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. |
| 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 |
| | Адрес этой страницы (вложенность) в справочнике dpva.ru: главная страница / / Техническая информация / / Инженерное ремесло / / Единица измерения дозы облучения / дозы радиации Зиверт. Опасные и повседневные уровни радиации. Поделиться:
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Если Вы не обнаружили себя в списке поставщиков, заметили ошибку, или у Вас есть дополнительные численные данные для коллег по теме, сообщите , пожалуйста. Вложите в письмо ссылку на страницу с ошибкой, пожалуйста. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Коды баннеров проекта DPVA.ru Начинка: KJR Publisiers Консультации и техническая | Проект является некоммерческим. Информация, представленная на сайте, не является официальной и предоставлена только в целях ознакомления. Владельцы сайта www.dpva.ru не несут никакой ответственности за риски, связанные с использованием информации, полученной с этого интернет-ресурса. Free xml sitemap generator | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Единица измерения радиации Зиверт. Опасные и повседневные уровни радиации.
Имеет большое значение для радиобиологии.
п.).
Радиоактивность и единицы ее измерения
Радиоактивность — самопроизвольный распад неустойчивых ядер некоторых атомов, сопровождающийся испусканием ионизирующего излучения (радиации).Ионизирующее излучение — поток элементарных частиц или квантов, энергия которых достаточно велика, чтобы вызвать ионизацию атомов и молекул в облучаемом веществе. Основные виды ионизирую щего излучения — альфа-частицы, бета-лучи, гамма-лучи, рентгеновские лучи, нейтроны.
Альфа-частица — ядро атома гелия, состоит из двух протонов и двух нейтронов. В воздухе пробег альфа-частицы не превышает нескольких сантиметров, в мягких биологических тканях — нескольких десятков микрометров.
Бета-лучи — электроны и позитроны. В воздухе способны пролететь несколько метров, в мягкие ткани могут проникать на расстояние нескольких миллиметров.
Способны распространяться на большие расстояния.Рентгеновские лучи — кванты электромагнитного излучения с длиной волны от 0,01 до 100 нм. Обладают меньшей энергией, чем гамма-лучи. Образуются не только при радиоактивном распаде, но и в рентгеновской трубке.
Нейтроны — нейтральные частицы, вызывают косвенную ионизацию.
***
Единицей измерения радиоактивности служит беккерель (Бк, Bq). Один беккерель равен одному распаду в секунду. Часто используют внесистемную единицу — кюри (Ки, Ci). Один кюри соответствует числу распадов в секунду в 1 грамме радия. 1 Ки = 3,7.1010 Бк.
***
Широко известная внесистемная единица рентген (Р, R) служит для определения экспозиционной дозы. Один рентген соответствует дозе рентгеновского или гамма-излучения, при которой в 1 см3 воздуха образуется 2.109 пар ионов (суммарный заряд ионов равен одной единице заряда в системе СГС).
1 Р = 2, 58.10-4 Кл/кг.
***
Чтобы оценить действие излучения на вещество, измеряют поглощенную дозу, которая определяется как поглощенная энергия на единицу массы. Единица поглощенной дозы называется рад (от английского radiation absorbed dose). Один рад равен 100 эрг/г. В системе СИ используют другую единицу — грей (Гр, Gy). 1 Гр = 100 рад = 1 Дж/кг.
*
Биологический эффект различных видов излучения неодинаков. Это связано с отличиями
в их проникающей способности и характере передачи энергии органам и тканям живого
организма. Поэтому для оценки биологических последствий используют биологический
эквивалент рентгена — бэр (в английском языке — rem, Roentgen Equivalent
of Man). Доза в бэрах эквивалентна дозе в радах, умноженной на коэффициент качества
излучения. Для рентгеновских, бета- и гамма-лучей коэффициент качества считается
равным единице, то есть бэр соответствует раду.
Для альфа-частиц коэффициент качества
равен 20 (это означает, что альфа-частицы вызывают в 20 раз более сильное повреждение
живой ткани, чем та же поглощенная доза бета- или гамма-лучей). Для нейтронов
коэффициент составляет от 5 до 20 в зависимости от энергии. В системе СИ для эквивалентной
дозы введена специальная единица, называемая зиверт (Зв, Sv). 1 Зв = 100
бэр. Эквивалентная доза в зивертах соответствует поглощенной дозе в греях, умноженной
на коэффициент качества.
См. в номере на ту же тему
Н. ДОМРИНА — Сквозь призму чернобыля: диалоги о мире и войне.
См. также статью С. Панкратова «Единицы измерения в радиационной физике». «Наука и жизнь» 1986 г., № 9.
Чем измеряют радиацию
В последние несколько десятилетий люди привыкли к мысли об опасности радиоактивного излучения. Но желание избежать этой опасности сталкивается с серьезной проблемой. Человек не может ощутить радиацию.
Ни один из наших органов чувств ее не воспринимает. Поэтому на помощь должны прийти приборы. Современные дозиметры-радиометры совмещают в себе функции измерения дозы излучения и его активности.
Самые последние разработки, например, приборы серии DO-RA, функционируют на базе любых портативных электронных устройств и на всех основных мобильных операционных системах: iOS, Android, WP и др. Таким образом, обладатели приборов смогут вести самостоятельный контроль избыточного ионизирующего излучения, а также проанализировать подозрительные объекты, продукты питания и жидкости, строительные материалы и жилища.
