Излучения единица измерения: Радиация: единицы измерения / Habr

Содержание

Радиация: единицы измерения / Habr

При почти каждом разговоре о радиоактивности с неспециалистом оказывается, что собеседник имеет в той или иной степени смутное представление о единицах измерения. Вот и когда я опубликовал статью о радиохимической лаборатории, один из читателей пожаловался мне в личку, что у него от множества единиц, встречающихся в книгах и статьях о радиоактивности — рентгены, бэры, рэмы, рады, греи, зиверты, кюри, беккерели и даже грамм-эквиваленты радия — голова идет кругом и попросил об этом написать. Исполняю его просьбу.

Да, на КДПВ — супруги Мария Склодовская-Кюри и Пьер Кюри.

Немного истории

В 1895 году Вильгельм Конрад Рентген открыл излучение, обладавшее удивительными свойствами: действуя, подобно свету, на фотопластинки, и возбуждая свечение люминесцентных экранов, оно с легкостью проникало через непрозрачные преграды. Прошло совсем немного времени, как оказалось, что источником подобного излучения является не только работающая трубка Крукса, как в опытах Рентгена, но и вещества, содержащие уран, которые, к тому же, испускают это излучение непрерывно, неизменно и без какого-либо подвода энергии извне.
За этим последовала буквально лавина открытий. Открытие радия, полония, а затем целого букета новых радиоактивных элементов, установление связи радиоактивного распада с превращением одного элемента в другой, первые осуществленные ядерные реакции… В общем, удивительно простой опыт Беккереля с урановой солью на завернутой в черную бумаге фотопластинке буквально распечатал «горшочек-не-вари» новых знаний. Разговор об этих открытиях — это тема другой статьи (и не одной), а сейчас я просто скажу, что уже тогда, в первые месяцы и годы этого «радиевого бума» нельзя было обойтись без измерений.

Первым измерительным прибором для определения интенсивности ионизирующей радиации стал обыкновенный электроскоп или электрометр, который разряжался под действием излучения, и скорость этого разряда была пропорциональна его интенсивности. А первым эталоном стала…

Ампула с миллиграммом радия, как мера радиоактивности

Эта ампула стала не только первым эталоном для градуировки электрометров и ионизационных камер — это была мера количества радиоактивности.
Удивительным свойством радия оказалось исключительное постоянство его излучения: его интенсивность зависела только от количества радия. Поэтому, взяв однажды навеску в 1 мг радия и запаяв его в платиновую ампулу, стало возможным больше никогда радий не взвешивать. Сравнив интенсивность гамма-излучения от эталонной ампулы и образца, помещенного в ампулу с такой же толщиной стенки, можно было с высокой точностью определить количество радия в нем. Так что ампулы с радием заняли свое законное место в палатах мер и весов рядом с эталонами метра, килограмма и сферическими конями.

Строго говоря, источником гамма-излучения является не радий. И именно с этим связано то, что эталоном была именно запаянная ампула. Дело в том, что радий-226 не излучает гамма-лучи при распаде. Он испускает альфа-частицу, превращаясь в радон-222, который тогда называли эманацией радия. Последний, будучи также альфа-активным, затем претерпевает ряд распадов с испусканием альфа- и бета-частиц, некоторые из которых сопровождаются гамма-излучением.

Из запаянной ампулы радону деваться некуда, и между радием и его радиоактивными продуктами распада устанавливается вековое равновесие: сколько радона (и каждого последующего члена радиоактивного ряда) образовалось, столько и распадается.

При сравнении радиоактивности других открытых впоследствии элементов с радием стали применять такую единицу, как миллиграмм-эквивалент радия, равный количеству радиоактивного вещества, который дает такую же интенсивность гамма-излучения, как и миллиграмм радия на том же расстоянии.

Миллиграмм-эквивалент радия, как единица радиоактивности, имеет тот очевидный недостаток, что гамма-излучение, вообще говоря, является своего рода побочным эффектом радиоактивного распада. Во-многих случаях оно либо отсутствует, либо возникает не в каждом акте распада. Поэтому от сравнения по интенсивности гамма-излучению перешли к понятию активности, как мере количества актов распада в препарате в единицу времени. Эталоном осталась все та же ампула с радием, и отсюда появилась единица кюри, определяемая, как активность радиоактивного вещества, в котором в единицу времени распадается столько же атомов (а именно, штук), сколько распадается атомов радия-226 в одном его грамме.

Единица кюри в настоящее время считается устаревшей, как и все внесистемные единицы. В системе СИ ее заменяет беккерель — это активность препарата, в котором в среднем происходит один распад в секунду. Таким образом, 1 Ки = Бк.

Электрометр и экспозиционная доза

Первым устройством для измерения интенсивности радиоактивного излучения, как я говорил, стал электрометр, который разряжался под действием лучей радия. Он стал предтечей ионизационной камеры — камеры с двумя противоположно заряженными электродами, которая позволяла определить количество ионов, образовавшихся в воздухе, заполнявшем камеру. Эти ионы в электрическом поле внутри ионизационной камеры начинают движение к электродам и, достигнув их, разряжают их. По величине уменьшения заряда электродов можно определить число пар ионов, которые образовались в воздухе под действием излучения. А измерив ток, протекающий через камеру в цепи внешнего источника напряжения, можно определить количество ионных пар, рождающихся в камере в единицу времени, пропорциональное интенсивности излучения.

Величина, которую таким образом измеряют, была названа экспозиционной дозой радиоактивного излучения. И единицей ее измерения стал рентген. При экспозиционной дозе в 1 рентген в одном кубическом сантиметре сухого воздуха образуется одна единица СГСЭ ( Кл) заряда каждого из ионов, что соответствует пар ионов. Кстати, наш эталонный 1 мг радия в платиновой ампуле на расстоянии 1 см в течение часа создает экспозиционную дозу в 8,4 рентгена (обычно в таком случае говорят о мощности экспозиционной дозы 8,4 Р/ч).

В системе СИ нет специальной единицы экспозиционной дозы и применяется единица кулон на килограмм. 1 Кл/кг = 3875.97 Р. Однако в настоящее время данная единица используется крайне редко из-за отказа от самого понятия экспозиционной дозы. Причина этого отказа в том, что эта достаточно легко измеряемая величина малопригодна для практического применения. Нас обычно интересует не то, сколько ионов образовалось в воздухе, а то действие, которое произвело облучение на вещество или живую ткань.

Поглощенная доза

Вполне очевидной является идея считать мерой воздействия радиоактивного излучения на вещество поглощенную в этом веществе энергию. Это и есть поглощенная доза, мерой которой является энергия излучения, поглощенная единицей массы вещества. Единицей измерения поглощенной дозы в СИ является грей: 1 Гр = 1 Дж/кг. Раньше применялась другая единица — рад. 1 рад = 100 эрг/г = 0,01 Гр. При экспозиционной дозе 1 Р поглощенная доза в воздухе равна 0,88 рад. В большинстве случаев эти 0,88 округляют до единицы, приравнивая рад к рентгену (хотя по сути это разные физические величины), а грей (и зиверт, о котором ниже) к 100 рентгенам.

А вот доза в различных веществах при одной и той же экспозиционной дозе будет различной в зависимости от вида и энергии излучения и свойств поглотителя. Именно по этой причине сейчас от понятия экспозиционной дозы отказались. На практике гораздо более корректным является измерение не экспозиционной дозы, а взять детектор, средний атомный номер которого равен среднему атомному номеру биологической ткани (в таком случае говорят о

тканеэквивалентном детекторе) и измерять поглощенную дозу в нем. Тогда с определенной степенью точности можно полагать, что поглощенная доза в детекторе будет равна поглощенной дозе в биологической ткани.

Всякие разные дозы

Но оказывается, разные виды радиоактивных излучений действуют на живую ткань неодинаково. Альфа-излучение, протоны и нейтроны при одинаковой поглощенной дозе наносят ей гораздо больший вред, чем гамма-излучение и бета-частицы. В связи с этим наряду с поглощенной дозой возникает еще один вид дозы — эквивалентная доза. Она равна дозе гамма-излучения, которая вызывает такой же биологический эффект, как и доза данного излучения.
Единицей измерения эквивалентной дозы является зиверт. Старой единицей эквивалентной дозы является биологический эквивалент рентгена или бэр, по-английски REM (порой в переводной литературе и у рентгенологов можно встретить единицу «рэм» — это тот же бэр). 1 Зв = 100 бэр.

