывать негативное влияние на здоровье человека. Проведение большинства современных методов рентгенологического обследования подразумевает облучение обследуемого ничтожно малыми дозами радиации, которые совершенно безопасны для здоровья человека.
Рентгенологические методы обследования используются гораздо реже в случае беременных женщин и детей, однако даже у этих категорий больных, в случае необходимости, рентгенологическое обследование может проведено, без существенного риска для развития беременности или здоровья ребенка.
Что представляют собой волны рентгеновские лучи и какое влияние они оказывают на организм человека?
Рентгеновские лучи являются видом электромагнитного излучения, другими формами которого являются свет или радиоволны. Характерной особенностью рентгеновского излучения является очень короткая длина волны, что позволяет этому виду электромагнитных волн нести большую энергию и придает ему высокую проникающую способность. В отличие от света, рентгеновские лучи способны проникать сквозь тело человека («просвечивать его»), что позволяет врачу рентгенологу получить изображения внутренних структур тела человека.
По сути дела рентгеновские лучи «это очень сильный свет», который не видим для глаз человека, но может «просвечивать» даже такие плотные предметы, как металлические пластины.
Медицинские исследования рентгеновскими лучами (рентгенологические исследования) во многих случаях предоставляют важную информацию о состоянии здоровья обследуемого человека и помогают врачу поставить точный диагноз в случае целого ряда сложных заболеваний.
Рентгенологическое исследование позволяет получить изображения плотных структур организма человека на фотографической пленке (рентгенография), либо на экране (рентгеноскопия).
Большая проникающая способность и энергия рентгеновских лучей делают их довольно опасными для организма человека. Рентгеновское излучение является одним из наиболее распространенных видов радиации. Во время прохождения через организм человека рентгеновские лучи взаимодействуют с его молекулами и ионизируют их. Говоря проще, рентгеновские лучи способны «разбивать» сложные молекулы и атомы организма человека на заряженные частицы и активные молекулы. Как и в случае других видов радиации, опасным считается только рентгеновское излучение определенной интенсивности, которое воздействует на организм человека в течение достаточно долгого промежутка времени. Подавляющее большинство медицинских обследований в рамках которых применяется рентгенологическое излучение, используют рентгеновские лучи с низкой энергией и облучают тело человека очень малые промежутки времени в связи с чем, даже при их многократном повторении они считаются практически безвредными для человека.
Дозы рентгеновского излучения, которые используются в обычном рентгене грудной клетки или костей конечностей не могут вызвать никаких немедленных побочных эффектов и лишь очень незначительно (не более чем на 0,001%) повышают риск развития рака в будущем.
Измерение дозы облучения при рентгенологических обследованиях
Как уже было сказано выше, влияние рентгеновских лучей на организм человека зависит от их интенсивности и времени облучения. Произведение интенсивности излучения и его продолжительности представляет дозу облучения.
Единица измерения дозы общего облучения человеческого тела это миллиЗиверт (мЗв). Также, для измерения дозы рентгеновского излучения используются и другие единицы измерения, включая рад, рем, Рентген и Грей.
Разные ткани и органы организма человека обладают различной чувствительностью к облучению, в связи с чем, риск облучения различных частей тела в ходе рентгенологического обследования значительно варьирует.
Термин эффективная доза используется в отношении риска облучения всего тела человека. Например, при рентгенологическом обследовании области головы, другие части тела практически не подвергаются прямому воздействию рентгеновских лучей. Однако, для оценки риска представленного здоровью пациента рассчитывается не доза прямого облучения обследуемой зоны, а определяется доза общего облучения организма – то есть, эффективная доза облучения. Определение эффективной дозы осуществляется с учетом относительной чувствительности разных тканей, подверженных облучению. Также, эффективная доза позволяет провести сравнение риска рентгенологических исследований с более привычными источниками облучения, такими как, например, радиационный фон, космические лучи и пр.
Расчет дозы облучения и оценка риска рентгенологического облучения
Ниже представлено сравнение эффективной дозы радиации, полученной во время наиболее часто используемых диагностических процедур, использующих рентгеновское излучения с природным облучением, которому мы подвергаемся в обычных условиях в течение всей жизни. Необходимо отметить, что указанные в таблице дозы являются ориентировочными и могут варьировать в зависимости от используемых аппаратов и методов проведения обследования.
|
Процедура |
Эффективная доза облучения |
Сопоставимо с природным облучением, полученным за указанный промежуток времени |
|
Рентгенография грудной клетки |
0,1 мЗв |
10 дней |
|
Флюорография грудной клетки |
0,3 мЗв |
30 дней |
|
Компьютерная томография органов брюшной полости и таза |
10 мЗв |
3 года |
|
Компьютерная томография всего тела |
10 мЗв |
3 года |
|
Внутривенная пиелография |
3 мЗв |
1 год |
|
Рентгенография – верхний желудка и тонкого кишечника |
8 мЗв |
3 года |
|
Рентгенография толстого кишечника |
6 мЗв |
2 года |
|
Рентгенография позвоночника |
1,5 мЗв |
6 месяцев |
|
Рентгенография костей рук или ног |
0,001 мЗв |
Менее 1 дня |
|
Компьютерная томография – голова |
2 мЗв |
8 месяцев |
|
Компьютерная томография позвоночника |
6 мЗв |
2 года |
|
Миелография |
4 мЗв |
16 месяцев |
|
Компьютерная томография органов грудной клетки |
7 мЗв |
2 года |
|
Микционная цистоуретрография |
5-10 лет: 1,6 мЗв Грудной ребенок: 0,8 мЗв |
6 месяцев 3 месяца |
|
Компьютерная томография черепа и околоносовых пазух |
0,6 мЗв |
2 месяца |
|
Денситометрия костей (определение плотности костей) |
0,001 мЗв |
Менее 1 дня |
|
Галактография |
0,7 мЗв |
3 месяца |
|
Гистеросальпингография |
1 мЗв |
4 месяца |
|
Маммография |
0,7 мЗв |
3 месяца |
*1 рем = 10 мЗв
Учитывая последние данные о риске радиационного облучения для здоровья человека, количественная оценка риска проводится только в случае получения дозы радиации выше 5 рем (50 мЗв) в течение одного года (для взрослых у детей), либо в случае получения дозы облучения выше 10 рем на протяжении всей жизни, дополнительно к природному облучению.
Существуют точные медицинские данные относительно риска, связанного с высокими дозами облучения. В случае, если общая доза облучения ниже 10 рем (включая природное облучение и облучение на рабочем месте) риск нанесения ущерба здоровью либо слишком низкий для того, чтобы его можно было точно оценить, либо не существует вообще.
В результате эпидемиологических исследований среди людей, подверженных относительно высоким дозам облучения (например, люди, выжившие после взрыва атомной бомбы в Японии в 1945 году) не было выявлено побочных эффектов на состояние здоровья людей, получивших низкие дозы облучения (менее 10 рем) на протяжении многих лет.
Природное облучение
Рентгенологические исследования являются далеко не единственным источником радиации для человека. Люди подвергаются постоянному воздействию радиоактивного излучения (в том числе и в виде рентгеновских лучей) происходящего из различных источников, например, таких как радиоактивные металлы в почве и космическая радиация.
Согласно современным подсчетам, облучение от одного рентгена грудной клетки примерно равняется количеству радиации, получаемой в обычных жизненных условиях за 10 дней.
Уровень безопасности рентгеновских лучей
Как и многие другие медицинские процедуры, рентгеновское исследование не представляет опасности, при осторожном и рациональном использовании. Врачи рентгенологи обучены использовать минимальную дозу облучения, необходимую для получения нужного результата. Количество радиации, используемой в большинстве медицинских обследований очень маленькое, а польза от обследования практически всегда значительно превышает риск данной процедуры для организма.
Рентгеновские лучи действуют на организм человека только в момент включения переключателя аппарата. Длительность «просвечивания» рентгеновскими лучами в случае обычной рентгенографии не превышает нескольких миллисекунд.
Собирательное облучение рентгеновскими лучами на протяжении всей жизни
Решение о проведение рентгенологического исследования должно иметь медицинское обоснования и может быть принято только после сравнения вероятной пользы от исследования и потенциального риска связанного с облучением.
В случае медицинских исследований с низкой дозой облучения принятие решения о рентгенологическом исследовании, как правило, довольно простая задача. В случае исследований с использованием более высоких доз облучения, как например компьютерная томография, а также в случае процедур, включающих контрастные материалы, такие как барий или йодин, рентгенолог может принять во внимание тот факт подвергался ли пациента рентгеновскому излучению ранее, и если да, то в каком количестве.
Если вы подвергались частым рентгенологическим исследованиям и часто меняете место проживания или лечащего врача, записывайте всю историю ваших медицинских исследований.