Радиация – это излучение, способное отрывать от атомов окружающие их электроны, превращая эти атомы в положительно заряженные ионы (отсюда название – ионизирующее излучение). Опасность излучения для организма тоже объясняется этим свойством: ионизирующие излучение повреждает молекулы в организме и нарушает их нормальное функционирование (развивается лучевая болезнь).
Как установил еще Резерфорд, основных видов ионизирующего излучения три, они обозначаются тремя первыми буквами греческого алфавита. Альфа-излучение представляет собой поток ядер гелия-4 (два нейтрона + два протона). Бета-излучение – это поток электронов (иногда — позитронов). Гамма-излучение – поток фотонов с высокой энергией. Есть и более редкие виды ионизирующего излучения, например, поток нейтронов.
Альфа-излучение, возникающее при радиоактивном распаде, не может проникнуть через поверхностные слои кожи человека, состоящие из мертвых клеток. Оно способно нанести вред здоровью только если человек проглотит его источник. Бета-частицы задерживаются кожей, но могут стать причиной лучевых ожогов. Наиболее опасно гамма-излучение — защитить от него могут только толстые стены или пластины свинца.
На заре исследования радиоактивности для ее обнаружения использовали долгий и неточный метод — фотопластинки. Этот светочувствительный материал засвечивается без света под воздействием радиации.
В 1908 году появился «счетчик Гейгера», прибор для регистрации ионизирующего излучения, изобретенный немецким физиком Гансом Гейгером. Более правильное его название «счетчик Гейгера – Мюллера», так как в разработке более совершенной конструкции, появившейся к 1928 году, принял участие коллега Гейгера Вальтер Мюллер. Прибор представляет собой газовый электроконденсатор – вакуумную трубку, заполненную аргоном или неоном. Если рядом с ней окажется радиоактивное вещество, его излучение проникнет в трубку и заставит газ светиться — через трубку проходит электрический ток. Этот ток пропускается через счетчик, и таким образом можно узнать количество радиации, попавшее в трубку.
Другой метод регистрации ионизирующих излучений основан на использовании сцитилляторов – веществ, способных в ответ на попадающее в них ионизирующее излучение испускать свет. Первый такой детектор на основе сульфида цинка (так называемый «спинтарископ») создал в 1909 году всё тот же Ганс Гейгер совместно с Эрнстом Марсденом.
При использовании первых сцинтилляторных детекторов ученые зрительно регистрировали эти вспышки света. Для этого приходилось часами сидеть в темной комнате, глядя в микроскоп. Затем детекторы стали снабжать фотоумножителями – устройствами, преобразующими свет в электрический импульс, который довольно легко зарегистрировать.
Первая определяет степень ионизации воздуха и измеряется в рентгенах. Количество энергии ионизирующего излучения, поглощенное веществом, определяет поглощающая доза, измеряется в греях (одна сотая грея – рад).Эквивалентная доза учитывает различие между воздействием на организм разных видов излучения, поскольку более тяжелые частицы (например, альфа-излучение), попадая в организм, ионизируют больше молекул, чем легкие (гамма и бета-излучение), то при одинаковой поглощенной дозе степень их воздействия будет разной. Измеряется в зивертах (одна сотая зиверта — бэр — биологический эквивалент рада). Эффективная доза, также измеряемая в зивертах, учитывает разную чувствительность тканей организма к излучению: облучение костного мозга или легких более опасно, чем щитовидной железы и печени, а для клеток кожи опасность еще меньше.
Активность источника излучения описывает интенсивность радиоактивного распада в источнике. Основная единица измерения активности называется беккерель, она равна одному акту распада в секунду. Приборы, разработанные компанией ОАО «Интерсофт Евразия», резидентом кластера ядерных технологий Фонда «Сколково», измеряют как дозу, так и активность излучения и представляют собой целую серию DO-RA (дозиметр-радиометр). К ним относятся модель DO-RA.Classic со счетчиком Гейгера-Мюллера и перспективная модель DO-RA.Ultra, разрабатываемая в рамках гранта Сколково, с детектором ионизирующего излучения на основе кремния (Si). При измерении радиации учитывают экспозиционную, поглощенную,эквивалентную и эффективную дозы.
Важная особенность DO-RA состоит в том, что они функционируют на базе любых портативных электронных устройств: смартфоны, планшеты, ноутбуки. Детектор подсоединяется к устройству через аудиовыход, либо через USB разъем или используя протокол беспроводной связи BLE (Bluetooth).
Программы, обеспечивающие работу дозиметра-радиометра, существуют для всех основных мобильных операционных систем: iOS, Android, WP и др.
Устройство позволяет измерять дозу поглощенного излучения за определенное время, строит временной график дозы, замеряет активность источника излучения. Есть и дополнительные функции, например, возможность сфотографировать место замера с автоматической фиксацией информации о времени замера, величине фона (мощности дозы) и географических координатах.
Детектор DoRaSi на основе кремния и собственных патентов, который используется в устройствах, способен не только измерять излучение, но и определять тип его источника излучения: уран, цезий, иод. Правда это новшество будет реализовано только в следующих версиях устройств линии DO-RA.