Для того, чтобы перевести поглощенную дозу в эквивалентную, нужно поглощенную дозу умножить на так называемый

коэффициент качества. Этот коэффициент для фотонов, электронов и мюонов равен единице, для альфа-частиц принят равным 20, для протонов по разным данным — от 2 до 5, а для нейтронов сильно зависит от энергии, достигая 20 в интервале энергий от 100 кэВ до 2 МэВ (см. рисунок).

Помимо эквивалентной, рассматривают еще и эффективную дозу. Она учитывает не только разную степень вредности излучения, но и разную степень вредности облучения той или иной части тела или органа при облучении не всего тела, а его части. Каждой ткани и органу приписывают взвешивающие коэффициенты таким образом, чтобы сумма равнялась единице. При равномерном облучении всего тела эффективная доза равна эквивалентной. Измеряется она в тех же единицах, что эквивалентная.

На этом я и остановлюсь: не буду запутывать вас и рассказывать, что такое керма, амбиентный эквивалент дозы и еще многие штуки.

А как это все измеряют?

Чтобы измерить экспозиционную дозу, как я и говорил, нужно взять некоторый объем воздуха, собрать образовавшиеся в нем ионы и определить их количество, что с успехом решается с помощью ионизационной камеры.
Именно на основе ионизационных камер сделана большая часть накопительных дозиметров «карандашного» типа.

А чтобы измерить поглощенную дозу, придется измерить количество энергии, выделившееся в веществе. И вот тут кроется главная сложность. Напрямую эту энергию измерить очень сложно, так как в большинстве случаев она очень мала. Один грей (а это серьезная доза, уже вызывающая лучевую болезнь) — это всего лишь джоуль на килограмм. Если мы попытаемся измерить эту дозу, например, калориметрически — по изменению температуры, то, например, алюминий нагреется всего лишь чуть больше, чем на тысячную градуса.

Поэтому все методы измерения поглощенной дозы или ее мощности косвенные. Они заключаются в том, что мы наблюдаем некий процесс, вызываемый облучением и требующий затраты энергии и предполагаем, что «выход» этого процесса будет линейно зависеть от энергетического вклада поглощенного излучения в него.

Первичным актом взаимодействия ионизирующего излучения с веществом почти всегда является, собственно, ионизация.

Квант гамма-излучения или иная частица, испускаемая радиоактивным веществом, как правило, имеет энергию, значительно превышающую энергию, необходимую для того, чтобы вырвать электрон из атома. Поэтому одним актом ионизации дело не заканчивается. По всей траектории следования частицы в веществе порождаются свободные электроны и положительно заряженные ионы, энергии которых обычно сами превышают энергию ионизации, что приводит к развитию целого каскада процессов образования свободных электронов и ионов, до тех пор, пока их энергия не окажется сравнимой с энергией химической связи, с первыми энергиями ионизации и т.д. И уже эти электроны и ионы непосредственно осуществляют то воздействие на вещество, которое характерно для ионизирующих лучей: возбуждают люминесценцию, инициируют химические реакции, разрушают биологические структуры, становятся носителями электрического тока. И их количество и суммарная энергия пропорциональны поглощенной дозе (строго говоря — за вычетом энергии электронов, вылетевших за пределы вещества), при этом они уже «ничего не знают» о том, что их породило.

Исторически одним из первых дозиметров стала обычная фотопленка, завернутая в светонепроницаемый материал. Степень ее почернения после проявления примерно так же зависит от поглощенной дозы, как и от экспозиции обычным видимым светом: имеется область линейной зависимости, ограниченная загибом в области малых доз и насыщением (с последующей соляризацией — падением плотности) в области больших доз. Пленка является дешевым и довольно чувствительным, но не очень надежным дозиметром, так как небольшие отклонения в режимах обработки могут давать заметные погрешности определения дозы. Фотопленка является одним из первых представителей семейства химических дозиметров, в которых величина дозы определяется по количеству образованного или израсходованного в ходе реакции вещества: окрашенного, парамагнитного или обладающего другим легко измеримым свойством. Это может быть раствор в ампуле, темнеющий или окрашивающийся под действием радиации (например, из-за окисления железа (II) до железа (III) с последующим образованием ярко окрашенного в красный цвет роданида), стекло или кристалл, в которых образуются так называемые радиационные дефекты, поглощающие свет. Химические дозиметры позволяют определять дозу облучения с высокой точностью и в очень широких пределах — от тех, которые не нанесут человеку особого вреда до тех, которые убьют его в одну минуту. Но, как правило, они не позволяют измерить мощность дозы.

Люминесценция позволяет регистрировать даже акт поглощения единственной частицы или гамма-кванта, который приводит к возникновению в материале детектора короткой световой вспышки — сцинтилляции. На этом принципе основано действие сцинтилляционных детекторов, которые позволяют измерять даже очень слабые потоки радиации, в десятки и сотни раз более слабые, чем естественный радиационный фон. Сцинтилляционный датчик излучения в отличие от химических детекторов позволяет определять мощность поглощенной детектором дозы в реальном времени. Разумеется, для того, чтобы получить величину дозы, или мощности дозы, нужно не просто сосчитать число импульсов, а просуммировать, проинтегрировать испущенный сцинтиллятором свет.

Особой разновидностью таких детекторов являются так называемые термолюминесцентные детекторы. В них используется люминесцентный материал, который, вместо того, чтобы отмечать вспышкой света каждую частицу, сохраняет образованные ею свободные заряды в виде длительно существующих заряженных дефектов решетки. При нагревании эти дефекты «залечиваются», а освободившиеся электроны и дырки рекомбинируют, передавая энергию центрам люминесценции. И проинтегрировав световой импульс, возникающий при нагревании термолюминофора, мы определим накопленную им дозу.

Наконец, мы можем «поймать» не вторичные эффекты, вызванные ионизацией, а сами ионы — совсем как в ионизационной камере, только эта камера заполняется не газом, а полупроводником — германием, кремнием, теллуридом кадмия, наконец — алмазом. Средний ток через детектор будет пропорционален мощности поглощенной им дозы.

А что же всем известный счетчик Гейгера? А он не измеряет дозу. Он может только среагировать импульсом на пролет через него частицы, не разбираясь ни в том, что в него влетело, ни какую энергию оно имело. То есть он может измерить такую характеристику потока частиц, как флюенс: сколько частиц пролетело через заданную площадь. Точно так же будет работать сцинтилляционный или полупроводниковый детектор, если мы будем только фиксировать факт появления импульса, игнорируя его амплитуду.

Доза в разных материалах и ход с жесткостью

В параграфе про поглощенную дозу я упомянул вскользь, что в одном и том же потоке излучения доза, поглощенная разными материалами, будет разной и будет зависеть от энергии квантов и свойств вещества. В случае гамма-излучения его поглощение определяется единственной характеристикой материала — средним (или эффективным) атомным номером . Гамма-излучение передает веществам с одинаковым одну и ту же энергию при прохождении слоя с одинаковой массой на единицу площади. Так, материал, имеющий такой же валовой атомный состав, как живая ткань, будет при любых энергиях поглощать гамма-кванты так же, как живая ткань, и таким образом, поглощенная доза в детекторе, сделанном из этого материала будет равна поглощенной дозе в человеческом теле. А если мы сделаем детектор из йодида цезия (один из наиболее часто используемых сцинтилляторов), то мы сможем откалибровать его для какой-нибудь одной энергии, а при других энергиях он будет врать. Такое изменение показаний дозиметрического прибора в зависимости от энергии излучения носит название «хода с жесткостью» или энергетической зависимости дозовой чувствительности детектора.

На рисунке (из «Нового справочника химика и технолога», т. 11, стр. 111) приведены энергетические зависимости дозовой чувствительности детекторов, изготовленных на основе разных сцинтилляторов. Слева сравниваются антрацен (более «легкий» по среднему атомному весу, чем живая ткань) и йодистый натрий (значительно более «тяжелый», чем последняя). Видно, что в определенном диапазоне энергий детектор на основе йодида натрия завышает величину дозы в 10 раз! А на правом графике показано то, что взяв смесь органических сцинтилляторов — более «легкого» и более «тяжелого», чем живая ткань, можно практически полностью устранить «ход с жесткостью».