Рентгенологические обследования во время беременности и кормления грудью
Ограничение использования рентгенологических исследований во время беременности связано с потенциальным риском негативного воздействия дополнительной радиации на развитие плода.
Хотя подавляющее большинство медицинских процедур, использующих рентгеновские лучи, не подвергают развивающегося ребенка критическому облучению и значительному риску, в некоторых случаях может существовать небольшая вероятность негативного влияния рентгеновской радиации на плод. Риск проведения рентгенологического обследования зависит от таких факторов, как срок беременности и тип проводимой процедуры.
При рентгенологических исследованиях области головы, рук, ног или грудной клетки с использованием специальных защитных фартуков для беременных женщин, как правило, ребенок не подвергается прямому воздействию рентгеновских лучей и, следовательно, процедура обследования для него практически безопасна.
Только в редких случаях, во время беременности возникает необходимость провести рентгенологическое обследование области живота или таза, однако даже в такой ситуации врач может назначить особенный вид обследования или, по возможности, ограничить количество обследований и область облучения.
Считается, что стандартные рентгенологические обследования живота не представляют серьезного риска для развития ребенка. Такие процедуры как КТ области живота или таза подвергают ребенка большему количеству радиации, однако также исключительно редко приводят к отклонениям в развитии ребенка.
В связи с тем, что подавляющее большинство рентгенологических обследований у беременных женщин проводятся по жизненным показаниям (например, необходимость исключения туберкулеза или пневмонии) риск проведения данных исследований для матери и будущего ребенка всегда несравнимо ниже возможного вреда, которое может принести им обследование.
Любые процедуры с использование рентгеновского излучения (обычный рентген, флюорография, компьютерная томография) безопасны для кормящих матерей. Рентгеновские лучи не влияют на состав грудного молока. При необходимости проведения рентгенологического обследований у кормящей матери нет никакой необходимости прерывать грудное вскармливание или сцеживать молоко.
В случае кормящих матерей определенную опасность представляют только рентгенологические обследования, которые предполагают введение в организм радиоактивных веществ (например, радиоактивный йод). Перед такими обследованиями кормящим матерям необходимо сообщить врачам о лактации, так как некоторые лекарственные препараты, используемые в ходе проведения обследования, могут попасть в молоко. Для того чтобы избежать воздействия радиоактивных веществ на организм ребенка, врачи, скорее всего, порекомендуют матери на короткое время прервать кормление, в зависимости от типа и количества используемого радиоактивного вещества (радионуклида).
Рентгенологические обследования детей
Несмотря на то, что дети значительно чувствительнее к действию радиации, чем взрослые, проведение большинства типов рентгенологических обследований (даже многократных сеансов в случае необходимости), но в общей дозе ниже 50 мЗв в год не представляет серьезной опасности для здоровья ребенка.
Как и в случае беременных женщин, рентгенологическое обследование в детском возрасте проводится по жизненным показаниям и его риск практически всегда гораздо ниже возможного риска болезни, по поводу которой проводится обследование.
Как вывести радиацию из организма?
В природе существует большое количество источников радиации, носителями которых являются различные физические феномены или химические вещества.
В случае рентгеновского излучения, носителем радиации являются электромагнитные волны, которые исчезают сразу после выключения рентгеновского аппарата и не способны накапливаться в организме человека, как это происходит в случае различных радиоактивных химических веществ (например, радиоактивный йод). В связи с тем, что действие рентгеновского излучения на организм человека заканчивается сразу после завершения обследования, а сами по себе лучи не накапливаются в организме человека и не приводят к образованию радиоактивных веществ, никаких процедур или лечебных мероприятий для «вывода радиации из организма» после рентгена проводить не нужно.
В случае, когда пациент был подвержен обследованию с использованием радионуклидов, следует уточнить у врача, какое именно вещество было использовано, каков период его полураспада и каким путем оно выводится из организма. На основе данной информации врач посоветует план мероприятий по выводу радиоактивного вещества из организма.
Радиация. Конвертер поглощённой дозы • Радиация и радиология • Компактный калькулятор • Онлайн-конвертеры единиц измерения
Конвертер длины и расстоянияКонвертер массыКонвертер мер объема сыпучих продуктов и продуктов питанияКонвертер площадиКонвертер объема и единиц измерения в кулинарных рецептахКонвертер температурыКонвертер давления, механического напряжения, модуля ЮнгаКонвертер энергии и работыКонвертер мощностиКонвертер силыКонвертер времениКонвертер линейной скоростиПлоский уголКонвертер тепловой эффективности и топливной экономичностиКонвертер чисел в различных системах счисления.Конвертер единиц измерения количества информацииКурсы валютРазмеры женской одежды и обувиРазмеры мужской одежды и обувиКонвертер угловой скорости и частоты вращенияКонвертер ускоренияКонвертер углового ускоренияКонвертер плотностиКонвертер удельного объемаКонвертер момента инерцииКонвертер момента силыКонвертер вращающего моментаКонвертер удельной теплоты сгорания (по массе)Конвертер плотности энергии и удельной теплоты сгорания топлива (по объему)Конвертер разности температурКонвертер коэффициента теплового расширенияКонвертер термического сопротивленияКонвертер удельной теплопроводностиКонвертер удельной теплоёмкостиКонвертер энергетической экспозиции и мощности теплового излученияКонвертер плотности теплового потокаКонвертер коэффициента теплоотдачиКонвертер объёмного расходаКонвертер массового расходаКонвертер молярного расходаКонвертер плотности потока массыКонвертер молярной концентрацииКонвертер массовой концентрации в раствореКонвертер динамической (абсолютной) вязкостиКонвертер кинематической вязкостиКонвертер поверхностного натяженияКонвертер паропроницаемостиКонвертер плотности потока водяного параКонвертер уровня звукаКонвертер чувствительности микрофоновКонвертер уровня звукового давления (SPL)Конвертер уровня звукового давления с возможностью выбора опорного давленияКонвертер яркостиКонвертер силы светаКонвертер освещённостиКонвертер разрешения в компьютерной графикеКонвертер частоты и длины волныОптическая сила в диоптриях и фокусное расстояниеОптическая сила в диоптриях и увеличение линзы (×)Конвертер электрического зарядаКонвертер линейной плотности зарядаКонвертер поверхностной плотности зарядаКонвертер объемной плотности зарядаКонвертер электрического токаКонвертер линейной плотности токаКонвертер поверхностной плотности токаКонвертер напряжённости электрического поляКонвертер электростатического потенциала и напряженияКонвертер электрического сопротивленияКонвертер удельного электрического сопротивленияКонвертер электрической проводимостиКонвертер удельной электрической проводимостиЭлектрическая емкостьКонвертер индуктивностиКонвертер реактивной мощностиКонвертер Американского калибра проводовУровни в dBm (дБм или дБмВт), dBV (дБВ), ваттах и др. единицахКонвертер магнитодвижущей силыКонвертер напряженности магнитного поляКонвертер магнитного потокаКонвертер магнитной индукцииРадиация. Конвертер мощности поглощенной дозы ионизирующего излученияРадиоактивность. Конвертер радиоактивного распадаРадиация. Конвертер экспозиционной дозыРадиация. Конвертер поглощённой дозыКонвертер десятичных приставокПередача данныхКонвертер единиц типографики и обработки изображенийКонвертер единиц измерения объема лесоматериаловВычисление молярной массыПериодическая система химических элементов Д. И. Менделеева
Неионизирующее солнечное излучение. Парк Рэтрей Марш (англ. Rattray Marsh). Миссиссога, Онтарио, Канада.
Общие сведения
Знаки, предупреждающие о радиации
Излучение бывает ионизирующим и неионизирующим. В этой статье речь пойдет о первом типе излучения, о его использовании людьми, и о вреде, который оно приносит здоровью. Поглощенная доза отличается от экспозиционной дозы тем, что измеряется общее количество энергии, поглощенное организмом или веществом, а не мера ионизации воздуха в результате наличия ионизирующего излучения в окружающей среде.
Значения поглощенной и экспозиционной дозы похожи для материалов и тканей, которые хорошо поглощают радиацию, но не все материалы — такие, поэтому часто поглощенная и экспозиционная дозы радиации отличаются, так как способность предмета или тела поглощать радиацию зависит от материала, из которого они состоят. Так, например, лист свинца поглощает гамма-излучение значительно лучше, чем лист алюминия той же толщины.
Прибор для измерения гамма-радиации Гамма Сапиенс (англ. Gamma Sapiens) для смартфонов Андроид
Единицы для измерения поглощенной дозы облучения
Одна из самых широко используемых единиц измерения поглощенной дозы радиации — грей. Один грей (Гр) — доза радиации при поглощении одним килограммом материи одного джоуля энергии. Это очень большое количество радиации, намного больше, чем обычно получает человек во время облучения. От 10 до 20 Гр — смертельная доза для взрослого человека. Поэтому часто используют десятые (децигреи, 0,1 Гр), сотые (сантигреи, 0,01 Гр) и тысячные (миллигреи, 0,001 Гр) грея, наряду с более маленькими единицами. Один Гр — это 100 рад, то есть один рад равен сантигрею. Несмотря на то, что рад — устаревшая единица, она часто применяется и сейчас.