На днях «Интерсофт Евразия» получила первый патент в США и в Японии, а ранее в Китае на дозиметр-радиометр «ДО-РА» с твердотельным детектором индикации и измерения ионизирующего излучения для смартфонов и компьютеров.
По словам кандидата технических наук Владимира Елина, изобретателя и руководителя проекта ДО-РА, теперь компания будет защищена при производстве и продаже дозиметра на рынках США, Японии и Китая, которые обладают огромным потенциалом в миллиарды долларов в год. По его прогнозам, разработка будет особенно востребована в местах пострадавших от ядерных катастроф, таких как Украина, Япония и на сопредельных территориях. Кроме того, команда разработчиков проектирует сейчас очень компактное устройства DO-RA.Modul для модульного смартфона Project Ara, разрабатываемого компанией Google.
Источник: polit.ru
Чем отличается Зиверт от Рентгена и в чем еще измеряют радиацию? | ВОПРОС-ОТВЕТ
И Зиверт и Рентген являются актуальными единицами измерения радиации, но значения их принципиально отличаются друг от друга.
«Рентген — это экспозиционная величина. Если применять грубую аналогию, то она показывает, какое количество ионизирующего излучения выделяет источник радиации за единицу времени.
Сама по себе эта величина не может характеризовать степень поражения человека радиационном излучением. Рентгены нам говорят, сколько ионизирующего излучения пройдет через тело человека за единицу времени. Исходя из этого можно составить график безопасного нахождения человека рядом с источником радиоактивности. Сократив время пребывания в зоне действия ионизирующего излучения до минимума, человек может без какого-либо вреда переносить даже серьезное излучение. Именно поэтому при ликвидации аварии на Чернобольской АЭС время работы ликвидаторов в опасной зоне исчислялось минутами», — говорит физик Алексей Осипов.
С Зивертами картина другая, эта величина показывает какой вред здоровью нанесла радиация.
«В Зивертах измеряется поглощенное излучение. То есть сколько радиации «впитал» человек, находившейся рядом с источником облучения. По этой величине и оценивается нанесенный радиацией вред здоровью, а так же вероятность развития лучевой болезни. При оценке состояния здоровья человека все, Зиверты суммируются.
То есть учитывается все поглощенное организмом излучение за все время наблюдения», — говорит ученый.
Также для измерения поглощенного излучения используется другая величина — Грей. По сути эти величины имеют общий физический смысл и равны друг другу.
1 Грэй = 1 Зиверту и условно равен 100 рентгенам.
Малые и средние дозы поглощенного излучения измеряют в Зивертах или микро- милизивертах, а вот большие дозы измеряют в Греях. То есть, если вы услышали, что речь идет о Греях — самое время насторожиться. Зиверт — величина мировой измерительной системы, а Грей принадлежит к измерительной системе СИ.
Если говорить об опасных поглощенных дозах радиации, то считается, что лучевая болезнь возникает при дозе в 1 Грей, полученной за короткой промежуток времени (четверо суток). При дозе облучения от 7 до 10 Грей развивается тяжелая форма лучевой болезни со 100% летальным исходом. При дозе от 10 до 15 Грей летальный исход наступает в течение 2-3 недель.
При дозе свыше 15 Грей человек погибает через 1-5 суток.
Очень редко используется еще одна величина 1 бэр (биологический эквивалент рентгена). Это устаревшая величина, которая использовалась физиками СССР.
1 Зиверт = 1 Грей = 100 бэр
|
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. 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. — 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. 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 | ||
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.
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:
). Эти изотопы находятся повсеместно — в грунте, в строительных материалах, в дорожном покрытии, в пище, в воде, в воздухе. Жизнь на Земле возникла и продолжает развиваться в условиях постоянного облучения. Более того, облучение, оказывается, необходимо для нормального развития и функционирования организма человека. (Википедия: «Биологические эффекты ионизирующего излучения»)
Результаты вы слышите в сводках о погоде и это правда, но не вся правда!
..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.
Мощность дозы рентгеновского излучения — ООО «Радэк»
Содержание
В чём измеряется мощность дозы рентгеновского излучения и как происходит радионуклидное накопление в человеческом организме?
Какой объем накопленного ионизирующего облучения критичен для здоровья?
Системные и внесистемные единицы измерения
В процессе научного открытия и последующего изучения источников ионизирующего излучения и радиоактивности возникла необходимость во введении специальных единиц измерения.
Первыми такими единицами стали Кюри и Рентген. Изначально в мировой практике исследования радиоактивного фона полностью отсутствовала систематизация, поэтому сегодня первичные единицы измерения принято называть внесистемными.
В настоящее время подавляющим большинством государств принята единая интернациональная система измерения (CI). В Российской Федерации переход на CI был начат в январе 1982 года. Предполагалось, что он будет завершен к январю 1990 года, но политические и экономические события в стране существенно затянули данный процесс. Тем не менее, вся современная дозиметрическая аппаратура выпускается с учётом градуирования в новых единицах измерения.
За несколько десятилетий активного изучения и практического применения рентгеновского излучения было введено большое количество различных единиц измерения дозы: Бэр, Грэй, Беккерель, Рад, Кюри и многие другие. Они используются в различных системах измерения и сферах радиологии. В контексте рентгенодиагностики наиболее часто употребляемые – Зиверт и Рентген.