Другим способом устранения «хода с жесткостью» является подбор фильтров, поглощающих излучение в области, где чувствительность детектора избыточна.

Заключение

В заключение приведу небольшую табличку, где сведены основные рассмотренные в статье величины.

А для более полного ознакомления с темой рекомендую лекции профессора Игоря Николаевича Бекмана, МГУ

Все статьи серии

Радиация: Будни радиохимической лаборатории
Радиация: источники
Радиация: риски, безопасность, защита

Дозы излучения и единицы измерения

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.

Основные радиологические величины и единицы

Величина Наименование и обозначение
единицы измерения
Соотношения между
единицами
Внесистемные Си
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
Экспозицион-
ная 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
Поглощенная доза, D Рад (рад, rad) Грей (Гр, Gy) 1 рад-10-2 Гр
1 Гр=1 Дж/кг
Эквивалентная доза, Н Бэр (бэр, rem) Зиверт (Зв, Sv) 1 бэр=10-2 Зв
1 Зв=100 бэр
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

    Для описания влияния ионизирующих излучений на вещество используются следующие понятия и единицы измерения :
    Активность радионуклида в источнике (А). Активность равна отношению числа самопроизвольных ядерных превращений в этом источнике за малый интервал времени (dN) к величине этого интервала (dt) :

A = dN/dt

   Единица активности в системе СИ - Беккерель (Бк).
    Внесистемная единица - Кюри (Ки).

    Число радиоактивных ядер N(t) данного изотопа уменьшается со временем по закону:

N(t) = N0 exp(-tln2/T1/2) = N0 exp(-0.693t /T1/2)

    где N0 - число радиоактивных ядер в момент времени t = 0, Т1/2 -период полураспада - время, в течение которого распадается половина радиоактивных ядер.
    Массу m радионуклида активностью А можно рассчитать по формуле :

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.
    Экспозиционная доза (X). В качестве количественной меры рентгеновского и -излучения принято использовать во внесистемных единицах экспозиционную дозу, определяемую зарядом вторичных частиц (dQ), образующихся в массе вещества (dm) при полном торможении всех заряженных частиц :

X = dQ/dm

   Единица экспозиционной дозы - Рентген (Р). Рентген - это экспозиционная доза рентгеновского и
-излучения, создающая в 1куб.см воздуха при температуре О°С и давлении 760 мм рт.ст. суммарный заряд ионов одного знака в одну электростатическую единицу количества электричества. Экспозиционной дозе 1 Р
    соответствует 2.08·109 пар ионов (2.08·109 = 1/(4.8·10-10)). Если принять среднюю энергию образования 1 пары ионов в воздухе равной 33.85 эВ, то при экспозиционной дозе 1 Р одному кубическому сантиметру воздуха передается энергия, равная :
    (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.
    Эквивалентная доза (Н). Для оценки возможного ущерба здоровью человека в условиях хронического облучения в области радиационной безопасности введено понятие эквивалентной дозы Н, равной произведению поглощенной дозы Dr, созданной облучением - r и усредненной по анализируемому органу или по всему организму, на весовой множитель wr (называемый еще - коэффициент качества излучения)
(таблица 11).

   Единицей измерения эквивалентной дозы является Джоуль на килограмм. Она имеет специальное наименование Зиверт (Зв).

Таблица 11.

Весовые множители излучения

Вид излучения и диапазон энергий

Весовой множитель

Фотоны всех энергий

1

Электроны и мюоны всех энергий

1

Нейтроны с энергией < 10 КэВ

5

Нейтроны от 10 до 100 КэВ

10

Нейтроны от 100 КэВ до 2 МэВ

20

Нейтроны от 2 МэВ до 20 МэВ

10

Нейтроны > 20 МэВ

5

Протоны с энергий > 2 МэВ (кроме протонов отдачи)

5

альфа-частицы, осколки деления и другие тяжелые ядра

20

   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.
    Эффективная доза равна сумме взвешенных эквивалентных доз во всех органах и тканях:

   где wt - тканевый весовой множитель (таблица 12), а Ht -эквивалентная доза, поглощенная в
ткани - t. Единица эффективной эквивалентной дозы - Зиверт.

Таблица 12.

Значения тканевых весовых множителей wt   для различных органов и тканей.

Ткань или орган wt Ткань или орган wt
Половые железы 0. 20 Печень 0.05
Красный костный мозг 0.12 Пищевод 0.05
Толстый кишечник 0.12 Щитовидная железа 0.05
Легкие 0.12 Кожа 0.01
Желудок 0.12 Поверхность костей 0.01
Мочевой пузырь 0.05 Остальные органы 0.05
Молочные железы 0. 05    

    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
(чел-Зв).
   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.
   Пороговая энергия обычно относится к энергии электрона. Если в акте столкновения первичная заряженная частица образует -электрон с энергией больше , то эта энергия не включается в значение dE, и -электроны с энергией больше рассматриваются как самостоятельные первичные частицы.
    Выбор пороговой энергии является произвольным и зависит от конкретных условий.
    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.

Средние значения величины линейной передачи энергии L и
пробега R для электронов, протонов и альфа-частиц в мягкой ткани.
Частица Е, МэВ L, кэВ/мкм R, мкм
Электрон 0.01 2.3 1
0.1 0.42 180
1.0 0.25 5000
Протон 0. 1 90 3
2.0 16 80
5.0 8 350
100.0 4 1400
α-частица 0.1 260 1
5.0 95 35

   По величине линейной передачи энергии можно определить весовой множитель данного вида излучения (таблица 14)

Таблица 14.

Зависимость весового множителя излучения wr от линейной
передачи энергии ионизирующего излучения L для воды.
L, кэВ/мкм < 3/5 7 23 53 > 175
wr 1 2 5 10 20
Предельно допустимые дозы облучения

По отношению к облучению население делится на 3 категории.
    Категория А   облучаемых лиц или персонал (профессиональные работники) - лица, которые постоянно или временно работают непосредственно с источниками ионизирующих излучений.
    Категория Б   облучаемых лиц или ограниченная часть населения - лица, которые не работают непосредственно с источниками ионизирующего излучения, но по условиям проживания или размещения рабочих мест могут подвергаться воздействию ионизирующих излучений.
   Категория В   облучаемых лиц или население - население страны, республики, края или области.
    Для категории А вводятся предельно допустимые дозы -наибольшие значения индивидуальной эквивалентной дозы за календарный год, при которой равномерное облучение в течение 50 лет не может вызвать в состоянии здоровья неблагоприятных изменений, обнаруживаемых современными методами. Для категории Б определяется предел дозы.
    Устанавливается три группы критических органов:
    1 группа - все тело, гонады и красный костный мозг.
    2 группа - мышцы, щитовидная железа, жировая ткань, печень, почки, селезенка, желудочно-кишечный тракт, легкие, хрусталики глаз и другие органы, за исключением тех, которые относятся к 1 и 3 группам.
    3 группа - кожный покров, костная ткань, кисти, предплечья, голени и стопы.
    Дозовые пределы облучения для разных категорий лиц даны в таблице 15.

Таблица 15.

Дозовые пределы внешнего и внутреннего облучения (бэр/год).

Категории лиц

Группы критических органов
1 2 3
Категория А, предельно допустимая доза (ПДД) 5 15 30
Категория Б, предел дозы(ПД) 0. 5 1.5 3

    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.
    Для категории А (персонала) установлены:
    -     предельно допустимое годовое поступление ПДП радионуклида через органы дыхания;
    -     допустимое содержание радионуклида в критическом органе ДСА;
    -     допустимая мощность дозы излучения ДМДА;
    -     допустимая плотность потока частиц ДППА;
    -     допустимая объемная активность (концентрация) радионуклида в воздухе рабочей зоны ДКА;
    -     допустимое загрязнение кожных покровов, спецодежды и рабочих поверхностей ДЗА .
    Для категории Б (ограниченной части населения) установлены:
    -    предел годового поступления ПГП радионуклида через органы дыхания или пищеварения;
    -     допустимая объемная активность (концентрация) радионуклида ДКБ в атмосферном воздухе и воде;
    -     допустимая мощность дозы ДМДБ;
    -     допустимая плотность потока частиц ДППБ;
    -     допустимое загрязнение кожных покровов, одежды и поверхностей ДЗБ .
    Численные значения допустимых уровней в полном объеме содержатся в
"Нормах радиационной безопасности".