Количество радиации, которое поглощает тело, не всегда определяет количество вреда, наносимого телу ионизирующим излучением. Чтобы определить вред для организма, часто используют единицы эквивалентной дозы.
Стоматологические рентгеновские снимки
Эквивалентная доза облучения
Единицы для измерения поглощенной дозы облучения часто используют в научной литературе, но большинство неспециалистов плохо с ними знакомы. В СМИ чаще используют единицы эквивалентной дозы облучения. С их помощью легко объяснить, как радиация влияет на организм в целом и на ткани в частности. Единицы эквивалентной дозы облучения помогают составить более полную картину о вреде радиации, так как при их вычислении учитывают степень повреждения, наносимого каждым видом ионизирующего излучения.
Вред, наносимый тканям и органам тела разными типами ионизирующего излучения, вычисляют с помощью величины относительной биологической эффективности ионизирующих излучений. Если на два одинаковых тела действует излучение одного типа с одинаковой интенсивностью, то относительная эффективность и эквивалентная доза — равны. Если же типы радиационного излучения разные, то и эти две величины — разные. Например, вред, наносимый бета-, гамма- или рентгеновскими лучами — в 20 раз слабее, чем вред от облучения альфа-частицами. Стоит заметить, что альфа-лучи приносят вред организму только в том случае, если источник излучения попал внутрь организма. За пределами организма они практически неопасны, так как энергии альфа-лучей не хватает даже для преодоления верхнего слоя кожи.
Эквивалентную дозу облучения вычисляют, умножив поглощенную дозу облучения на коэффициент биологической эффективности радиоактивных частиц, для каждого вида радиации. В примере, приведенном выше, этот коэффициент для бета-, гамма- и рентгеновских лучей равен единице, а для альфа-лучей — двадцати. Пример единиц эквивалентной дозы радиации — банановый эквивалент и зиверты.
Зиверты
В зивертах измеряют количество энергии, поглощенной телом или тканями определенной массы во время радиационного излучения. Для описания вреда, который радиация наносит людям и животным, также обычно используют зиверты. Например, смертельная доза радиации для людей — 4 зиверта. Человека при такой дозе радиации иногда можно спасти, но только если немедленно начать лечение. При 8 зивертах смерть неизбежна, даже с лечением. Обычно люди получают намного меньшие дозы, поэтому часто используют миллизиверты и микрозиверты. 1 миллизиверт равен 0,001 зиверта, а 1 микрозиверт — 0,000001 зиверта.
Банановый эквивалент
Доза одного бананового эквивалента равна 0,1 микрозиверта
В банановом эквиваленте измеряет дозу радиации, которую человек получает, когда съедает один банан. Эту дозу также можно выразить в зивертах — один банановый эквивалент равен 0,1 микрозиверта. Бананы используют потому, что в них содержится радиоактивный изотоп калия, калий-40. Этот изотоп встречается и в некоторых других продуктах. Некоторые примеры измерений в банановом эквиваленте: рентген у стоматолога эквивалентен 500 бананам; маммограмма — 4000 бананам, а смертельная доза радиации — 80 миллионам бананам.
Не все согласны с использованием бананового эквивалента, так как радиация разных изотопов по-разному влияет на организм, поэтому сравнивать эффект калия-40 с другими изотопами — не совсем правильно. Также, количество калия-40 регулируется организмом, поэтому когда его количество в организме увеличивается, например, после того, как человек съел несколько бананов, организм выводит лишний калий-40, чтобы поддерживать баланс количества калия-40 в организме постоянным.
Эффективная доза
Описанные выше единицы используют, чтобы определить количество радиации, которое подействовало не на организм в целом, а на определенный орган. При облучении разных органов риск заболевания раком — разный, даже если поглощенная доза облучения — одинакова. Поэтому, чтобы узнать вред, нанесенный организму в целом, если облучен только определенный орган, используют эффективную дозу радиации.
Эффективную дозу находят, умножая поглощенную дозу облучения на коэффициент тяжести радиационного облучения для этого органа или ткани. Исследователи, которые разработали систему вычисления эффективной дозы, использовали информацию не только о вероятности рака при облучении, но и о том, как укоротится и ухудшится жизнь пациента из-за облучения и сопутствующего ему рака.
Как и эквивалентную дозу, эффективную дозу также измеряют в зивертах. Важно помнить, что когда говорят о радиации, измеряемой в зивертах, речь может идти либо об эффективной, либо об эквивалентной дозе. Иногда это понятно из контекста, но не всегда. Если о зивертах упоминают в СМИ, особенно в контексте об авариях, катастрофах, и несчастных случаях, связанных с радиацией, то чаще всего имеется в виду эквивалентная доза. Очень часто у тех, кто пишет о таких проблемах в СМИ, недостаточно информации о том, какие участки тела поражены или будут поражены радиацией, поэтому и вычислить эквивалентную дозу невозможно.
Знак, предупреждающий об ионизирующей радиации
Влияние радиации на организм
Иногда можно оценить ущерб, наносимый организму радиацией, зная поглощенную дозу облучения в греях. Например, радиацию, которой подвергается пациент во время локальной лучевой терапии, измеряют именно в греях. В этом случае также можно определить, как повлияет такое локализированное облучение на организм вцелом. Общее количество поглощенной радиации в течение радиотерапии обычно высоко. Когда эта величина превышает 30 Гр, то возможно повреждение слюнных и потовых, а также других желез, что вызывает сухость во рту, и другие неприятные побочные эффекты. Общие дозы, превышающие 45 Гр, разрушают волосяные фолликулы, что приводит к необратимому выпадению волос.
Важно помнить, что даже когда общая доза поглощенной радиации достаточно высока, степень повреждения тканей и внутренних органов зависит от общего количества времени поглощения радиации, то есть от интенсивности поглощения. Так, например, доза в 1 000 рад или 10 Гр смертельна, если получена в течении нескольких часов, но она может даже не вызвать лучевую болезнь, если получена на протяжении более длительного времени.
Учебно-тренировочный реактивный самолет «L-29 Дельфин», построенный на заводе «Аэро» в 1960-х и использовавшийся в военно-воздушных силах стран, Варшавского Договора. Фестиваль «Крылья и колеса» 2009 года (англ. Wings and Wheels) в Торонто, Канада.
Радиация во время авиаперелетов
Чем больше высота над уровнем моря, тем выше уровень радиации, так как космическая радиация сильнее, чем земная. На Земле она — 0,06 микрозиверта в час, но на высотах полета на крейсерской скорости она увеличивается примерно в 100 раз, то есть до 6 микрозивертов в час.
Общую эквивалентную дозу радиации можно найти следующим образом. Согласно информации на сайте Канадских авиалиний Air Canada, в среднем их пилоты проводят в воздухе примерно 80 часов в месяц или 960 часов в год. Столько же в среднем проводят бортпроводники в Аэрофлоте, согласно их вебсайту. Умножив эти часы на уровень радиации, получаем 5760 микрозивертов, то есть 5,76 миллизиверта в год. Это немного ниже облучения, полученного во время компьютерной томографии грудной клетки (7 миллизивертов). Облучение, получаемое пилотами — десятая часть максимально допустимой годовой дозы, которую могут получить работники на опасных производствах в США.
Эти цифры основаны на радиации на высотах полета с крейсерской скоростью, однако экспозиционная доза, полученная на самом деле, может отличаться в зависимости от того, на каких высотах летает тот или иной пилот. Также, правила безопасности отличаются в разных странах, и пилоты могут находиться в воздухе больше, или меньше, в зависимости от правил их авиакомпании. Эта доза — только радиация, полученная во время работы, но пилоты, как и все люди, подергаются дополнительному облучению в повседневной жизни. Для жителей Северной Америки эта дополнительная радиация — около 4 миллизивертов в год.
Любое облучение, в частности космическое, повышает риск заболевания раком. Риск есть и для детей, если до их зачатия отец или мать подвергались воздействию радиации. Также существует риск, если мать еще нерожденного ребенка во время беременности работала пилотом или бортпроводником. Такое облучение увеличивает вероятность детского рака, а также аномалий в развитии и психике.
Радиация в медицине
Радиацию используют в медицине и пищевой промышленности. С ее помощью уничтожают ДНК и клетки бактерий, вирусов, а также раковые клетки.
Кроме описанной выше локализованной лучевой терапии, радиацию используют для стерилизации медицинских инструментов и помещений. Их подвергают облучению, чтобы уничтожить бактерии и вирусы. Обычно инструменты упаковывают в герметичные пакеты, чтобы они оставались стерильными и после стерилизации. Слишком большие дозы радиации разрушают материалы, даже метал, поэтому дозы радиации строго ограничены.