Области применения Рентгена и Зиверта
Рентген сегодня считается устаревшей единицей измерения. Сфера её применения за последние годы существенно сузилась. Чаще всего она теперь используется для отображения общего излучения, тогда как размер полученной человеком дозы обозначается Зивертами.
Еще одно современное применение единицы измерения Рентген – определение характеристик рентгеновского аппарата, в том числе уровня излучаемой им проникающей радиации.
Для объективной и максимально точной оценки воздействия радиоактивного фона на человеческий организм используется понятие – эквивалентная поглощенная доза. ЭПД дает возможность определить количественную величину поглощенной организмом энергии. Анализ проводится с учетом биологической реакции отдельных тканей тела на ионизирующее излучение. При определении показателей применяется единица измерения – Зиверт. Она равна примерно 100 Рентген.
Тысячные и миллионные доли Зиверта/Рентгена
Мощность получаемой дозы облучения при прохождении рентгенодиагностики в десятки раз ниже показателя в 1 зиверт.
Многократно ниже данной единицы измерения и естественный фон облучения. Поэтому для проведения более корректных замеров были введены такие понятия, как миллизиверт (мЗв) и микрозиверт (мкЗв). Один зиверт равен тысяче миллизиверт, или одному миллиону микрозиверт. Аналогичные значения применяются и по отношению к Рентгену.
Мощность дозы принято отображать в виде количественной части полученного облучения за определённый временной промежуток. Наиболее распространенные единицы времени: секунды, минуты и часы. Следовательно, часто используемые показатели: зв/ч, мзв/, р/ч, мр/ч и так далее.
Допустимый объём накопленного в организме облучения
Доза облучения при воздействии на человеческий организм имеет накопительное свойство. Учеными определен критический порог накопленных на протяжении жизни Зивертов в организме, превышение которого чревато негативными последствиями. Безопасный объем накопленного облучения находится в диапазоне от 100 до 700 миллизивертов.
Для коренных жителей высокогорных районов данные показатели могут быть немного выше.
Основные источники накопления в организме радионуклидных соединений
Ионизирующее излучение происходит вследствие инерционного высвобождения магнитных волн при активном взаимодействии атомов. Источники ионизирующего излучения делятся на природные и искусственные.
Природные ионизирующие излучения
К числу природных источников излучения в первую очередь относится естественный радиационный фон. В различных районах планеты фиксируется разный уровень радиации. На его размер оказывают прямое влияние следующие факторы:
- Высота над уровнем моря. Чем ближе к воде, тем ниже уровень радиации в воздухе;
- Геологическая структура местности. Наличие плодородной почвы и водоемов содействуют снижению радиоактивного фона. Горные образования, напротив, служат источником повышенного излучения;
- Архитектура. Чем плотней застройка, тем выше окружающий её радиоактивный фон.
Оптимальным для жизни считается радиационный фон 0,2 микрозиверта в час (или 20 микрорентген в час).
Верхний порог допустимого уровня: 0,5 микрозивертов в час (50 микрорентген в час).
В зоне радиационного фона до 10 мкЗв/ч (1 мР/ч) возможно безопасное нахождение на протяжении 2-3 часов. Более продолжительное пребывание способно повлечь критические последствия.
Источники накопления дозы естественного излучения в организме
Среднестатистическая накапливаемая в человеческом организме доза естественного излучения составляет примерно 2–3 мЗв в год. Она складывается из следующих показателей:
- космическая радиация и солнечная активность – 0,3 – 0,9 мЗв;
- ландшафтно-почвенное излучение – 0,25 – 0,6 мЗв;
- радиационный фон окружающей архитектуры – от 0,3 мЗв;
- воздушные массы – 0,2 – 2 мЗв;
- продукты питания – от 0,02 мЗв;
- питьевая вода – 0,01 – 0,1 мЗв.
Одним из источников природного ионизирующего излучения является сам человеческий организм, производящий собственные отложения радионуклидных соединений.
Среднестатистический уровень одного только скелета колеблется от 0,1 до 0,5 мЗв.
Искусственные ионизирующие излучения
К источникам искусственного ионизирующего облучения в первую очередь относятся медицинские аппараты, применяемые во время проведения рентгеновской диагностики или терапии. В разных видах рентгеновского обследования различная величина эквивалентной поглощенной дозы. Также на мощность дозы облучения влияет срок выпуска и эксплуатационная нагрузка используемого рентген аппарата.
Рентгеновская аппаратура последнего поколения подвергает человеческий организм облучению в несколько десятков раз ниже, чем предшествовавшие модели. Современные цифровые аппараты практически безопасны.
Размер доз облучения при рентгенодиагностике
Мощность дозы рентгеновского излучения в современных аппаратах по сравнению с их предыдущими модификациями:
- 1 снимок цифровой флюорографии – оза снижена с 0,03 до 0,002 мЗв;
- 1 снимок плёночной флюорографии – оза снижена с 0,8 до 0,25 мЗв;
- 1 снимок при рентгенографии органов грудной полости – доза снижена с 0,4 до 0,15 мЗв;
- 1 снимок дентальной рентгенографии — доза снижена с 0,3 до 0,03 мЗв.