Где и какие дозы мы можем получит? Примеры.

Что такое радиация и ионизирующее излучение?

Содержание статьи:

ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ


Задача (для разогрева):

Расскажу я вам, дружочки,
Как выращивать грибочки:
Нужно в поле утром рано
Сдвинуть два куска урана. ..

Вопрос: Какова должна быть общая масса кусков урана, чтобы произошел ядерный взрыв?

Ответ (для того, чтобы увидеть ответ - нужно выделить текст): Для урана-235 критическая масса составляет примерно 500 кг., если взять шарик такой массы, то диаметр такого шара будет равен 17 см. 

Радиация, что это ?

Радиация (в переводе с английского "radiation") - это излучение, которое применяется не только в отношении радиоактивности, но и для ряда других физических явлений, например: солнечная радиация, тепловая радиация и др. Таким образом, в отношении радиоактивности необходимо использовать принятое МКРЗ (Международной комиссией по радиационной защите) и правилами радиационной безопасности словосочетание "ионизирующее излучение".

Вверх

Ионизирующее излучение, что это ?

Ионизирующее излучение - излучение (электромагнитное, корпускулярное), которое вызывает ионизацию (образование ионов обоих знаков) вещества (среды). Вероятность и количество образованных пар ионов зависит от энергии ионизирующего излучения.

Вверх

Радиоактивность, что это ?

Радиоактивность – излучение возбужденных ядер или самопроизвольное превращение неустойчивых атомных ядер в ядра других элементов, сопровождающееся испусканием частиц или γ-кванта (ов). Трансформация обычных нейтральных атомов в возбужденное состояние происходит под воздействием внешней энергии различного рода. Далее возбужденное ядро стремится снять избыточную энергию путем излучения (вылет альфа-частицы, электронов, протонов, гамма-квантов (фотонов), нейтронов), до достижения стабильного состояния. Многие тяжелые ядра (трансурановый ряд в таблице Менделеева - торий, уран, нептуний, плутоний и др.) изначально находятся в нестабильном состоянии. Они способны спонтанно распадаться. Этот процесс также сопровождается излучением. Такие ядра называются естественными радионуклидами.

Вверх

Визуализация радиоактивности.

На этой анимации наглядно показано явление радиоактивности.

Камера Вильсона (пластиковый бокс охлажденный до -30 °C) наполнена паром изопропилового спирта. Жюльен Саймонпоместил в нее 0,3-cm³ кусок радиоактивного урана (минерала уранинит). Минерал излучает α-частицы и бета-частицы, так как он содержит U-235 и U-238. На пути движения α и бета частиц находятся молекулы изопропилового спирта.

Поскольку частицы заряжены (альфа – положительно, бета – отрицательно), то они могут отрывать электрон от молекулы спирта (альфа частица) или добавить электроны молекулам спирта бета частицы). Это, в свою очередь, дает молекулам заряд, который затем привлекает незаряженные молекулы вокруг них. Когда молекулы собираются в кучу, то получаются заметные белые облака, что прекрасно видно на анимации. Так мы легко можем проследить пути выбрасываемых частиц.

α-частицы создают прямые, густые облака, в то время как бета-частицы создают длинные.

Вверх

Изотопы, что это ?

Изотопы – это разнообразие атомов одного и того же химического элемента, располагающие разными массовыми числами, но включающие одинаковый электрический заряд атомных ядер и, следовательно, занимающие в периодической системе элементов Д. И. Менделеева единое место. Например: 13155Cs, 134m55Cs, 13455Cs, 13555Cs, 13655Cs, 13755Cs. Т.е. заряд в большей степени определяет химические свойства элемента.

Существуют изотопы устойчивые (стабильные) и неустойчивые (радиоактивные изотопы) – спонтанно распадающиеся. Известно около 250 стабильных и около 50 естественных радиоактивных изотопов. Примером устойчивого изотопа может служить 206Pb, являющийся конечным продуктом распада естественно

Единицы измерения радиоактивности и ионизирующих излучений — Студопедия

Единицы радиоактивности

В качестве единицы активности принято одно ядерное превращение в секунду. В целях сокращения используется более простой термин - "один распад в секунду" (расп/с). В системе СИ эта единица получила название "беккерель" (Бк). В практике радиационного контроля широко используется внесистемная единица активности - "кюри" (Ки). Один кюри - это 3,7х1010 распадов в секунду.

Концентрация радиоактивного вещества обычно характеризуется концентрацией его активности. Она выражается в единицах активности на единицу массы.

Единицы ионизирующих излучений

Для измерения величин, характеризующих ионизирующее излучение, исторически появилась единица "рентген". Эта единица определяется как доза рентгеновского или гамма-излучения в воздухе, при которой сопряженная корпускулярная эмиссия на 0, 001293 г воздуха производит в воздухе ионы, не-сущие заряд в 1 эл.-ст. ед. ионов каждого знака здесь 0,001293 г ? масса 1 см3 атмосферного воздуха при 0 оС и давлении 760 мм рт. ст.).

Экспозиционная доза - мера ионизационного действия рентгеновского или гамма-излучений, определяемая по ионизации воздуха.


В СИ единицей экспозиционной дозы является "один кулон на килограмм" (Кл/кг). Внесистемной единицей является "рентген" (Р), 1 Р = 2,58х10-4 Кл/кг. В свою очередь 1 Кл/кг = 3,88х103 Р.

Мощность экспозиционной дозы - приращение экспозиционной дозы в единицу времени. Ее единица в системе СИ - "ампер на килограмм" (А/кг). Однако в большинстве случаев на практике пользуются внесистемной единицей "рентген в секунду" (Р/с) или "рентген в час" (Р/ч).

Поглощенная доза - энергия радиоактивного излучения, поглощенная единицей массы облучаемого вещества или человеком. Чем продолжительнее время облучения, тем больше поглощенная доза. При одинаковых условиях облучения доза зависит от состава вещества. В качестве единицы поглощенной дозы излучения в системе СИ предусмотрена специальная единица "грей" (Гр). 1 грей - это такая единица поглощенной дозы, при которой 1 кг облучаемого вещества поглощает энергию в 1 джоуль (Дж). Следовательно 1 Гр = 1 Дж/кг.

Поглощенная доза излучения является основной физической величиной, определяющей степень радиационного воздействия.

Мощность поглощенной дозы - это приращение дозы в единицу времени. Она характеризуется скоростью накопления дозы и может увеличиваться или уменьшаться во времени. Ее единица в системе СИ - "грей в секунду" (Гр/с). Это такая мощность поглощенной дозы облучения, при которой за 1 с в веществе создается доза облучения 1 Гр.


На практике для оценки поглощенной дозы широко используют внесистемную единицу мощности поглощенной дозы "рад в час" (рад/ч) или "рад в секунду" (рад/с).

Эквивалентная доза - это понятие введено для количественного учета неблагоприятного биологического воздействия различных видов ионизирующих излучений. Определяется она по формуле: Дэкв = Q . Д, где Д - поглощенная доза данного вида излучения; Q - коэффициент качества излучения, который составляет для рентгеновского, гамма- и бета-излучений 1, для нейтронов с энергией от 0,1 до 10, для альфа - излучения с энергией менее 10 Мэв 20. Из приведенных данных видно, что при одной и той же поглощенной дозе нейтронное и альфа-излучение вызывают соответственно в 10 и 20 раз больший поражающий эффект.

В системе СИ эквивалентная доза измеряется в "зивертах" (Зв).

Бэр (биологический эквивалент рентгена) - это внесистемная единица эквивалентной дозы. Бэр - такая поглощенная доза любого излучения, которая вызывает тот же биологический эффект, что и 1 рентген гамма-излучения. Поскольку коэффициент качества гамма-излучения равен 1, то на местности, загрязненной радиоактивными веществами при внешнем облучении 1 Зв = 1 Гр; 1 бэр = 1 рад; 1 рад = 1 Р.

Мощность эквивалентной дозы - отношение приращения эквивалентной дозы за единицу времени и выражается в "зивертах в секунду" (Зв/с). Поскольку время пребывания человека в поле облучения при допустимых уровнях измеряется, как правило, часами, предпочтительно выражать мощность эквивалентной дозы в "микрозивертах в час" (мкЗв/ч).