Облученная птица. Международный знак «радура».
Радиация в пищевой промышленности
Свойство радиации разрушать ДНК используют в пищевой промышленности, для дезинфекции продуктов питания и увеличения срока их хранения. Радиация убивает или делает неспособными к размножению ряд микроорганизмов, например кишечную палочку. В некоторых странах запрещено облучение некоторых или всех продуктов питания, в то время как в других странах — наоборот требуют, чтобы продукты питания, в эту страну импортируемые, были облучены. Например, в США такое требование — ко всем овощам и фруктам, особенно — к фруктам из тропических стран. Перед экспортом их облучают, чтобы предотвратить распространение дрозофил.
Облучение продуктов питания также замедляет некоторые биохимические процессы с участием ферментов. При этом рост или поспевание фруктов и овощей становится более медленным, что продлевает срок хранения продуктов. Это удобно, например, при транспортировке продуктов питания на большие расстояния и позволяет продуктам дольше храниться на складах или в магазинах.
Процесс облучения
В пищевой промышленности чаще всего используется радиоизотоп кобальта, кобальт-60. Исследователи в области облучения продуктов питания постоянно работают над тем, чтобы найти оптимальный уровень радиации, достаточно высокий, чтобы убить микроорганизмы, но такой, при котором сохранятся вкусовые качества продуктов. На данный момент большую часть продуктов облучают дозой до 10 кГр (или 10 000 Гр), но эта доза может быть от 1 до 30 кГр, в зависимости от продукта.
Для стерилизации продуктов таким способом используют гамма- или рентгеновские лучи, а также облучение потоком электронов. Еду, в основном запакованную, подают на конвейерной ленте через помещение, где происходит облучение. Этот процесс напоминает дезинфекцию медицинских инструментов. Разные типы ионизирующего излучения проникает в продукты питания на разную глубину, поэтому тип ионизирующего излучения зависит от вида облучаемых продуктов. Например, гамбургеры облучают пучком электронов, а если нужна более глубокая проникаемость, например, для дезинфекции мяса птицы, используют рентгеновские лучи.
Проблемы с облучением пищевых продуктов
При облучении продуктов питания они не становятся радиоактивными, поэтому основная проблема — не в этом. Многие против облучения продуктов потому, что для этого необходимо изготовить, безопасно перевезти, а также безопасно эксплуатировать радиационные изотопы. Это не всегда получается, поэтому в новостях иногда можно увидеть сообщения из разных стран о неполадках, авариях, утечках радиоактивных веществ и других проблемах на предприятиях, где производится облучение продуктов питания.
Другая проблема в том, что повсеместное использование облучения продуктов питания может привести к снижению санитарных требований на мясокомбинатах и других предприятиях, где обрабатывают и производят продукты питания. Критики считают, что даже сейчас облучение приводит к тому, что комбинаты питания заменяют им надлежащую обработку продуктов питания, а также к тому, что потребители теряют бдительность и не соблюдают правила безопасности при приготовлении блюд. Облучение также может ухудшить питательные свойства еды, так как оно убивает полезную микрофлору, нужную для здоровой работы желудка, и разрушает витамины. Некоторые ученые также считают, что радиация увеличивает процент канцерогенных и токсичных веществ в еде.
Радиометр «Терра»
Во многих странах разрешено облучение только специй и сушеных трав. Однако атомная промышленность лоббирует облучение продуктов питания, чтобы расширить облучение мяса, зерна, фруктов и овощей и продать больше используемых для этого радиоизотопов.
Страны, в которых разрешено облучение пищевых продуктов, обычно требуют от производителей, чтобы те печатали на упаковке облученных продуктов изображенный на иллюстрации символ Radura, или иным способом указывать, что продукт подвергался облучению. Проблема в том, что законодательства некоторых стран, например США, не требуют эту информацию, если обработанный таким образом продукт — составная часть полуфабриката (например, обработанное мясо внутри пельменей). Также часто не требуют от ресторанов уведомлять покупателей, что повара используют такие продукты. В результате потребители теряют право выбора, покупать ли им продукты, обработанные радиацией. К тому же, облучение — дорогостоящая процедура, и продукты, обработанные таким способом, стоят дороже, чем необработанные.
Измерение радиации
От людей, которые во время работы подвергаются воздействию радиации, обычно требуют, чтобы они носили дозиметры. Это специальные устройства, которые определяют общую суммарную дозу радиации, а также сообщают пользователям, когда эта доза превышает дозволенную. Некоторые люди используют на работе дозиметры для собственной безопасности. Это космонавты, работники атомных электростанций, врачи, занимающиеся радиотерапией или радиоизотопной дианостикой, а также те, кто занимается дезактивацией. Суммарные дозы обычно измеряются в зивертах. Несмотря на строгие правила в работе с радиоактивными веществами, в некоторых странах до недавнего времени либо не проводили строгий контроль их соблюдения, либо до сих пор эти правила не соблюдают. Например, участники событий по ликвидации последствий взрыва на Чернобыльской АЭС вспоминают, что дневные дозы ликвидаторов, записанные в учетные книги, были основаны не на показаниях дозиметров, а на примерных оценках радиации на участке, куда ликвидаторы были направлены в этот день работать. Это приводило к записи неправильных доз, так как даже на одном маленьком участке уровни радиации могут сильно отличаться.
Литература
Автор статьи: Kateryna Yuri
Unit Converter articles were edited and illustrated by Анатолий Золотков
Вы затрудняетесь в переводе единицы измерения с одного языка на другой? Коллеги готовы вам помочь. Опубликуйте вопрос в TCTerms и в течение нескольких минут вы получите ответ.
|
МИФЫ И РЕАЛЬНАЯ ОПАСНОСТЬ РАДИОАКТИВНОСТИ. Я знаю 5 наиболее распространенных мифов «о радиации», а вы? Радиофобия (боязнь различных источников радиации) возникла не случайно, и большая часть людей считает эту боязнь вполне обоснованной. Слишком много примеров радиационных аварий, информацию о которых скрывали или занижали риски облучения. Слишком много примеров роста количества онкологических заболеваний, которые, в первую очередь, связывают с радиацией. Подорвано доверие к средствам массовой информации — сообщениям об уровне радиационного фона никто не верит. Радиофобию умышленно подогревают некоторые предприятия, торгующие дозиметрами. Некомпетентность журналистов подливает масла в огонь — чего стоит недавнее сообщение: «Улицы Москвы посыпают радиоактивным веществом» !? В итоге, никакие доводы об отсутствии реальной угрозы облучения в повседневной жизни не принимаются в серьёз, даже если это — научные или статистические факты. Как же справиться с этим страхом? Проверить самому реальность угрозы. Но у человека отсутствуют органы чувств, реагирующих на радиацию, а дозиметры — дорогая роскошь — есть далеко не у всех. Кроме того, в некоторых случаях, обладатели дозиметров только добавляют радиофобии. Форумы пестрят сообщениями об обнаруженных аномалиях и необъяснимых сработках сигнализации бытовых дозиметров. Есть люди, для которых существует только собственное мнение. Переубедить их невозможно, да и не нужно это никому. В то же время, есть очень много людей умных, успешных, вдумчивых и контактных. Такие люди всегда готовы воспринимать новые знания, взвешенно и критично относится к огромному количеству разнородной информации, которой изобилует ИНТЕРНЕТ, телевидение и пресса. Парадоксально, но и эти люди находятся во власти предрассудков, шаблонов и мифов, когда речь идет о радиоактивности. Почему? Вот некоторые причины: — поверхностный курс ядерной физики в школе, отсутствие в программе обучения раздела о радиационной безопасности,Все это создает впечатление недоступности, непонятности, опасности. Напрашивается вывод: радиация — это для специалистов, а нам об этом знать не дано, да может оно и к лучшему, «меньше знаешь — крепче спишь!» Действительно, ядерная физика — наука не простая. В то же время разобраться в основных законах и единицах измерения радиоактивности не сложно. Это поможет понять, где реальная опасность, а где — мнимая. Основные термины: Элементарные сведения об основных единицах радиоактивности. Прежде всего, предлагаю принять ряд неоспоримых фактов:
Мощность дозы зависит от расстояния до источника. Чем ближе к источнику, тем МЭД больше. Причем эта зависимость обратно-квадратичная, она описывается формулой (упрощено): МЭД=А/R2Например, если приблизиться к нашему 1 г радия-226 с расстояния 1 метр на расстояние 10 см (в 10 раз ближе), то МЭД вырастет в 100 раз (до 100 Р/час). Если, наоборот, удалиться на расстояние 10 м (в 10 раз дальше), то МЭД уменьшится в 100 раз и за 1 час мы получим дозу 10 миллирентген. Большие дозы облучения, безусловно, опасны. Вот общепризнанные данные о последствиях облучения для человека.