При рентгеноскопической диагностике происходит визуальное обследование органов с оперативным выводом необходимой информации на монитор компьютера. В отличие от фотографического метода, данный тип диагностики подвергает пациента меньшей дозе облучения за равную единицу времени. Но в некоторых случаях обследование может проводиться более длительное время.
При диагностике продолжительностью до 15-ти минут средняя мощность полученной дозы колеблется от 2 до 3,5 мЗв.
Во время проведения диагностики желудочно-кишечного тракта человек получает дозу облучения до 6-ти миллизивертов. При компьютерной томографии – от 2-х до 6-ти миллизивертов (мощность получаемой дозы напрямую зависит от диагностируемых органов).
При проведении сравнительного анализа получаемой человеком дозы ионизирующего облучения от аппаратов рентгенодиагностики и повседневном пребывании в привычной окружающей среде учёными были получены следующие данные:
- разовая рентгенография грудной клетки сопоставима с 10-дневной дозой естественного облучения;
- одна флюорография грудной клетки – до 1-го месяца естественного облучения;
- разовая полная компьютерная томография – приблизительно 3 года естественного облучения;
- один рентгенографический осмотр кишечника или желудка – от 2-х до 3-х лет естественного облучения.
Согласно законодательству Российской Федерации по радиационной безопасности допустимой нормой рентгеновского облучения (средняя годовая эффективная доза) является обобщенная доза в 70 мЗв, полученная в течение 70-ти лет жизни.
Radiation Studies — CDC: Measuring Radiation
Три общих измерения радиации — это количество радиоактивности, уровни окружающей радиации и доза радиации. Но для получения точных и надежных измерений нам нужен как подходящий прибор, так и обученный оператор. Важно поддерживать оборудование для обнаружения радиации, чтобы оно работало должным образом.
Все дело в энергии!
- При работе с излучением нас беспокоит количество энергии, излучаемой материалом.Размер, вес и объем материала не обязательно имеют значение.
- Небольшое количество материала может испустить много радиации.
- С другой стороны, большое количество радиоактивного материала может испускать небольшое количество излучения.
Подробнее об измерении радиации
Измерение количества радиоактивности
- Мы измеряем уровень радиоактивности, выясняя, сколько радиоактивных атомов распадается каждую секунду. Эти атомы могут испускать альфа-частицы, бета-частицы и / или гамма-лучи.
- Уровень радиоактивности указывается в беккерелях (Бк), которые являются международной единицей, или в Кюри (Ки), которые используются в Соединенных Штатах. Счетчики
- Гейгера обычно используются для измерения количества радиоактивности, но есть и другие типы детекторов, которые можно использовать.
Эти атомы могут испускать альфа-частицы, бета-частицы и / или гамма-лучи.Подробнее об измерении радиоактивности
Измерение уровней радиации
- Уровни внешней радиации измеряют уровень радиации в окружающей нас среде.
- Уровни радиации в окружающей среде указываются в грей в час (Гр / ч) или в зивертах в час (Зв / ч), которые являются международными единицами измерения. В США мы используем рентген в час (R / h) или бэр в час (rem / h).
- Приборы, называемые ионизационными камерами под давлением, лучше всего подходят для измерения уровня радиации в окружающей среде.
Подробнее об измерении уровня радиации в окружающей среде
Измерение дозы излучения
- Доза излучения — это количество излучения, поглощенное телом.
- Дозы облучения указываются в международных единицах Грея (Гр) или Зиверта (Зв). В США мы используем rad или rem . Дозиметры
- могут использоваться службами быстрого реагирования и службами безопасности для контроля дозы в режиме реального времени. В больницах и лабораториях также используются специализированные инструменты для измерения дозы.
Подробнее об измерении дозы облучения
единиц дозы излучения
Поглощенная доза излучения и эффективная доза 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 , rem или рентген (R) .
Для практических целей с гамма- и рентгеновскими лучами эти единицы измерения воздействия или дозы считаются равными.
Это облучение может происходить от внешнего источника, облучающего 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» (дпс) и, поскольку инструменты не являются 100-процентными, «отсчетов в секунду» (сПс).
Измерение радиации — ORISE
Действие: Сколько присутствует?
Радиоактивный материал обычно не описывают с точки зрения его массы или объема.Вместо этого количество присутствующего радиоактивного материала сообщается с точки зрения скорости распада материала или его активности. В Международной системе единиц (СИ) единицей измерения является беккерель (Бк). Беккерель — это один распад в секунду (dps).
Кюри (Ки) — традиционная единица измерения радиоактивности, наиболее часто используемая в США. Одна кюри составляет 37 миллиардов Бк. Поскольку Bq представляет собой такое небольшое количество, вы, вероятно, увидите префикс, используемый с Bq, как показано ниже:
- 1 МБк (27 мккюри)
- 1 ГБк (27 милликюри)
- 37 ГБк (1 кюри)
- 1 ТБк (27 кюри)
Большое количество материала может иметь очень небольшую радиоактивность; очень небольшое количество материала может обладать большой радиоактивностью.
Например, уран-238 имеет радиоактивность 0,00015 кюри на фунт (0,15 милликюри), а кобальт-60 — около 518 000 кюри на фунт.