Согласно заключению Международной комиссии по радиационной защите, вредные эффекты у человека могут наступать при эквивалентных дозах не менее 1,5 Зв/год (150 бэр/год), а в случаях кратковременного облучения - при дозах выше 0,5 Зв (бэр). Когда облучение превышает некоторый порог, возникает лучевая болезнь. В таблице 3 приведены дозиметрические величины и единицы их измерения.

Единицы измерения излучения и коэффициенты пересчета


Международная система единиц (СИ) Единица и общая терминология единиц

Единицы СИ * Общие единицы
Радиоактивность беккерель (Бк) кюри (Ки)
Поглощенная доза серый (Гр) рад
Эквивалент дозы зиверт (Зв) рем
Воздействие кулон на килограмм (Кл / кг) рентген (Р)

* Единицы СИ: Международная система единиц

Примечание: В приведенной выше таблице общие единицы и единицы СИ в каждой строке не эквивалентны по значению, т.е.е., 1 кюри не равен 1 беккерелю, но они оба измеряют один и тот же параметр.
См. Эквивалентность преобразования

наверх страницы


Эквивалентность преобразования

1 кюри

=

3,7 x 10 10 распадов в секунду

1 беккерель

=

1 разрушение 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 /
килограмм (Кл / кг)

1 мегабеккерель (МБк)

=

0.027 милликюри (мКи)

1 серый (Гр)

=

100 рад

1 зиверт (Зв)

=

100 рем

1 кулон /
килограмм (Кл / кг)

=

3880 рентген

наверх страницы


Префиксы

, часто используемые с единицами SI

Несколько

Префикс

Символ

10 12

тера

т

10 9

гига

G

10 6

мега

М

10 3

кг

к

10 -2

сенти

с

10 -3

милли

м

10 -6

микро

мкм

10 -9

нано

n

наверх страницы


Инструмент преобразования единиц дозы

Введите число до 2 десятичных знаков

Поглощенная доза

Эквивалент дозы

наверх страницы


Инструмент для преобразования единиц радиоактивности

Введите число до 2 десятичных знаков
Результаты выражены в E-нотации *

* Примеры электронных обозначений:
3.05e + 9 = 3,05 x 10 9
7,26e-3 = 7,26 x 10 -3

наверх страницы


Инструмент преобразования единиц экспозиции

Введите число до 2 десятичных знаков
Результаты выражены в E-нотации *

* Примеры электронных обозначений:
3.05e + 9 = 3.05 x 10 9
7,26e-3 = 7,26 x 10 -3

наверх страницы


Коэффициенты преобразования

Конвертировать из

Кому

Умножить на

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 (мР)

микрокулонов на килограмм (мкКл / кг)

0,258

Конвертировать из

Кому

Умножить на

беккерелей (Бк)

кюри (Ки)

2.7 х 10 -11

мегабеккерелей (МБк)

милликюри (мКи)

0,027

мегабеккерелей (МБк)

микрокюри (мкКи)

27

миллиграй (мГр)

миллирад (мрад)

100

микрозивертов (мкЗв)

миллирем (мбэр)

0.1

микрокулонов / килограмм (мкКл / кг)

миллирентген (mR)

3,88

наверх страницы

Список литературы

  1. Что такое доза излучения? (2:03 мин) (DOE / ORISE / REAC / TS)
  2. Зиверт (Википедия)
  3. Разъяснение: рад, бэр, зиверт, беккерели, Руководство по терминологии по радиационному облучению (MIT)
  4. Измерение радиации (NRC)

начало страницы

единиц излучения

единиц излучения

Измерение:

Измерение радиоактивности

Ядра некоторых атомов нестабильны и самопроизвольно распадаются, испуская излучение (альфа-частицы, бета-частицы или гамма-лучи).Это меняет природу ядра, и поэтому атом превращается (распадается) в другой тип атома. Радиоактивность данного количества материала - это количество ядерных распадов, которые происходят в единицу времени.

Использованных единиц радиоактивности:

  • беккерель (Бк) - единица измерения радиоактивности в системе СИ, равная одному ядерному распаду в секунду. 1 Бк = 1 / с
  • Следовательно, количество материала, которое производит один ядерный распад в секунду, имеет радиоактивность 1
  • Бк эксабеккерель (экв.) = 1018 Бк

Измерение воздействия радиоактивности

Ионизирующее излучение (например, альфа-, бета- и гамма-излучение) - это очень высокоэнергетическая форма электромагнитного излучения, которая может оторвать электроны от атомов в материале, через который проходит.Это может повредить клетки человека, вызывая гибель одних клеток и изменяя другие. Доза - это мера количества энергии ионизирующего излучения, нанесенного определенному материалу.

Поглощенная доза - поглощенная энергия на единицу массы.

Использованная единица поглощенной дозы:

  • серый (Гр) - единица измерения поглощенной дозы в системе СИ, которая представляет собой джоуль на килограмм (Дж · кг – 1)

Эффективная доза - это поглощенная доза, умноженная на коэффициент, учитывающий тип излучения и восприимчивость различных органов и тканей к развитию тяжелого радиационно-индуцированного рака или генетического эффекта.Более того, это в равной степени относится к внешнему и внутреннему облучению, а также к равномерному или неоднородному облучению.

Используемые единицы эффективной дозы:

  • зиверт (Зв) - единица измерения эффективной дозы в системе СИ. Его единицы - Дж кг – 1.
  • миллизиверт (мЗв) 1 мЗв = 0,001 Зв

Источник & © Дополнительная информация о Международной системе единиц (СИ) предоставлена ​​Международным бюро мер и весов (BIPM) www.bipm.fr/en/si/dehibited_units/2-2-2.html

Связанная публикация :

Другие рисунки и таблицы в этой публикации :

Рис. 1. Выпадение 137Cs на поверхность-земля по всей Европе в результате аварии на Чернобыльской АЭС (De Cort et al. 1998)

Рис. 2 Пути воздействия на человека радиоактивных материалов в окружающей среде

Рисунок 3. Уровень заболеваемости раком щитовидной железы у детей и подростков, подвергшихся воздействию 131I в результате аварии на Чернобыльской АЭС (Jacob et al.,)

Рисунок 4. Распространенность при рождении врожденных пороков развития в 4 областях Беларуси с высоким и низким уровнем загрязнения радионуклидами (Лазюк и др., 1999)

Рисунок 5. Снижение со временем концентрации 137Cs в произведенном молоке в частных и колхозных хозяйствах Ровенской области Украины при сравнении с временно допустимым уровнем (ВДУ)

Рисунок 6. Усредненные концентрации активности 137Cs в рыбе Киевского водохранилища (УГМИ 2004)

Рисунок 7.Изменения со временем в использовании берлинской лазури в странах СНГ (МАГАТЭ,)

Рис. 10. Что вас больше всего беспокоит сегодня?

Где находится Чернобыль?

Административные районы, окружающие Чернобыльский реактор

Таблица: Сводка средних накопленных доз для населения, пострадавшего от чернобыльских выпадений

Таблица: Чернобыльское строительство, 1986-2000 гг.

Рис. результат чернобыльской аварии (De Cort et al.1998)

Основные радиоактивные вещества, выброшенные в результате аварии на Чернобыльской АЭС

Радиационные единицы

Сноска

Радиационные величины и единицы | FDA

Уникальные условия радиационного облучения, существующие в компьютерной томографии (КТ), во время которой тонкие срезы пациента облучаются узким веерообразным пучком рентгеновских лучей, испускаемым рентгеновской трубкой во время ее вращения вокруг пациента. потребовалось использование специальных дозиметрических методов для определения доз облучения пациентов и контроля работы системы компьютерной томографии.В этом разделе описаны основные дозиметрические величины, используемые для обозначения доз пациента во время КТ.

Поглощенная доза - Основной величиной для описания воздействия излучения на ткань или орган является поглощенная доза. Поглощенная доза - это энергия, выделяемая в небольшом объеме вещества (ткани) пучком излучения, проходящим через вещество, деленная на массу вещества. Таким образом, поглощенная доза измеряется в единицах энергии, вложенной на единицу массы материала. Поглощенная доза измеряется в джоулях на килограмм, а величина 1 джоуль на килограмм имеет специальную единицу серого (Гр) в Международной системе величин и единиц.(С точки зрения старой системы количеств и единиц излучения, использовавшихся ранее, 1 Гр равен 100 рад, или 1 мГр равен 0,1 рад.)