А вот предельно допустимые дозы за календарный год, согласно НРБУ-97.
А какую дозу мы все получаем? Что является источником гамма-фона ? Так какой-же у нас Радиационный фон на самом деле?! Слухи рождаются не на пустом месте. Радиация «зашкаливает» — говорят те, кто наслушался и начитался сведений из неофициальных источников информации — благо их сейчас множество. Как часто бывает, слухи о колебаниях радиационного фона несколько преувеличены. Действительно, радиационный фон изменяется, особенно при атмосферных осадках, иногда значительно. Но эти изменения никак не связаны с «аварийными выбросами АЭС».
Для того, чтобы понять, что вызывает такие аномалии, достаточно проанализировать кривую изменения гамма-фона во времени. Как видно, после достижения максимума, она стремительно снижается и фон нормализуется за 2…4 часа. Это означает, что аномалию вызвали короткоживущие радионуклиды — дочерние продукты распада радона-222. При дожде они вымываются из атмосферы и выпадают на землю. Данное утверждение подтверждено гамма-спектрометрическим анализом осадков. Повышение гамма-фона на 10…30% при атмосферных осадках (дождь, снег) — явление типичное. Так что любители прогуляться под дождем или побегать по лужам, кроме прочих удовольствий, получают еще и радоновую терапию. Вот только пить такую воду не рекомендую. Радиоактивный газ радон представляет реальную и наибольшую опасность для населения Украины, проживающего в так называемых радоноопасных регионах. Откуда он берется, этот радон, нормирование облучения радоном, чем мы при этом рискуем, и как с ним бороться — это отдельная тема, которая описана в отдельной статье. Мы все проходим обследования в рентгеновских лучах. Сведения об уровнях облучения при медицинских обследованиях: (МІНІСТЕРСТВО ОХОРОНИ ЗДОРОВ’Я УКРАЇНИ НАКАЗ від 18 липня 2001 року N 295 Про створення системи контролю та обліку індивідуальних доз опромінення населення при рентгенорадіологічних процедурах) «Середні ефективні еквівалентні дози (поглинуті) при рентгенографії» зависят от «размера поля», проще говоря, от размера фотографии и, в значительной степени, от объекта исследования.
И это все при том, что, согласно НРБУ-97 «Годовая эффективная доза, которую человек может получить при проведении профилактического рентгеновского обследования не должна превышать 1 мЗв». Теперь, когда вдумчивый читатель получил достаточно информации для размышлений и сравнений, можно легко сопоставить реальные риски облучения с мнимой угрозой. К примеру, сравним дополнительную дозу облучения при проживании в помещении, построенном из красного кирпича, где МЭД = 25 мкР/час. На первый взгляд — плохо. Посчитаем. Если нормальный фон — 15 мкР/час, то превышение составляет 10 мкР/час. Дополнительное годовое облучение — 10x24x365=87600 мкР или 87,6 миллирентген. Звучит устрашающе. Но это же 0,876 мЗв!, сравните с рентгенографией! В последние годы, все чаще стали появляться вполне научно-обоснованные статьи о положительном влиянии малых доз облучения на организм человека. Появились термины : Споры ученых о пользе и вреде облучения для человека продолжаются. Как известно, аргументация великих ученых изобилует специфическими терминами. Разобраться в этом может только специалист, владеющий углубленными знаниями в области радиобиологии. Находясь в стороне от этого спора, мы все же немного приблизились к пониманию радиационной безопасности, а значит, не зря потратили свое время.
Имел он счастливый талант | ||
Измерение радиации | NRC.gov
Существует четыре различных, но взаимосвязанных устройства для измерения радиоактивности, облучения, поглощенной дозы и эквивалента дозы. Их можно запомнить по мнемонике R-E-A-D , как показано ниже, с использованием как общих (британских, например, Ки), так и международных (метрических, например, Бк) единиц:
- R Адиоактивность относится к количеству ионизирующего излучения, выделяемого материалом. Испускает ли он альфа- или бета-частицы, гамма-лучи, рентгеновские лучи или нейтроны, количество радиоактивного материала выражается в терминах его радиоактивности (или просто его активности), которая представляет, сколько атомов в материале распадается за заданное время. период.Единицами измерения радиоактивности являются кюри (Ки) и беккерель (Бк).
- E xposure описывает количество радиации, проходящей через воздух. Многие радиационные мониторы измеряют экспозицию. Единицы измерения экспозиции — рентген (R) и кулон на килограмм (Кл / кг).
- Поглощенная доза b описывает количество излучения, поглощенное объектом или человеком (то есть количество энергии, которое радиоактивные источники выделяют в материалах, через которые они проходят).Единицами измерения поглощенной дозы являются поглощенная доза излучения (рад) и серый цвет (Гр).
- D эквивалент (или эффективная доза) сочетает в себе количество поглощенной радиации и медицинские эффекты этого типа радиации. Для бета- и гамма-излучения эквивалент дозы такой же, как и поглощенная доза. Напротив, эквивалент дозы больше, чем поглощенная доза для альфа- и нейтронного излучения, потому что эти типы излучения более опасны для человеческого организма.Единицами эквивалентной дозы являются рентген-эквивалент человек (бэр) и зиверт (Зв), а биологические эквиваленты дозы обычно измеряются в 1/1000 бэр (известная как миллибэр или мбэр).
Для практических целей 1 R (облучение) = 1 рад (поглощенная доза) = 1 бэр или 1000 мбэр (эквивалент дозы).
Обратите внимание, что мера, указанная в Ci, показывает радиоактивность вещества, а мера в бэр (или мбэр) показывает количество энергии, которое радиоактивный источник откладывает в живой ткани.Например, человек получит дозу, эквивалентную 1 мбэр, от любого из следующих видов деятельности:
- 3 дня жизни в Атланте
- 2 дня жизни в Денвере
- 1 год просмотра телевизора (в среднем)
- 1 год ношения часов со светящимся циферблатом
- 1 рейс авиакомпании «от побережья до побережья»
- 1 год проживания по соседству с нормально работающей АЭС
Страница Последняя редакция / обновление 20 марта 2020 г.
единиц дозы излучения
Поглощенная доза и эффективная доза излучения В международной системе единиц (СИ) для измерения радиации используются «серый» (Гр) и «зиверт» (Зв), соответственно.
В США поглощенная доза излучения , эффективная доза и облучение иногда измеряются и указываются в единицах, называемых рад , бэр или рентген (R) .
Для практических целей, связанных с гамма- и рентгеновским излучением, эти единицы измерения воздействия или дозы считаются равными.
Это облучение может происходить от внешнего источника, который облучает все тело, конечность или другой орган или ткань, что приводит к дозе внешнего облучения .С другой стороны, радиоактивный материал, осевший внутри, может вызвать дозу внутреннего облучения всего тела, органа или ткани.
Меньшие доли этих измеренных величин часто имеют префикс, например милли (м), что означает 1/1000. Например, 1 зиверт = 1000 мЗв. Микро (μ) означает 1/1000000. Итак, 1000000 мкЗв = 1 Зв, или 10 мкЗв = 0,000010 Зв.
Преобразование единиц СИ в старые единицы выглядит следующим образом:
- 1 Гр = 100 рад
- 1 мГр = 100 мрад
- 1 Зв = 100 бэр
- 1 мЗв = 100 мбэр
С помощью систем подсчета радиации события радиоактивного преобразования могут быть измерены в единицах «распадов в секунду» (dps) и, поскольку инструменты не являются 100-процентными, «отсчетов в секунду» (cps).
«Спросите экспертов» размещает информацию, используя только СИ (Международная система единиц) в соответствии с международной практикой. Чтобы преобразовать их в традиционные единицы, мы подготовили таблицу преобразования. Вы также можете просмотреть диаграмму, которая поможет представить информацию о радиации, представленную в этом вопросе и ответе, в перспективе. Пояснения к терминам излучения можно найти здесь.CDC Радиационные аварийные ситуации | Измерение радиации
Когда ученые измеряют радиацию, они используют разные термины в зависимости от того, обсуждают ли они радиацию, исходящую от радиоактивного источника, дозу радиации, поглощаемую человеком, или риск того, что человек пострадает от воздействия радиации (биологический риск).Этот информационный бюллетень объясняет некоторые термины, используемые при обсуждении измерения радиации.
Единицы измерения
Большинство ученых в международном сообществе измеряют радиацию с помощью Международной системы (СИ), единой системы мер и весов, которая произошла от метрической системы. Однако в Соединенных Штатах до сих пор широко используется обычная система измерения.