В Международной системе единиц (СИ) беккерель (Бк) является единицей измерения радиоактивности. Один Бк соответствует 1 распаду в секунду (dps).
Единицы СИ и префиксы
Международная система единиц получила официальный статус и рекомендована для универсального использования Генеральной конференцией по мерам и весам.
Измерения радиации
| Радиоактивность | Поглощенная доза | Эквивалент дозы | Воздействие | |
|---|---|---|---|---|
| Общие единицы | кюри (Ки) | рад | рем | рентген (R) |
| Единицы СИ | беккерель (Бк) | серый (Гр) | зиверт (Зв) | кулон на килограмм (Кл / кг) |
Ниже приводится список префиксов и их значений, которые часто используются вместе с единицами СИ:
| Несколько | Префикс | Символ |
|---|---|---|
| 10 12 | тера | т |
| 10 9 | гига | G |
| 10 6 | мега | M |
| 10 3 | кг | к |
| 10 -2 | санти | с |
| 10 -3 | милли | кв. м. |
| 10 -6 | микро | мкм |
| 10 -9 | нано | n |
| Преобразования | Эквивалентность преобразования | |
|---|---|---|
| 1 кюри = 3.7 x 10 10 распадов в секунду | 1 беккерель = 1 распад в секунду | |
| 1 милликюри (мКи) | = | 37 мегабеккерелей (МБк) |
| 1 рад | = | 0,01 серый (Гр) |
| 1 рем | = | 0,01 зиверт (Зв) |
| 1 рентген (R) | = | 0.000258 кулон на килограмм (Кл / кг) |
| 1 мегабеккерель (МБк) | = | 0,027 милликюри (мКи) |
| 1 серый (Гр) | = | 100 рад |
| 1 зиверт (Зв) | = | 100 рем |
| 1 кулон на килограмм (Кл / кг) | = | 3880 рентген |
Коэффициенты преобразования
| Преобразовать из | Спо | Умножить |
|---|---|---|
| Кюри (Ки) | беккерелей (Бк) | 3. 7 х 10 10 |
| милликюри (мКи) | мегабеккерелей (МБк) | 37 |
| микрокюри (мкКи) | мегабеккерелей (МБк) | 0,037 |
| миллирад (мрад) | миллиграйд (мГр) | 0,01 |
| миллибэр (мбэр) | микрозивертов (мкЗв) | 10 |
| миллирентген (mR) | микрокулонов на килограмм (мкКл / кг) | 0.258 |
| беккерелей (Бк) | кюри (Ки) | 2,7 x 10 -11 |
| мегабеккерелей (МБк) | милликюри (мКи) | 0,027 |
| мегабеккерелей (МБк) | микрокюри (мкКи) | 27 |
| миллиграмм (мГр) | миллирад (мрад) | 100 |
| микрозивертов (мкЗв) | миллирем (мбэр) | 0.1 |
| микрокулонов / килограмм (мкКл / кг) | миллирентген (mR) | 3,88 |
Измерение радиации | технология | Britannica
Измерение радиации , метод определения интенсивности и характеристик ионизирующего излучения, такого как альфа, бета и гамма-лучи или нейтроны, с целью измерения.
Термин ионизирующее излучение относится к тем субатомным частицам и фотонам, энергия которых достаточна для ионизации вещества, с которым они взаимодействуют.Процесс ионизации заключается в удалении электрона из изначально нейтрального атома или молекулы. Для многих материалов минимальная энергия, необходимая для этого процесса, составляет около 10 электрон-вольт (эВ), и это можно принять как нижний предел диапазона энергий ионизирующего излучения. Наиболее распространенные типы ионизирующего излучения характеризуются энергиями частиц или квантов, измеряемыми в тысячах или миллионах электрон-вольт (кэВ или МэВ, соответственно). В верхней части шкалы энергий настоящее обсуждение будет ограничено излучениями с энергией квантов менее примерно 20 МэВ.Этот диапазон энергии охватывает обычные типы ионизирующего излучения, встречающиеся в системах радиоактивного распада, деления и синтеза, а также в медицинских и промышленных применениях радиоизотопов. Это исключает режим физики частиц высоких энергий, в котором энергии квантов могут достигать миллиардов или триллионов электрон-вольт.
В этой области исследований, как правило, используются гораздо более массивные и специализированные детекторы, чем те, которые обычно используются для излучения с более низкой энергией.
Радиационные взаимодействия в веществе
Для целей этого обсуждения удобно разделить различные типы ионизирующего излучения на две основные категории: те, которые несут электрический заряд, и те, которые не имеют.В первую группу входят излучения, которые обычно рассматриваются как отдельные субатомные заряженные частицы. Такое излучение появляется, например, как альфа-частицы, которые самопроизвольно испускаются при распаде некоторых нестабильных тяжелых ядер. Эти альфа-частицы состоят из двух протонов и двух нейтронов и несут положительный электрический заряд в две единицы. Другой пример — бета-отрицательное излучение, также испускаемое при распаде некоторых радиоактивных ядер. В этом случае каждый ядерный распад производит быстрый электрон, который несет отрицательный заряд в одну единицу.