Эквивалентная доза - Биологические эффекты поглощенной дозы заданной величины зависят от тип излучения, доставляющего энергию (т.е. является ли излучение рентгеновским, гамма-излучением, электронами (бета-излучением), альфа-частицами, нейтронами или другим излучением твердых частиц) и количество поглощенного излучения. Это различие в эффекте связано с различиями в способах взаимодействия различных типов излучения с тканями.

Изменение величины биологических эффектов из-за различных типов излучения описывается «весовым коэффициентом излучения» для конкретного типа излучения. Весовой коэффициент излучения - это безразмерная константа, значение которой зависит от типа излучения. Таким образом, поглощенная доза (в Гр), усредненная по всему органу и умноженная на безразмерный коэффициент, весовой коэффициент излучения, дает эквивалентную дозу. Единицей измерения эквивалентной дозы является зиверт (Зв).Таким образом, соотношение:

эквивалентная доза (в Зв) = поглощенная доза (в Гр) x весовой коэффициент излучения

В старой системе единиц эквивалентная доза описывалась единицей бэр, а 1 Зв равнялся 100 бэр или 1 мЗв. равно 0,1 бэр.

Для рентгеновских лучей с энергией, встречающейся в КТ, весовой коэффициент излучения равен 1,0. Таким образом, для КТ поглощенная доза в ткани в Гр равна эквивалентной дозе в Зв.

Эффективная доза - Риск индукции рака от эквивалентной дозы зависит от органа, получившего дозу.Требуется метод, позволяющий сравнивать риски при облучении различных органов. Для этого используется величина «эффективная доза». Эффективная доза рассчитывается путем определения эквивалентной дозы для каждого облучаемого органа и последующего умножения этой эквивалентной дозы на тканевый весовой коэффициент для каждого органа или типа ткани. Этот весовой коэффициент, специфичный для ткани или органа, учитывает различия в риске индукции рака или других неблагоприятных эффектов для конкретного органа.Эти произведения эквивалентной дозы и тканевого весового коэффициента затем суммируются по всем облученным органам для расчета «эффективной дозы». (Обратите внимание, что эффективная доза - это рассчитанная, а не измеренная величина.) Эффективная доза - это, по определению, оценка однородной эквивалентной дозы для всего тела, которая создала бы такой же уровень риска неблагоприятных эффектов, который возникает в результате отсутствия равномерное частичное облучение тела. Единицей измерения эффективной дозы также является зиверт (Зв).

Величины, специфичные для CT - Ряд специальных величин доз был разработан для характеристики доз, связанных с CT.Описание этих уникальных дескрипторов дозы выходит за рамки данного обсуждения. Они включают индекс дозы компьютерной томографии, называемый CTDI, «взвешенный» CTDI (CTDIW), «объемный» CTDI (CTDIVOL), «среднюю дозу при множественном сканировании» (MSAD) и «произведение дозы на длину. "(DLP). См. "Страницу других ресурсов" для ссылок на подробные описания величин доз и индексов, используемых для КТ.

  • Текущее содержание с:

Введение в радиационную и радиационную безопасность

Убедитесь, что в вашем браузере включен JavaScript.Если вы оставите отключенным JavaScript, вы получите доступ только к части предоставляемого нами контента. Вот как.

Самодельное строительство Сделать рентгеновский аппарат несложно, но чтобы сделать это безопасно, требует, чтобы вы изучили основы радиационной и радиационной безопасности перед началом. Это руководство предоставит вам обзор этих тем и указать вам дополнительные ресурсы, если вы заинтересованы в дальнейшем чтении. Это руководство также может быть интересно любой, кто вообще интересуется радиационной и радиационной безопасностью.

Что такое радиация?

Слово «радиация» может напомнить вам научно-фантастические фильмы о катастрофах и монстрах-мутантах, но правда в том, что радиация - это ежедневная часть нашей жизни. Радиация существует повсюду вокруг нас. Он есть в наших домах как часть наши радиоприемники и микроволновые печи, и мы (как и все другие существа и объекты на Земле) испытываем чрезвычайно низкие уровни каждый момент из нашей естественной среды.

Проще говоря, излучение - это энергия, которая перемещается в пространстве либо в виде волн, либо в виде высокоскоростных частиц.Есть два виды излучения: неионизирующее излучение и ионизирующее излучение . Вместе эти два типа излучения формируют электромагнитный спектр, показанный ниже на рисунке 1.

Диаграмма электромагнитного спектра. Волны в левой части диаграммы помечены как «неионизирующее излучение» и включают в себя: чрезвычайно низкую частоту (СНЧ), очень низкую частоту (ОНЧ), радиоволны, микроволны и инфракрасное излучение.Видимый свет попадает примерно в середину спектра. Волны в правой части диаграммы помечены как «ионизирующее излучение» и включают: ультрафиолетовое, рентгеновское и гамма-лучи (самая высокая частота).

Рисунок 1. Электромагнитный спектр, выделенный выше в различных диапазонах частот (Гц), состоит из неионизирующего излучения и ионизирующего излучения. Мы проводим большую часть своей жизни, постоянно и безопасно подвергаясь воздействию многих типов излучения, включая радиоволны, микроволны и видимый свет.(OSHA, 2011)

Неионизирующее излучение обладает меньшей энергией, чем ионизирующее излучение; таким образом, это обычно менее вредно. Энергия содержащегося в неионизирующем излучении, достаточно, чтобы заставить электроны в атомах или молекулах шевелиться и танцевать, но недостаточно, чтобы убрать электроны. Напротив, ионизирующее излучение имеет достаточно энергии, чтобы ионизировать (убрать электрон, оставивший неспаренный электрон позади) атомов и молекул, отсюда и название.Этот процесс и образующиеся ионы могут нанести серьезный ущерб ткани и клетки. Он вызывает повреждение через несколько механизмов, в том числе:

  • Разрыв важных химических связей
  • Производство свободных радикалов: это чрезвычайно реактивные ионы в организме, которые нарушают нормальное функционирование и вызывают клеточное и повреждение тканей, когда они вступают в реакцию с биологическими путями
  • Создание новых вредных химических связей между макромолекулами, которых в противном случае не возникло бы
  • Непосредственно повреждающие молекулы, такие как ДНК, РНК и белки, которые отвечают за нормальное функционирование клеток

В зависимости от количества и продолжительности воздействия ионизирующего излучения могут возникнуть все или никакие из этих типов повреждений.Чрезвычайно высокие дозы радиации могут привести к лучевой болезни или даже смерти. Уровень радиационного облучения выше среднего может быть отвечает за увеличение шансов развития рака.

Но не все ионизирующие излучения вредны. Ионизирующее излучение может использоваться в медицине для визуализации, например, рентгеновское излучение. посмотреть на кость или лечение, как в случае радиации при раке.

Что такое рентгеновские лучи и как их делают?

Рентгеновские лучи - это тип ионизирующего излучения, которое проявляет свойства как волнообразные, так и частицы.Длины волн рентгеновского излучения равны настолько короткие, что могут путешествовать очень далеко через материю. По этой причине они полезны и опасны. Меры предосторожности необходимо принять, чтобы ионизирующее излучение не повредило живые ткани.

Рентгеновские лучи образуются, когда электроны отдают часть своей энергии, когда они реагируют либо с ядром атома, либо с орбиталью. электроны. Для этого есть два атомарных способа. В обоих случаях свободные электроны стреляют в мишень из тяжелых атомов. (как вольфрам).В процессе тормозного излучения быстрые свободные электроны замедляются при взаимодействии с мишенью. атом, особенно его ядро ​​с высоким числом протонов. Это замедление преобразуется в электромагнитную энергию и излучается в форма рентгеновских лучей. В процессе эмиссии K-оболочки высокоскоростные электроны выбивают электроны с внутренней орбиты. (K-оболочка) атомов мишени. Электроны с более высокой энергией с внешней орбиты атомов мишени опускаются на внутреннюю орбиту с более низкой энергией. орбита, чтобы заполнить пространство, созданное на внутренней орбите.Спуск высвобождает избыточную электромагнитную энергию в виде рентгеновских лучей. Вольфрам является типичной мишенью для любого из этих процессов генерации рентгеновского излучения в рентгеновской трубке, подобной показанной на рисунке 2. ниже.