Используются разные единицы измерения в зависимости от того, какой аспект излучения измеряется.Например, количество излучения, испускаемого или испускаемого радиоактивным материалом, измеряется с использованием условной единицы кюри (Ки), названной в честь известного ученого Марии Кюри, или единицы СИ беккерель (Бк). Доза облучения, поглощенная человеком (то есть количество энергии, выделяемой радиацией в ткани человека), измеряется с использованием условных единиц рад или единиц СИ грей (Гр). Биологический риск облучения измеряется с использованием условной единицы бэр или единицы СИ зиверт (Зв).
Измерение излучаемого излучения
Когда обсуждается количество испускаемой или испускаемой радиации, используемой единицей измерения является условная единица Ки или единица СИ Бк.
Радиоактивный атом излучает или излучает радиоактивность, потому что в ядре слишком много частиц, слишком много энергии или слишком много массы, чтобы быть стабильным. Ядро разрушается или распадается в попытке достичь нерадиоактивного (стабильного) состояния. Когда ядро распадается, энергия выделяется в виде излучения.
Ci или Bq используются для выражения количества распадов радиоактивных атомов в радиоактивном материале за период времени. Например, один Ci равен 37 миллиардам (37 X 10 9 ) распадов в секунду. Ci заменяется на Bq. Поскольку один Бк равен одному распаду в секунду, один Ки равен 37 миллиардам (37 · 10 9 ) Бк.
Ки или Бк могут использоваться для обозначения количества радиоактивных материалов, выброшенных в окружающую среду.Например, во время аварии на Чернобыльской АЭС, которая произошла в бывшем Советском Союзе, было выброшено в общей сложности 81 миллион Ки радиоактивного цезия (вид радиоактивного материала).
Измерение дозы излучения
Когда человек подвергается воздействию радиации, энергия откладывается в тканях тела. Количество энергии, выделяемой на единицу веса ткани человека, называется поглощенной дозой. Поглощенная доза измеряется с использованием стандартного рад или SI Гр .
Рад, что означает поглощенная доза излучения, был традиционной единицей измерения, но был заменен на Гр . Один Гр равен 100 рад.
Измерение биологического риска
Биологический риск человека (то есть риск того, что человек пострадает от воздействия радиации на здоровье) измеряется с использованием условной единицы бэр или единицы СИ Зв .
Чтобы определить биологический риск человека, ученые присвоили номер каждому типу ионизирующего излучения (альфа- и бета-частицы, гамма-лучи и рентгеновские лучи) в зависимости от способности этого типа передавать энергию клеткам тела.Это число известно как фактор качества (Q).
Когда человек подвергается радиационному облучению, ученые могут умножить дозу в рад на коэффициент качества, соответствующий типу радиации, и оценить биологический риск человека в ремс. Таким образом, риск в rem = rad X Q.
Рем был заменен на Sv. Один Зв равен 100 бэр.
Сокращения для радиационных измерений
Когда измеряемое количество излучения меньше 1, к единице измерения добавляются префиксы в виде сокращенного обозначения.Это называется научным обозначением и используется во многих научных областях, а не только для измерения радиации. В таблице ниже показаны префиксы для измерения излучения и соответствующие им числовые обозначения.
| Префикс | равно | Сколько это стоит? | Аббревиатура | Пример |
|---|---|---|---|---|
| атто- | 1 х 10 -18 | .000000000000000001 | а | ACI |
| фемто | 1 х 10 -15 | .000000000000001 | f | fCi |
| пико- | 1 х 10 -12 | .000000000001 | с. | pCi |
| нано- | 1 х 10 -9 | .000000001 | n | нКи |
| микро- | 1 х 10 -6 | .000001 | мкм | мкКи |
| милли- | 1 Х 10 -3 | .001 | м | мКи |
| санти- | 1 Х 10 -2 | , 01 | c | cSv |
Когда измеряемая сумма равна 1000 (т. Е. 1 X 10 3 ) или выше, к единицам измерения добавляются префиксы для сокращения очень больших чисел (также в экспоненциальной нотации).В таблице ниже показаны префиксы, используемые при измерении излучения, и соответствующие им числовые обозначения.
| Префикс | равно | Сколько это стоит? | Аббревиатура | Пример |
|---|---|---|---|---|
| кг- | 1 х 10 3 | 1000 | к | кКи |
| мега- | 1 х 10 6 | 1 000 000 | M | MCi |
| гига- | 1 х 10 9 | 100 000 000 | G | ГБк |
| тера- | 1 х 10 12 | 100 000 000 000 | Т | ТБк |
| пета | 1 х 10 15 | 100 000 000 000 000 | P | ПБк |
| exa- | 1 х 10 18 | 100 000 000 000 000 000 | E | EBq |
Обычное радиационное облучение
Люди ежедневно подвергаются радиации из различных источников, таких как естественные радиоактивные материалы в почве и космические лучи из космоса (которых мы получаем больше, когда летаем в самолете).Некоторые распространенные способы облучения людей и соответствующие дозы показаны в таблице ниже.
Источник воздействия Бэр Доза в зивертах (Зв)
Воздействие космических лучей во время полета туда и обратно из Нью-Йорка в Лос-Анджелес 3 мбэр 0,03 мЗв
Один стоматологический рентген 5 мбэр 0,05 мЗв
Один рентген грудной клетки 10 мбэр 0,1 мЗв
Одна маммограмма 70 мбэр 0,7 мЗв
Один год воздействия естественной радиации (от почвы, космических лучей и т. Д.).) 300 мбэр 3 мЗв
Для получения дополнительной информации
Для получения дополнительной информации об измерении радиации вы можете посетить веб-сайт с изображением внешнего значка Общества физиков здравоохранения или внешнего значка «Тема радиации» Агентства по охране окружающей среды.
Для получения дополнительной информации о радиации посетите веб-сайт CDC по радиационным чрезвычайным ситуациям. Вы также можете позвонить на горячую линию общественного ответа CDC по телефону 800-CDC-INFO или 888-232-6348 (TTY).
Доза поглощенного излучения — обзор
1.2 Историческое развитие дозиметрии OSL
В последние годы OSL стал популярной процедурой для определения доз облучения окружающей среды, поглощаемых археологическими и геологическими материалами, в попытке датировать эти материалы. В этой процедуре целевые образцы (обычно природные зерна кварца и / или полевого шпата) подвергаются воздействию в лаборатории постоянного источника света соответствующей длины волны и интенсивности, а люминесценция, стимулированная минералом во время этой процедуры, отслеживается как функция времени стимуляции.Интеграл люминесценции, испускаемой во время периода стимуляции, является мерой дозы радиации, поглощенной минералом с момента последнего воздействия света. Путем калибровки сигналов по известным дозам излучения можно получить поглощенную дозу, а путем отдельного определения мощности дозы в окружающей среде можно определить возраст образца. Huntley et al. (1985) впервые применили для этой цели метод, теперь известный как «непрерывно-волновой OSL» (CW-OSL), и последние разработки в этой области были описаны на проводимых раз в три года конференциях по люминесценции и датированию ESR (Faïn et al. ., 1991; Bailiff et al., 1994; Маккивер, 1997, 2000).
Первые измерения OSL на кварце и полевом шпате были выполнены с использованием лазера на ионах аргона (Huntley et al., 1985). Однако разработка более дешевых систем стимуляции, основанных сначала на лампах с фильтром, а затем на светоизлучающих диодах (СИД), привела к массовому распространению приложений для датирования. Первыми были исследованы полевые шпаты, особенно богатые калием полевые шпаты размером с песок, которые можно выделить с помощью тяжелых жидкостей. Hütt et al.(1988) показали, что сигналы люминесценции можно стимулировать от полевого шпата с использованием длин волн ближнего инфракрасного диапазона около 880 нм, где наблюдался резонанс в спектре стимуляции. Это привело к измерению стимулированной инфракрасным излучением люминесценции (IRSL) с использованием кластеров недорогих диодов (Spooner et al., 1990). Зеленый свет от фильтрованных галогенных ламп использовался для кварцевых (Bøtter-Jensen and Duller, 1992), пока не стали доступны достаточно мощные синие (470 нм) светодиоды (Bøtter-Jensen et al., 1999b).
Поскольку диоды могут использоваться для получения коротких импульсов стимуляции и имеют гораздо более длительный срок службы, чем лампы, было возможно разработать лабораторные процедуры для определения эквивалентной дозы ( D e ) для отдельных аликвот образца. Дуллер (1991) разработал метод аддитивной дозы для полевого шпата, и он получил широкое распространение. Аналогичная процедура была разработана для кварца с использованием ламповой системы с фильтром (Murray et al., 1997). Совсем недавно, после пятилетнего исследования свойств кварца OSL, Мюррей и Винтл (2000) разработали протокол регенеративной дозы (SAR) с однократной аликвотой, который использовался как для датирования, так и для дозиметрии аварий.В этом методе чувствительность всех измерений OSL, используемых для получения D e , контролируется реакцией OSL на тестовую дозу. Для осадочного кварца надежность метода была подтверждена точным датированием 50 образцов, для которых имеется независимая информация о возрасте (Murray and Olley, 2002). Протокол SAR теперь используется для отдельных зерен кварца (Duller et al., 2000) при стимуляции с использованием сфокусированного твердотельного лазера в качестве источника стимуляции (Duller et al., 1999). Это открыло совершенно новый уровень исследования осадочных отложений (Duller and Murray, 2000).