Напротив, существуют другие типы ионизирующего излучения, не несущие электрического заряда. Распространенными примерами являются гамма-лучи, которые могут быть представлены как высокочастотные электромагнитные фотоны, и нейтроны, которые классически изображаются как субатомные частицы, не несущие электрического заряда. В нижеследующих обсуждениях термин квант обычно используется для обозначения отдельной частицы или фотона, независимо от их типа.
Только заряженные излучения постоянно взаимодействуют с веществом, и поэтому они являются единственными типами излучения, которые непосредственно обнаруживаются в устройствах, описанных здесь.Напротив, незаряженные кванты сначала должны подвергнуться серьезному взаимодействию, которое преобразует всю или часть их энергии во вторичные заряженные излучения. Свойства исходных незаряженных излучений могут быть затем выведены путем изучения образующихся заряженных частиц. Эти основные взаимодействия происходят очень редко, поэтому незаряженное излучение нередко преодолевает расстояния в несколько сантиметров через твердые материалы, прежде чем такое взаимодействие произойдет.
Поэтому инструменты, предназначенные для эффективного обнаружения этих незаряженных квантов, обычно имеют относительно большую толщину, чтобы увеличить вероятность наблюдения результатов такого взаимодействия в объеме детектора.
Термин «тяжелая заряженная частица» относится к тем энергичным частицам, масса которых равна одной атомной единице массы или больше. В эту категорию входят альфа-частицы, а также протоны, дейтроны, осколки деления и другие энергичные тяжелые частицы, часто производимые в ускорителях. Эти частицы несут по крайней мере один электронный заряд, и они взаимодействуют с веществом в основном через кулоновскую силу, которая существует между положительным зарядом на частице и отрицательным зарядом на электронах, которые являются частью материала поглотителя.В этом случае сила притяжения между двумя противоположными зарядами. Когда заряженная частица проходит рядом с электроном в поглотителе, она передает электрону небольшую часть своего импульса.
В результате заряженная частица немного замедляется, и электрон (который изначально был почти в состоянии покоя) забирает часть своей кинетической энергии. В любой момент времени заряженная частица одновременно взаимодействует со многими электронами в материале поглотителя, и конечный результат всех кулоновских сил действует как вязкое сопротивление на частицу.С момента попадания в поглотитель частица непрерывно замедляется, пока не остановится. Поскольку заряженная частица в тысячи раз массивнее электронов, с которыми она взаимодействует, она относительно мало отклоняется от прямолинейного пути, когда приходит в состояние покоя. Время, которое проходит до остановки частицы, колеблется от нескольких пикосекунд (1 × 10 −12 секунд) в твердых телах или жидкостях до нескольких наносекунд (1 × 10 −9 секунд) в газах.Эти времена достаточно короткие, чтобы время остановки можно было рассматривать как мгновенное для многих целей, и это приближение предполагается в следующих разделах, которые описывают реакцию детекторов излучения.
Некоторые характеристики процесса замедления частиц важны для понимания поведения детекторов излучения. Во-первых, среднее расстояние, которое проходит частица до остановки, называется ее средним радиусом действия. Для данного материала средний диапазон увеличивается с увеличением начальной кинетической энергии заряженной частицы.Типичные значения для заряженных частиц с начальной энергией в несколько МэВ составляют десятки или сотни микрометров в твердых телах или жидкостях и несколько сантиметров в газах при обычных температуре и давлении. Второе свойство — это удельные потери энергии в данной точке на треке (пути) частицы. Эта величина измеряет дифференциальную энергию, выделяемую на единицу длины пути ( dE / dx ) в материале; это также функция энергии частицы. В общем, когда частица замедляется и теряет энергию, значение dE / dx имеет тенденцию к увеличению.Таким образом, плотность, с которой энергия выделяется в поглотителе вдоль траектории частицы, имеет тенденцию к увеличению по мере ее замедления.
Среднее значение dE / dx для заряженных частиц относительно велико из-за их короткого пробега, и их часто называют высоким излучением dE / dx .
Взаимодействие быстрых электронов
Энергичные электроны (такие как бета-отрицательные частицы), поскольку они несут электрический заряд, также взаимодействуют с электронами в материале поглотителя посредством кулоновской силы.В этом случае сила является скорее отталкивающей, чем притягивающей, но конечные результаты аналогичны тем, которые наблюдаются для тяжелых заряженных частиц. Быстрый электрон испытывает кумулятивное действие многих одновременных кулоновских сил и подвергается непрерывному замедлению, пока не остановится. По сравнению с тяжелой заряженной частицей расстояние, которое проходит быстрый электрон, во много раз больше при эквивалентной начальной энергии. Например, бета-частица с начальной энергией 1 МэВ перемещается на один или два миллиметра в типичных твердых телах и несколько метров в газах при стандартных условиях.
Кроме того, поскольку быстрый электрон имеет гораздо меньшую массу, чем тяжелая заряженная частица, его гораздо легче отклонить на своем пути. Типичный трек быстрых электронов значительно отклоняется от прямой линии, и отклонения на большие углы не редкость. Поскольку быстрый электрон может пройти в данном материале, возможно, в 100 раз дальше, чем тяжелая заряженная частица с той же начальной энергией, его энергия гораздо менее плотно депонируется вдоль его траектории. По этой причине быстрые электроны часто называют низкими излучениями dE / dx .