Рис. 2. На этой фотографии показано, как выглядят две современные рентгеновские трубки. (Разиэль, Wikimedia Commons, 2007)

Медицинские рентгеновские аппараты и наши самодельные Рентгеновский аппарат, используйте рентгеновские трубки для получения и контроля рентгеновских лучей.Эти трубки имеют катод, который выпускает электроны в вакуум, и анод, который собирает электроны. Этот поток электронов из катод к аноду известен как луч. Когда вакуумная трубка подключена к источнику высокого напряжения, энергия достаточно для ускорения электронов до экстремальных скоростей, пока они не столкнутся с металлическим анодом. Это столкновение стучит от внутренних орбитальных электронов от атомов анода. Последующий акт заполнения промежутка другими орбитальными электронами - вот что вызывает испускание рентгеновских лучей.Энергия испускаемых рентгеновских лучей прямо пропорциональна напряжению, приложенному через трубка. Минимальное напряжение, необходимое для получения рентгеновских лучей из вакуумной трубки, составляет примерно 20 000 В (20 кВ).

Насколько опасна радиация и как ее измеряют?

Как упоминалось выше в описании «Что такое радиация?», Ионизирующее излучение способно нанести значительный ущерб живым клеткам. Это не означает, что любое воздействие может причинить вред. Небольшое количество за короткий период времени может быть безобидным.Чтобы ответить на вопрос, является ли конкретное воздействие вредным или безвредным, ученые сосредотачиваются на количественной оценке и измерении дозы.

Есть два способа обозначить дозу. Первая - это поглощенная доза . Это мера общего количества энергия ионизирующего излучения, поглощаемая объектом. Единица СИ (Международная система единиц) на 1 джоуль ионизирующего излучения поглощенный 1 килограммом вещества называется серым. В США поглощенная доза обычно указывается в рад. в отличие от серого.В таблице 1 ниже показано, как преобразовать рад в серый. Однако не все ионизирующие излучения обладают такое же действие на ткани человека. Например, альфа-частицы, другой тип ионизирующего излучения, в 20 раз более вероятны. чтобы вызвать повреждение клеток, чем рентгеновские лучи для эквивалентной поглощенной дозы. Чтобы отразить эти различия, ученые называют биологически эквивалентной дозой . Для расчета биологически эквивалентной дозы поглощенная доза умножается на относительный коэффициент вреда для данного вида излучения.Сиверт - это единица измерения биологически эффективной дозы в системе СИ; в Соединенных Штатах традиционная единица - ремы. В таблице 1 ниже показано, как преобразовать бэр в зиверт.

Измерение радиации Количественно Единица СИ Традиционный блок Эквивалент
Поглощенная доза Передает исходное количество энергии излучения, которое поглощается объектом серый рад 1 серый = 100 рад
Биологически эффективная доза Передает поглощенную дозу, скорректированную с учетом того, насколько вреден этот тип излучения для тканей человека. зиверт рем 1 зиверт = 100 бэр

Таблица 1. Измерения радиации можно количественно измерить различными способами.

При работе с радиацией биологически эффективная доза имеет наибольшее значение для личной безопасности. Для рентгеновских лучей коэффициент относительного вреда - 1; это означает, что поглощенная доза в 1 рад эквивалентна биологически эффективной дозе в 1 бэр.

Какому количеству радиации я подвержен обычно, и какое безопасно?

Будь то земля, небо или лечение, люди постоянно подвергаются ионизирующему излучению от мир вокруг них.Это нормальное явление, и так было всегда. Согласно Американское ядерное общество: средний человек подвергается воздействию доза приблизительно 620 мбэр в год (мбэр - одна тысячная бэр). Это всего лишь средний показатель, а фактическое цифра может сильно колебаться в зависимости от того, где они живут, и от медицинских процедур, которые они прошли в этом году. В международный стандарт разрешает людям, которые работают с радиоактивными материалами и вокруг них (исследователи, атомные электростанции рабочие, рентгенологи и др.) иметь экспозицию не более 5 000 мбэр в год. Годовая доза 5000 мбэр считается безопасным и не увеличивает значительно риск радиационных последствий для здоровья.

Вы можете оценить свою годовую дозу облучения с помощью интерактивной программы Американского ядерного общества. Диаграмма доз радиации.

Как я могу контролировать свое облучение во время экспериментов с радиацией?

В высоких биологически эффективных дозах ионизирующее излучение может вызвать серьезное повреждение тканей.По этой причине любой, кто делает эксперименты с радиоактивными материалами должны контролировать, сколько радиации они подвергаются. Это можно сделать просто со счетчиком Гейгера. Счетчики Гейгера - это приборы, которые обнаруживают и измеряют ионизирующее излучение. Одолжить или купить надежный счетчик Гейгера перед проведением любых радиационных экспериментов !

Внимательно прочтите инструкцию, прилагаемую к счетчику Гейгера, или, если вы берете его напрокат, убедитесь, что тщательно проинструктирован кем-то, кто уже обучен пользоваться счетчиком Гейгера.Счетчики Гейгера обычно дают показания в некоторых доля зивертов или бэр в час. Вы можете использовать эту информацию и время, потраченное на эксперименты, для расчета своего общая доза воздействия (время в часах, умноженное на показания счетчика Гейгера в мбэр в час). Всегда разумно уменьшить ваше воздействие как можно больше.

Как я могу повысить свою безопасность и уменьшить облучение при экспериментах с радиацией?

При экспериментах с ионизирующим излучением, таким как рентгеновские лучи, первым делом должно быть уменьшение вашего облучения и облучения всех остальных. приоритет.Ионизирующее излучение может иметь серьезные последствия для здоровья при высоких биологически эффективных дозах, включая ожоги кожи, рост раковых заболеваний, лучевой болезни и даже смерти.

В общую дозу облучения входят три компонента: время, расстояние и защита.

  • Время: Чем меньше времени вы подвергаете облучению, тем меньше ваша доза. Экспериментируя, убедитесь, что знаете именно то, что вам нужно, чтобы справиться с радиацией. При необходимости выполните пробный запуск, отрабатывая все движения без радиация.Используйте излучение только после того, как вы проработали все другие потенциальные проблемы с вашей экспериментальной процедурой.
  • Distance: Как и большинство других физических явлений, излучение уменьшается с расстоянием в соответствии с законом обратных квадратов. Это означает, что чем дальше вы находитесь от источника излучения, тем меньше радиации вы будете подвергаться воздействию. Постарайтесь спланировать свои эксперименты так, чтобы вы и все остальные стояли как можно дальше от источника излучения.
  • Экранирование: По мере того, как ионизирующее излучение проходит через вещество, его интенсивность уменьшается. Таким образом, чтобы обезопасить себя от радиации, вы должны установить преграду или щит . Однако материал, который вы используете, имеет большое значение; некоторые материалы уменьшают интенсивность излучения больше, чем другие. Каждый материал имеет «половину толщины». Это толщина, необходимая для уменьшения наполовину интенсивности излучения. Таким образом, если вдвое толщина материала составляет 1 дюйм, то лист толщиной 1 дюйм снизит излучение до 50%.Два дюйма уменьшат излучение до 25%, 3 дюйма до 12,5% и так далее. Традиционно для экранирования используется свинец, поскольку он имеет очень низкую толщину вдвое (0,4 дюйма). Перед работой с излучением установите защиту. При работе с радиацией нахождение за защитной оболочкой может быть эффективным способом уменьшения радиационного облучения.

Какому количеству радиации я могу безопасно подвергаться?

Что касается излучения, то ответ обычно - чем меньше, тем лучше. Вот несколько фактов, о которых следует помнить.

  • Один рентгеновский снимок грудной клетки или стоматологический снимок, оба из которых считаются безопасными с медицинской точки зрения, подвергает пациента воздействию 10 мбэр радиация. Ограничение экспозиции для одного эксперимента до 10 мбэр было бы похоже на получение рентгеновского снимка.
  • Международный стандарт безопасности составляет 5000 мбэр или меньше в год. Ваше годовое воздействие, нормальное и экспериментальное, должен упасть ниже уровня 5000 мбэр.

Где я могу узнать больше о радиационной и радиационной безопасности?