Использование OSL в качестве метода индивидуальной дозиметрии, однако, еще не так широко распространено, несмотря на то, что его использование в этой области имеет гораздо более длительный генезис. Впервые он был предложен для этого приложения несколько десятилетий назад Антоновым-Романовским и др. (1956) и позже использовался Bräunlich et al. (1967) и Сэнборн и Берд (1967). Однако после этих ранних разработок об использовании OSL в дозиметрии излучения не сообщалось, возможно, из-за отсутствия хорошего люминесцентного материала, который был одновременно высокочувствительным к излучению и обладал высокой эффективностью оптической стимуляции, низкой эффективностью. атомный номер и хорошие характеристики затухания (т.е. стабильный сигнал люминесценции при комнатной температуре). MgS, CaS, SrS и SrSe, легированные различными редкоземельными элементами, такими как Ce, Sm и Eu, были одними из первых люминофоров, предложенных для дозиметрии OSL (Bräunlich et al., 1967; Sanborn and Beard, 1967; Rao et al., 1984 ). Они обладают высокой чувствительностью к излучению и высокой эффективностью при инфракрасной стимуляции на длине волны около 1 мкм, но они страдают от значительного затухания люминесценции при комнатной температуре. Эти люминофоры также имеют очень высокий эффективный атомный номер и, как следствие, демонстрируют сильную энергетическую зависимость фотонов, что неприемлемо для использования в индивидуальной дозиметрии.
Несколько исследовательских групп пытались использовать оптическую стимуляцию в качестве дозиметрического инструмента, используя свет для переноса захваченных носителей заряда из глубоких ловушек в мелкие ловушки, а затем отслеживая фосфоресценцию при комнатной температуре, когда заряд утекает из мелких ловушек. Такой подход был предложен для дозиметрии быстрых нейтронов, при которой можно смешать люминофор с полиэтиленом, чтобы измерить поглощенную дозу от протонов отдачи и провести измерения люминесценции при комнатной температуре.Некоторые люминофоры, такие как BeO (Tochilin et al., 1969; Rhyner and Miller, 1970), CaF 2 : Mn (Bernhardt and Herforth, 1974) и CaSO 4 : Dy (Pradhan and Ayyanger, 1977; Pradhan and Bhatt). , 1981) использовались в этом режиме, но каждый из них показал относительно низкую чувствительность. Этот режим считывания OSL часто называют «отложенным» OSL (DOSL) (Yoder and Salasky, 1997).
Новая модификация, называемая импульсным OSL (POSL), была представлена Маккивером, Аксельродом и его коллегами (Markey et al., 1995; McKeever et al., 1996; Akselrod and McKeever, 1999) с использованием кристаллического Al 2 O 3 : C в качестве люминесцентного материала. Здесь облученный Al 2 O 3 : C экспонируется импульсным источником света и синхронно детектируется излучаемое свечение между импульсами, но не во время импульса. Такое синхронное расположение позволяет использовать меньшую оптическую фильтрацию, чем при использовании CW-OSL, который используется в последнем методе для различения стимулирующего света и люминесценции.В то же время метод POSL позволяет сделать упор на медленные процессы фосфоресценции, которые составляют основной сигнал в измерениях DOSL. Эти особенности придают методу POSL как высокую чувствительность, так и более слабую температурную зависимость по сравнению с методом DOSL. Высокая чувствительность и функции быстрого считывания также позволяют использовать этот метод для визуализации распределения дозы по детекторам большой площади (Akselrod et al., 2000).
Некоторые авторы используют тот факт, что облучение материала детектора вызывает устойчивые радиационные дефекты, а последующее освещение образца светом стимулирует ФЛ от этих дефектов.Излучение называется «радиофотолюминесценцией» (RPL), и его интенсивность пропорциональна поглощенной дозе. Этот подход существенно отличается от других методов OSL, поскольку световая стимуляция приводит не к ионизации дефекта, а только к его возбуждению. Таким образом, дозу можно считывать несколько раз, не разрушая сигнал. Недостатки этого подхода заключаются в том, что с помощью этой процедуры сигнал не может быть уменьшен до нуля, а чувствительность метода относительно низкая, поскольку он требует высокой концентрации радиационно-индуцированных дефектов (т.е.е., высокий уровень поглощенной дозы). Примеры этого метода приведены для галогенидов щелочных металлов (Regulla, 1972; Miller and Endres, 1990) и фосфатных стекол (Piesch et al., 1990, 1993).
Из вышесказанного ясно, что в отличие от TL, OSL обладает несколькими экспериментальными подходами, в которых можно стимулировать люминесценцию. Некоторые из них уже упоминались, и среди наиболее популярных из них: (а) метод «непрерывной волны OSL» (CW-OSL), при котором интенсивность стимулирующего света поддерживается постоянной, а сигнал OSL отслеживается непрерывно в течение всего периода стимуляции. , (b) метод так называемого «OSL с линейной модуляцией» (LM-OSL), в котором интенсивность стимуляции линейно возрастает, пока измеряется OSL, и (c) метод POSL, в котором источник стимуляции является импульсным и OSL контролируется только между импульсами.Каждый из этих методов подробно описан на страницах этой книги, особенно в главе 2. Однако пока мы проиллюстрируем на рис. 1.2 каждый из этих трех популярных методов экспериментальными примерами, соответствующими различным режимам стимуляции (показанным на рис. вставки).
Рис. 1.2. Экспериментальные данные, иллюстрирующие три примера метода считывания OSL: (a) CW-OSL, (b) LM-OSL и (c) POSL. На (а) образец представлял собой Al 2 O 3 : C (Luxel ™), облученный 0.3 Гр бета-лучей ( 90 Sr / 90 Y). CW-OSL измеряли на ридере Risø TL / OSL-DA-15 с использованием фильтров Hoya U-340 (7,5 мм), чтобы различать зеленый (525 нм) стимулирующий свет и излучение OSL. Используемая мощность стимуляции составляла ~ 10 мВт / см 2 . В (b) образец представлял собой Al 2 O 3 : C (TLD-500), облученный 0,17 Гр бета-лучами ( 90 Sr / 90 Y). LM-OSL измеряли в тех же условиях, что и в (а), но мощность стимуляции увеличивалась от 0 до ∼10 мВт / см 2 за 1800 с.В (c) образец снова представлял собой Al 2 O 3 : C (Luxel ™), облученный тяжелыми заряженными частицами (100 мГр Fe, 500 МэВ / ед.). POSL измеряли в течение 1 секунды стимуляции с использованием импульсного стимулирующего света 300 нс от второй гармоники (532 нм) Nd: YAG-лазера, работающего на частоте 4 кГц. Люминесценция регистрировалась между импульсами с помощью стробируемой системы счета фотонов. Линейный лазерный фильтр Nd: YAG 532 нм и фильтры Kopp 5-58 помещали между образцом и ФЭУ. Каждый из этих трех методов измерения подробно описан в главе 2.
Как измеряется радиационное воздействие?
Около 150 человек, живущих или работающих вблизи поврежденных ядерных объектов Японии, прошли мониторинг на предмет потенциального радиационного облучения, и 23 из них были признаны нуждающимися в лечении. Как измеряется степень их воздействия?
Согласно Комиссии по ядерному регулированию США (NRC), «облучение» означает количество радиации, такой как рентгеновские лучи, гамма-лучи, нейтроны, альфа- и бета-частицы, присутствующие в воздухе.Экспозиция, обычно выражаемая в рентгенах, измеряется счетчиками Гейгера и аналогичными приборами. Счетчик Гейгера регистрирует, сколько газа, которое он содержит, ионизируется поступающими частицами излучения, и преобразует эту информацию в электронный сигнал.
Однако люди не поглощают всю радиацию, которой они подвергаются; большая часть его проходит прямо через их тела. Небольшое количество энергии, переносимой излучением, поглощается тканями тела, и это поглощенное количество измеряется в единицах «поглощенной дозы излучения» (рад).Радиация влияет на разных людей по-разному, но бригады по безопасности используют практическое правило: один рентген гамма- или рентгеновского излучения обычно дает поглощенную дозу около 1 рад. Измеряя уровень радиации вокруг тела человека с помощью счетчика Гейгера, сотрудник службы безопасности может приблизительно определить поглощенную дозу этого человека.