Есть еще одно существенное отличие потерь энергии быстрых электронов от потерь энергии тяжелых заряженных частиц. При отклонении на большой угол быстрые электроны могут излучать часть своей энергии в виде электромагнитного излучения, известного как тормозное излучение или тормозное излучение. Эта форма излучения обычно попадает в рентгеновскую область спектра. Доля энергии быстрых электронов, теряемая в виде тормозного излучения, составляет менее 1 процента для электронов низкой энергии в легких материалах, но становится гораздо большей долей для электронов высокой энергии в материалах с высокими атомными номерами.
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
Экспозиция
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 излучения, 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.
Грей (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.
Доза эквивалент
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:
- беккерелей (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 = 0.0003 кулонов на килограмм
1 рад = 100 эрг на грамм или 0,01 Джоуля на килограмм
1 серый = 100 рад
1 рад = 10 милли-грей
1 бэр = 100 эрг на грамм или 0,01 Джоуля на килло-грамм
1 зиверт = 100 бэр
1 бэр = 10 милзиверт
1 беккерель = 1 ядерный распад в секунду
1 кюри = 3.7 x 10 10 беккерель
1 гигабеккерель = 27 милкюри
1 DPM = 60 беккерелей
1 микрокюри = 2,220,000 DPM
Какие единицы используются для измерения ядерной радиации, испускаемой радиоактивным материалом от бомбы или ядерного реактора? | Ребята из науки
Какие единицы используются для измерения ядерной радиации, испускаемой радиоактивным материалом от бомбы или ядерного реактора?
Сентябрь 2003
Сотрудники-радиологи должны понимать несколько величин, описывающих радиоактивность, и единицы измерения для каждого измерения.Это жесткое требование, потому что существует несколько измерений, связанных с излучением.
Ядра многих элементов нестабильны и спонтанно испускают альфа-частицы (ядра гелия), бета-частицы (электроны) или гамма-лучи («свет» сверхвысокой энергии). Эти выбросы в совокупности называются радиоактивностью, иногда просто радиацией. Такое излучение часто называют ионизирующим излучением, чтобы отличить его от излучения, испускаемого обычными источниками света, потому что видимый свет обычно не вызывает ионизацию (создает электрический заряд в веществе).Напротив, когда радиоактивность проходит через вещество, оно ионизируется.
Различные величины, используемые для описания излучения, называются активностью, воздействием, поглощенной дозой и относительной эффективной дозой. Некоторые из них часто называют другими именами — это может сбивать с толку, но давайте попробуем.
Activity сообщает нам, что происходит в образце (сколько выбросов или лучей испускает образец каждую секунду). Старая единица измерения активности, Кюри, представляет 37 миллиардов выбросов в секунду.Новая единица измерения активности называется Беккерель, что соответствует одному выбросу в секунду.
Облучение показывает, насколько эффективно радиоактивный образец ионизирует или индуцирует электрический заряд в сухом воздухе. Величина воздействия измеряется в рентгенах. Рентген воздействия производит одну электростатическую единицу заряда в 0,001293 грамма сухого воздуха.
Поглощенная доза — это энергия излучения, поглощенная некоторым материалом. Рад — это старая единица измерения поглощенной дозы, которая составляет 0,01 Джоуля энергии, поглощенной на килограмм материала.Новая единица измерения, серый цвет, составляет 1 Джоуль на килограмм. Тип материала важен, потому что материалы не одинаково хорошо поглощают излучение.
Относительная эквивалентная доза (или доза биологической эффективности) связана с энергией, вложенной в ткани человека. Эквивалентная доза — это поглощенная доза, умноженная на весовые коэффициенты, которые учитывают тип поглощенного излучения и конкретную ткань, которая поглотила излучение. Эквивалентная доза учитывает биологические эффекты поглощенной дозы.Одна и та же поглощенная доза, полученная от разных типов излучения (альфа, бета или гамма), может приводить к различным биологическим эффектам. Кроме того, излучение различных типов тканей может иметь разные эффекты. Например, при облучении ткани щитовидной железы биологический эффект сильнее, чем при облучении мышечной ткани. Таким образом, ткань щитовидной железы имеет больший весовой коэффициент.
Старой единицей эквивалентной дозы является бэр, что означает «человек, эквивалентный рентгену». Новая единица — зейверт, который составляет 100 бэр.Единицы несут те же единицы, что и рад, то есть Джоули энергии на килограмм ткани.
Итак, как видите, для описания излучения используется множество терминов. Это может показаться слишком подробным, но наука должна быть очень конкретной.
Поглощенная доза излучения — обзор
1.2 Историческое развитие дозиметрии OSL
В последние годы OSL стал популярной процедурой для определения доз облучения окружающей среды, поглощенных 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, ныне 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 ЭПР (Faïn et al. ., 1991; Bailiff et al., 1994; McKeever, 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 индивидуального дозиметрического метода, 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 Борода (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 по мере того, как заряд утекает из мелких ловушек. Такой подход был предложен для дозиметрии быстрых нейтронов, для 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 подвергается воздействию импульсного источника света и синхронно детектируется испускаемое 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 быстрое считывание также позволяют использовать этот метод для получения изображения 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., 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), в 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 нарастает во время измерения 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. В (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.