Экспозиционная доза

Экспозиционная доза
Экспозиционная доза
Размерность	ITM−1
Единицы измерения
СИ	Кл/кг
Другие единицы	рентген

Экспозиционная доза — устаревшая характеристика фотонного излучения, основанная на его способности ионизировать сухой атмосферный воздух.

ОпределениеПравить

Количественно экспозиционная доза определяется как отношение суммарного электрического заряда ионов одного знака, образованных после полного торможения в воздухе электронов и позитронов, освобожденных или порожденных фотонами в элементарном объеме воздуха, к массе воздуха в этом объеме^[1]^[2]. Мощностью экспозиционной дозы называется приращение экспозиционной дозы в единицу времени^[3].

Единицы измеренияПравить

Международная система единиц (СИ) — Кл/кг (1 Кл/кг ≈ 3,876⋅10³ Р^[3]);
Внесистемная единица — рентген (1 Р = 2,58⋅10⁻⁴ Кл/кг^[4]).

Для выражения мощности экспозиционной дозы применяются соответственно единицы А/кг и Р/с^[5].

В связи с отказом от самого понятия экспозиционной дозы переход к единице Кл/кг не выполняется^[6].

ПрименениеПравить

Понятие экспозиционной дозы установлено только для фотонного излучения в диапазоне энергий фотонов от нескольких килоэлектронвольт до 3 МэВ^[7]^[8]. Экспозиционная доза также не учитывает ионизацию, обусловленную поглощением тормозного излучения, что для рассматриваемого диапазона энергий несущественно^[9]^[10]. В качестве дозиметрической величины, используемой для установления пределов допустимого облучения человека, не используется с 1954 года, когда было введено понятие поглощенной дозы, применимое для любых типов ионизирующего излучения^[11]. В отечественной метрологии применение экспозиционной дозы и выпуск новых приборов для ее измерения не рекомендуется с 1990 года^[6]^[10]. По состоянию на 2016 год выпуск приборов для измерения экспозиционной дозы или её мощности прекращён^[12].

Переход к другим дозиметрическим величинамПравить

Керма в воздухе является энергетическим эквивалентом экспозиционной дозы фотонного излучения. Эти величины связаны следующим соотношением, справедливым для фотонов с энергией порядка 1 МэВ^[13]^[14]^[15]:

$\text{[math]}$ $\text{[math]}$ $K_{\text{возд}}={\frac {W}{e(1-{\bar {g}})}}X,$

где $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ $W$ — средняя энергия ионообразования, $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ $e$ — заряд электрона, $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ${\bar {g}}$ — средняя доля энергии вторичных частиц идущая на тормозное излучение в воздухе (в диапазоне энергий фотонов от 0,005 до 10 МэВ $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ $g$ меняется от 0 до 0,03), $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ $X$ — экспозиционная доза.

В условиях электронного равновесия^{[примечание 1]} керма численно равна поглощенной дозе^[17], соответственно экспозиционная доза в 1 Р эквивалентна 8,73⋅10^-3 Гр поглощенной дозы в воздухе. При этом в биологической ткани поглощенная доза будет составлять 9,6⋅10^-3 Гр^[18]^[15] (строго говоря это соотношение справедливо при облучении фотонами с энергией от 100 кэВ до 3 МэВ^[19]). Так как коэффициент качества для фотонов равен единице, то поглощенная доза в данном случае равна эквивалентной, выраженной в зивертах.

В работе Брегадзе Ю.И. приведено сравнение экспозиционной дозы X, выраженной в рентгенах, и измеряемого современными дозиметрами амбиентного эквивалента дозы H*(10), выраженного в зивертах. Показано, что при энергии фотонов свыше 500 кэВ справедливо соотношение H*(10) ≈ X/100. В диапазоне от 30 до 500 кэВ значение H*(10) дает более консервативную оценку полученной дозы, а при энергиях фотонов ниже 30 кэВ прибор измеряющий экспозиционную дозу (при достаточной чувствительности) будет завышать вклад низкоэнергетического излучения в облучение внутренних органов человека^[20].

См. такжеПравить

Керма

ПримечанияПравить

↑ В условиях электронного равновесия сумма энергий образующихся электронов, покидающих рассматриваемый объем, соответствует сумме энергий электронов, входящих в этот объем^[7]. Электронное равновесие будет обеспечено для небольшой области любого вещества, если эта область окружена слоем того же вещества толщиной, равной пробегу самых быстрых электронов, освобожденных в этом веществе фотонами^[16].

Источники

↑ ICRU 85, 2011, p. 24.
↑ Машкович, 1995, с. 25.
↑ ¹ ² Моисеев, 1984, с. 48.
↑ ГОСТ 8.417-2004. Государственная система обеспечения единства измерений. Единицы величин..
↑ Кузнецов, 2011, с. 425.
↑ ¹ ² РД 50-454-84. Методические указания. Внедрение и применение ГОСТ 8.417-81 ГСИ. Единицы физических величин в области ионизирующих излучений. — С. 32-33. — 37 с.
↑ ¹ ² Голубев, 1986, с. 79.
↑ Кудряшов, 2004, с. 40.
↑ Машкович, 1995, с. 26.
↑ ¹ ² Брегадзе, 1990, с. 134.
↑ Clarke, 2009, p. 90.
↑ Верещако Г. Г., Ходосовская А. М. Радиобиология: термины и понятия : энцикл. справ. — Мн.: Беларуская навука, 2016. — С. 300.
↑ ICRU 85, 2011, p. 25.
↑ Брегадзе, 1990, с. 135-136.
↑ ¹ ² Козлов, 1991, с. 326.
↑ Иванов, 1978, с. 57.
↑ Иванов, 1978, с. 52.
↑ Голубев, 1986, с. 80.
↑ Carron, 2007, p. 141.
↑ Брегадзе, 1990, с. 166,167.

ЛитератураПравить

В.П. Машкович, А.В. Кудрявцева. Защита от ионизирующих излучений. — Москва : Энергоатомиздат, 1995. — 496 с.
А.А. Моисеев, В.И. Иванов. Справочник по дозиметрии и радиационной гигиене. — Москва : Энергоатомиздат, 1984. — 296 с.
В.М. Кузнецов, В.С. Никитин, М.С. Хвостова. Радиоэкология и радиационная безопасность. — Москва : ООО "НИПКЦ Восход-А", 2011. — 1208 с.
Б.П. Голубев. Дозиметрия и защита от ионизирующих излучений. — Москва : Энергоатомиздат, 1986. — 464 с.
Ю.Б. Кудряшов. Радиационная биофизика. — Москва : ФИЗМАТЛИТ, 2004. — 448 с.
Ю.И. Брегадзе, Э.К. Степанов, В.П. Ярына. Прикладная метрология ионизирующих излучений. — Москва : Энергоатомиздат, 1990. — 264 с.
В.Ф. Козлов. Справочник по радиационной безопасности. — Москва : Энергоатомиздат, 1991. — 352 с.
В.И. Иванов. Курс дозиметрии. — Москва : Атомиздат, 1978. — 392 с.
The international commission on radiation units and measurements. ICRU Report №85. Fundamental Quantities and Units for Ionizing Radiation (Revised) : [англ.]. — Oxford University Press, 2011. — 35 p.
R.H. Clarke, J.Valentin. The History of ICRP and the Evolution of its Policies : [англ.]. — Elsevier Ltd, 2009. — 69 с.
N J Carron. An Introduction to the Passage of Energetic Particles through Matter : [англ.]. — Taylor & Francis Group, LLC, 2007. — 386 с.

[17] В условиях электронного равновесия сумма энергий образующихся электронов, покидающих рассматриваемый объем, соответствует сумме энергий электронов, входящих в этот объем^[7]. Электронное равновесие будет обеспечено для небольшой области любого вещества, если эта область окружена слоем того же вещества толщиной, равной пробегу самых быстрых электронов, освобожденных в этом веществе фотонами^[16].

[_e72262e537ca3e19-1] ICRU 85, 2011, p. 24.

[_f6f73613269a8bf5-2] Машкович, 1995, с. 25.

[_94bd9118c655a5a1-3] ¹ ² Моисеев, 1984, с. 48.

[4] ГОСТ 8.417-2004. Государственная система обеспечения единства измерений. Единицы величин..

[_1a6204b9d01bd41c-5] Кузнецов, 2011, с. 425.

[rd50-454-84-6] ¹ ² РД 50-454-84. Методические указания. Внедрение и применение ГОСТ 8.417-81 ГСИ. Единицы физических величин в области ионизирующих излучений. — С. 32-33. — 37 с.

[_986501084aa14355-7] ¹ ² Голубев, 1986, с. 79.

[_1b37891a001d57f5-8] Кудряшов, 2004, с. 40.

[_f6f73613269a8bf6-9] Машкович, 1995, с. 26.

[_6bc006370e35ca66-10] ¹ ² Брегадзе, 1990, с. 134.

[_c4574877032819c1-11] Clarke, 2009, p. 90.

[12] Верещако Г. Г., Ходосовская А. М. Радиобиология: термины и понятия : энцикл. справ. — Мн.: Беларуская навука, 2016. — С. 300.

[_e72262e537ca3e18-13] ICRU 85, 2011, p. 25.

[_3a4dc1f8b99eb19e-14] Брегадзе, 1990, с. 135-136.

[_b4e264776cb1ca08-15] ¹ ² Козлов, 1991, с. 326.

[_10fafd4b47176d3f-16] Иванов, 1978, с. 57.

[_10fafd4b47176d3a-18] Иванов, 1978, с. 52.

[_986508084aa14f61-19] Голубев, 1986, с. 80.

[_5fbc3c555b2d16a3-20] Carron, 2007, p. 141.

[_09a99e6a8735d757-21] Брегадзе, 1990, с. 166,167.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[примечание 1]

[17]

[18]

[19]

[20]

[16]

Экспозиционная доза
Размерность	$\text{[math]}$ ITM⁻¹
Единицы измерения
СИ	Кл/кг
Другие единицы	рентген