Более сложная мера радиационного облучения, называемая эффективной дозой, учитывает вредность конкретного типа присутствующего излучения.В то время как эффективные и поглощенные дозы одинаковы для бета- и гамма-излучения, для альфа- и нейтронного излучения — типов, которые особенно опасны для человеческого организма, — эффективная доза имеет большее значение, чем поглощенная доза. Таким образом, мера эффективной дозы дает конкретную шкалу для определения того, насколько на самом деле опасен инцидент облучения. Единицами эффективной дозы являются «рентгеновский эквивалент человека» (бэр) и зиверт (Зв), где один Зв равен 100 бэр.
Средний человек получает эффективную дозу 0.36 бэр ежегодно, 80 процентов из которых поступает из естественных источников излучения, таких как радиоактивные материалы в коре и мантии Земли и источники в космическом пространстве. Остальные 20 процентов эффективной дозы среднего человека являются результатом воздействия искусственных источников излучения, таких как рентгеновские аппараты, промышленные детекторы дыма, и продолжающихся осадков в результате испытаний ядерного оружия.
В США NRC ограничивает профессиональное облучение взрослых, работающих с радиоактивными материалами, до 5 бэр в год.Предел может быть увеличен до 25 бэр в случае возникновения чрезвычайной ситуации; этот уровень все еще не считается опасным.
Уровень радиации на Фукусиме вырос до 0,8 бэр в час после взрыва на одном из ядерных реакторов сегодня (15 марта). Если бы аварийные работники не были эвакуированы вскоре после этого, они получили бы свою ежегодную профессиональную дозу чуть более чем за 6 часов.
Хотя эта сумма потенциально опасна, она все же не была смертельной. Согласно NRC, «[Это] обычно считается, что люди, подвергшиеся одновременному облучению примерно 500 бэр, скорее всего, умрут без лечения.Точно так же однократная доза 100 бэр может вызвать у человека тошноту или покраснение кожи (хотя выздоровление вероятно), а около 25 бэр может вызвать временное бесплодие у мужчин. Однако, если эти дозы распределяются по времени, а не доставляются сразу, их эффекты, как правило, менее серьезны ».
Эта статья была предоставлена Life’s Little Mysteries , дочерним сайтом для LiveScience. Следуйте за Натали Вулчовер в Twitter @nattyover
Измерение радиационного облучения | Введение в химию
Цель обучения
- Дайте определение терминов, используемых для определения радиационного воздействия, серого (Гр) и зиверта (Зв)
Ключевые моменты
- Дозиметрия излучения — это измерение и расчет поглощенной дозы в веществе и тканях в результате воздействия косвенного и прямого ионизирующего излучения.
- Доза указывается в серых тонах (Гр) для вещества или зивертах (Зв) для биологической ткани.
- Существует несколько способов измерения доз ионизирующего излучения, включая индивидуальные дозиметры и ионизационные камеры.
Условия
- серый Производная единица дозы облучения в системе СИ, определяемая как поглощение одного джоуля энергии излучения одним килограммом вещества. Символ: Гр.
- зиверт — производная единица дозы облучения в системе СИ, которая является мерой воздействия низких уровней ионизирующего излучения на здоровье организма человека.Символ: Sv.
- дозиметрия Измерение доз, особенно ионизирующих излучений.
- джоуль — производная единица измерения энергии, работы и тепла в системе СИ; равна энергии одного ватта мощности в течение одной секунды; символ: J.
Дозиметрия излучения — это измерение и расчет поглощенной дозы в веществе и тканях в результате воздействия косвенного и прямого ионизирующего излучения. Это научная специальность в области физики здоровья и медицинской физики, которая ориентирована на расчет доз внутреннего и внешнего облучения от ионизирующего излучения.
Грей против Зивертса
Доза указывается в сером (Гр) для вещества или в зивертах (Зв) для биологической ткани, где 1 Гр или 1 Зв равен 1 джоуля на килограмм. Все еще преобладают единицы, не относящиеся к системе СИ, где доза часто указывается в рад, а эквивалент дозы — в бэр.
Доза излучения означает количество энергии, вложенной в материю, и / или биологические эффекты излучения. Его не следует путать с единицей радиоактивной активности — беккерелем (Бк). Воздействие радиоактивного источника даст дозу, которая зависит от активности, времени воздействия, энергии испускаемого излучения, расстояния от источника и защиты.Эквивалентная доза зависит от этих весовых коэффициентов. Доза — это мера внесенной дозы, поэтому она никогда не может снизиться.
Инструменты для измерения ионизирующего излучения
Средняя мировая фоновая доза для человека составляет около 3,5 мЗв в год, в основном от космической радиации и природных изотопов на Земле. Существует несколько способов измерения доз ионизирующего излучения, включая индивидуальные дозиметры и ионизационные камеры. Носимые дозиметры бывают нескольких типов: кварцевое волокно, пленочный бейдж, термолюминесцентные и твердотельные.Люди используют эти дозиметры для отслеживания облучения, как правило, если они ожидают контакта с радиоактивными веществами в рамках своей работы.
Дозиметр Фотография дозиметра прямого считывания. Показать источникиBoundless проверяет и курирует высококачественный контент с открытой лицензией из Интернета. Этот конкретный ресурс использовал следующие источники:
долларов США | OHSEC | Отдел радиационной безопасности
Тематические области
SI
SI означает французскую фразу systeme internationale , что означает, международная система мер и весов, ранее известная как метрическая система.Помимо единиц СИ, есть традиционные или местные единицы, которые предпочитают многие люди которые характерны для регионов мира или в специализированных областях учебы. Эти блоки обычно разрабатывались вне схема измерений СИ, но может быть связана с преобразованием факторы и формулы.
Метрические префиксы, расширяющие единицу
Кило x 1,000 (тысяч)
Мега x 1 000 000 (миллионов)
Гига x 1 000 000 000 (миллиардов)
Terra x 1 000 000 000 000 (трлн)
Метрические префиксы, уменьшающие единицу
Милли x тысячная
Micro x миллионная
Nano x миллиардная
пико x триллионная
Воздействие
Экспозиция — это измерение ионизации воздуха, рентгеновских лучей. радиация и гамма-излучение от низкой до средней энергии.Экспозиция невозможно измерить для других видов излучения. Концепция воздействия считается устаревшим с научной точки зрения; тем не мение, он до сих пор часто используется. Иногда используется термин «воздействие». неточно как синоним дозы.
Рентген (R) — это традиционная единица экспозиции, что представляет собой количество радиации, необходимое для создания 1 ед. Заряда в 1 куб. Сантиметр сухого воздуха.
кулон на килограмм — единица измерения ионизирующего излучения в системе СИ. экспозиции, и это количество излучения, необходимое для создания 1 кулон заряда в 1 кг вещества.
1 рентген = 0,0003 кулонов на килограмм.
Доза
Энергия излучения, выделяемая веществом, называется «дозой». Гейгера детекторы и сцинтилляционные детекторы могут быть откалиброваны давать измерения мощности дозы при работе с конкретными, известные изотопы.Также существует ряд дозиметрических систем. которые используются в дозиметрических мониторах или значках для персонала. Доза также можно математически рассчитать для любого вида излучения если личность облучающего нуклида известна, и некоторые представление об объеме активности можно измерить. Рад традиционная единица дозы.
1 рад = 100 эрг на грамм или 0,01 Джоуля на килограмм.
Серый (Гр) — единица измерения поглощенной дозы в системе СИ, количество излучения, необходимое для передачи 1 джоуля энергии в 1 килограмм вещества.
1 серый = 100 рад.
1 рад = 10 милгрей.
Эквивалент дозы
Эквивалент дозы — это уточнение дозы с учетом биологическое действие радиации на ткани человека.Это выведено от присвоения весового коэффициента измеренной дозе. Для гаммы лучей равно поглощенной дозе. Для других видов излучения при разных энергиях и для разных частей тела могут быть весовыми коэффициентами, применяемыми к поглощенной дозе, для достижения эквивалент дозы. Эти весовые коэффициенты эмпирически полученный. Бэр — традиционная единица эквивалента дозы.
1 бэр = 100 эрг на грамм или 0,01 Джоуля на килло-грамм.
Зиверт (Зв) — единица эквивалентной дозы в системе СИ; количество излучения, необходимое для передачи 1 джоуля энергии в 1 килограмме вещества.
1 зиверт = 100 бэр.
1 бэр = 10 милзиверт
Действия
Активность — это наблюдаемая скорость распада радиоактивного материала. как испускание радиационных частиц (альфа, бета, фотон, или нейтрон) от атомного ядра, указывая на ядерные события.Активность измеряется в единицах:
- беккерель (Бк),
- кюри (ci) и
- распадов в минуту (DPM).
Некоторые коэффициенты пересчета:
1 беккерель = 1 ядерный распад в секунду.
1 кюри = 3,7 x 10 10 беккерелей.
1 гигабеккерель = 27 милкюри
1 DPM = 60 беккерелей
1 микрокюри = 2,220,000 DPM
Сводный список преобразований
1 рентген = 0.