В Интернете можно найти много информации о радиации.Вот несколько надежных источников информации:

  • Американское ядерное общество. (2011, 22 июля). Таблица доз радиации. Получено 27 сентября 2011 г., из

Преобразование излучения - БЕСПЛАТНЫЙ преобразователь единиц

От:
Кому:
грей / сек [Гр / сек] эксагрей / сек [ЭГр / сек] петагрей / сек [PGy / сек] терагрей / сек [ТГр / сек] гигаграй / сек [ГГр / с] мегагрей в секунду [МГр / с] килограмм в секунду [кГр / с] гектограй в секунду [чГр / с] декаграй / секунда [дайГр / с] децигрей / секунда [дГр / с] сантигрей / секунда [cGy / с] миллиграй в секунду [мГр / с] микрогрей в секунду [мкГр / с] наногрей в секунду [нГр / с] пикграй в секунду [пГр / с] фемтогрей в секунду [фГр / с] аттогрей / секунда [агг / с ] рад / секунда [рад / с, рад / с] джоуль / килограмм / секунда [Дж / (кг * с)] ватт / килограмм [Вт / кг] зиверт / секунда [Зв / с] бэр / секунда [бэр / с ] грей / сек [Гр / с] эксагрей / сек [ЭГр / сек] петагрей / сек [PGy / s] терагрей / сек [ТГр / сек] гигагрэй / сек [ГГр / сек] мегагрэй / сек [MGy / сек ] килограмм в секунду [кГр / с] гектограмм в секунду [чГр / с] декаграй в секунду [дГр / с] децигрей в секунду [дГр / с] сантигрей в секунду [сГр / с] миллигрей в секунду [мГр / с] микрогрей / секунда [мкГр / с] наногрей / секунда [нГр / с] пикграй / секунда [пГр / с] фемтогрей / секунда [фГр / с] аттогрей / секунда [мегагр / с] рад / с секунда [рад / с, рад / с] джоуль на килограмм в секунду [Дж / (кг * с)] ватт / килограмм [Вт / кг] зиверт в секунду [Зв / с] бэр / секунду [бэр / с]
Результат:

Как использовать конвертер излучения
Выберите единицу измерения для преобразования из в списке входных единиц.Выберите единицу измерения для преобразования в в списке единиц вывода. Введите значение преобразования из в поле ввода слева. Результат преобразования сразу появится в поле вывода.

Сделайте закладку Radiation Converter - он вам, вероятно, понадобится в будущем.
Загрузить конвертер единиц радиации
наша мощная программная утилита, которая поможет вам легко преобразовать более 2100 различных единиц измерения в более чем 70 категорий.Откройте для себя универсального помощника для всех ваших потребностей в преобразовании единиц измерения - скачайте бесплатную демо-версию прямо сейчас! Сделайте 78 764 преобразования с помощью простого в использовании, точного и мощного калькулятора единиц измерения
Мгновенно добавьте бесплатный виджет «Конвертер излучения» на свой веб-сайт
Это займет меньше минуты, все так же просто, как вырезать и наклеить.Конвертер органично впишется в ваш веб-сайт, так как его можно полностью изменить. Щелкните здесь, чтобы просмотреть пошаговое руководство по размещению этого конвертера единиц на своем веб-сайте.
Ищете интерактивную таблицу преобразования излучения в
?
Посетите наш форум, чтобы обсудить проблемы преобразования
и попросить о бесплатной помощи!
Попробуйте мгновенный поиск категорий и единиц
, он дает результаты по мере ввода!

Радиационная установка - Большая химическая энциклопедия

Хаймс, И.1983. Физиологические и патологические эффекты теплового излучения. Управление по атомной энергии Соединенного Королевства, SRD R 275. [Pg.336]

ТАБЛИЦА 17.4 Свойство Излучение Единицы Название единицы Обозначение Определение ... [Стр.830]

Пятнадцать -блокаторы также были активированы фотохимическим способом с той же радиационной единицей (Heraeus , Hanau Osram STE 501 УФ лампа TNN 15-3200 / 721) [23]. Их пределы обнаружения, рабочий диапазон и соответствующее стандартное отклонение метода перечислены в Таблице 1 ниже. Голубую флуоресценцию зон хроматограммы (Xg 5 = 313 нм,> 390 нм) измеряли после погружения хроматограммы в жидкий парафин - н-гексан (1 + 2).На рисунке 18 показано разделение семи P-блокаторов. [Стр.18]

Поглощенная доза, излучение - средняя энергия, переданная облученной среде на единицу массы ионизирующим излучением. Единицы измерения рад (рад), серый (Гр). [Стр.268]

ICRU. 1980. Международная комиссия по радиационным единицам и измерениям. Отчет ICRU № 33. Вашингтон, округ Колумбия. [Стр.314]

Научный комитет Организации Объединенных Наций по действию источников атомной радиации и действию ионизирующей радиации, Организация Объединенных Наций, Нью-Йорк (1977).[Pg.462]

С 1925 года Международная комиссия по радиационным единицам и измерениям в Бетесде, штат Мэриленд, публикует отчеты, обновляющие определения и единицы измерения различных радиационных величин. Из этих отчетов ICRU можно особо упомянуть отчеты No. 19 (1971) [количества и единицы излучения], 33 (1980) [количества и единицы излучения], 36 (1983) [микродозиметрия], 47 (1992) [термолюминесцентная дозиметрия] и 51 (1993) [дозиметрия радиационной защиты].Краткое описание различных устройств, используемых в дозиметрии, таких как ионизационные камеры, химические и твердотельные дозиметры, а также персональные (карманные) дозиметры, можно найти в Spinks and Woods (1990). В этом разделе мы рассмотрим лишь некоторые химические дозиметры немного подробнее. Для обзора этой области читатель может обратиться к Касе и др. (1985, 1987), Маклафлину (1982) и Международному агентству по атомной энергии (1977). Из более ранних публикаций много полезной информации все еще можно почерпнуть из работ Хайна и Браунелла (1956), Холма и Берри (1970) и Шапиро (1972).[Pg.363]

Сотрудничать с Международной комиссией по радиологической защите, Международной комиссией по радиационным единицам и измерениям и другими национальными и международными организациями, правительственными и частными, занимающимися величинами, единицами и измерениями радиации, а также радиационной защитой. [Стр.101]

Рис. 32.6. Поведение чернобыльского воздушного шлейфа и сообщенное время начального прибытия обнаруживаемой радиоактивности. Шлейф А возник из Чернобыля 26 апреля 1986 г. Шлейф B 27-28 апреля и Шлейф C 29-30 апреля.Цифры указывают время первоначального прибытия: 1, 26 апреля 2, 27 апреля 3, 28 апреля 4, 29 апреля 5, 30 апреля 6 апреля, 1 7 мая, 2 и 8 мая, 3 мая (Из Научного комитета Организации Объединенных Наций по воздействию Атомная радиация (НКДАР ООН). 1988. Источники, эффекты и риски ионизирующей радиации. Организация Объединенных Наций, Нью-Йорк. 647 стр.) ... [Pg.1683]

Данные Научного комитета Организации Объединенных Наций по действию атомной радиации ( НКДАР ООН). 1988. Источники, эффекты и риски ионизирующего излучения. Организация Объединенных Наций, Нью-Йорк.647 стр. Ааркрог А. 1990. Излучение в окружающей среде и радиационные выбросы. Интер. Jour. Radiation Biol. 57 619-631. [Pg.1683]

ICRU, Тормозящие способности и диапазоны для протонов и альфа-частиц, Vol. 49, Отчет ICRU, Международная комиссия по радиационным единицам и измерениям, Бетезда, Мэриленд, 1993. [Стр.109]

Международная комиссия по радиационным единицам и измерениям (ICRU). Назначение, регистрация и сообщение о фотонно-лучевой терапии, Отчет 50 ICRU, Бетезда, Мэриленд, 1993.Международная комиссия по радиационным единицам и измерениям (ICRU). Назначение, регистрация и отчетность по фотонно-лучевой терапии (Дополнение к отчету 50 ICRU), Отчет ICRU ... [Pg.782]

В 1993 году ANSI выпустило пересмотренную версию этого стандарта (ANSI, 1993). Сфера мягкой ткани диаметром 30 см и плотностью 1 г / см была преобразована в пластину мягкой ткани размером 30 см X 30 см X 16 см с составом, определенным Международной комиссией по радиационным единицам и измерениям [ICRU (1992)].

Leave a Comment

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *