Главная Случайная страница Контакты | Мы поможем в написании вашей работы! | ||
|
Исторически первыми методами измерения активности и были методы основанные на ионизации воздуха или других сред. Эти методы и опирающиеся на них способы оценки воздействия применяются и в современных приборах. Для количественной оценки ионизирующего излучения используется понятие экспозиционной дозы, характеризующую степень ионизации воздуха под влиянием излучения.
Взаимодействуя с веществом, частица теряет свою энергию, причем плотность ионизации резко возрастает к концу пробега. Для тяжелых заряженных частиц существует однозначная связь между энергией частицы и ее пробегом. Основной энергетической единицей является электронвольт (эВ), равный кинетической энергии электрона, прошедшего разность потенциалов 1 В. Высокими считаются энергии порядка 1 МэВ (106 эВ). Характерные значения энергии a-частиц находятся в диапазоне значений до 10 МэВ. Величина пробега таких частиц в воздухе не превышает 10 см, а в биологической ткани 100 мкм. Скорость электронов, образующихся в результате b-распада существенно выше, чем более тяжелых заряженных частиц с одинаковой кинетической энергией, т.к. последняя пропорциональна массе (отношение масс покоя протона и электрона равно 1836). Поэтому плотность ионизации, создаваемой b-частицами, намного меньше, чем для других заряженных частиц, а пробег — больше. Пробег электронов, имеющих энергию 5,0 МэВ достигает 20 м в воздухе и 2,5 см в воде.
Гамма излучение имеют более высокую проникающую способность. Возможны следующие виды взаимодействия g-квантов с веществом: поглощение связанными в атоме электронами (фотоэффект), рассеяние электронами (эффект Комптона), а также поглощение в кулоновском поле ядра с образованием пары электрон-позитрон. Воздух - смесь газов (преимущественно азота N2 и кислорода 02) с малыми атомными номерами, и поэтому в широком диапазоне значений Eg, (20 кэВ - 23 МэВ) доминирующим эффектом взаимодействия является эффект Комптона. Поскольку электронам азота и кислорода при рассеянии на них фотонов передается энергия, намного превосходящая их энергии связи, эти электроны считаются свободными. Для g-излучения, испускаемого радионуклидом Со-60 (Еg = 1,33 МэВ), максимальная энергия, передаваемая комптоновским электронам, равна 0,9 МэВ. Именно эти электроны ионизируют молекулы азота и кислорода и имеют максимальный пробег, равный 3,4 м. Поэтому g-излучение называется косвенно ионизирующим.
Экспозиционная доза X является ионизационным эквивалентом энергии, переданной g-квантами массе m сухого воздуха, находящегося при нормальных физических условиях (273 К; 0,1 МПа). Средняя энергия электрона ε, необходимая для создания одной пары ионов в воздухе, равна 33,85 эВ. Число пар ионов (положительных и отрицательных зарядов), созданных на длине пробега, определяется отношением начальной энергии комптоновского электрона к значению ε и для данного случая составляет 2,6·104. Единицей экспозиционной дозы в системе СИ является Кл/кг. Более употребительной единицей является 1 рентген (сокращенно 1 Р). При ее определении используется физическая система единиц. В соответствии с этой системой областью передачи энергии g-излучения является объем воздуха, равный 1 cм3, а заряд электрона измеряется в электростатических единицах (е = 4,8·10-10 эл.ст.ед. заряда). Единице экспозиционной дозы 1 Р соответствует образование за пределами рассматриваемого объема одной электростатической единицы заряда в результате полного торможения комптоновских электронов, образующихся в этом объеме и вылетающих из него.
Используя соотношение между единицами заряда в этих системах (1 Кл = 3·109 эл.ст.ед.), а также плотность воздуха ρв при нормальных физических условиях (ρв =1,293·10-3 г/см3), получим, что 1 Кл/кг равен 3880 Р. Полученное значение намного превосходит смертельную дозу, соответствующую однократному наружному облучению всего тела (600 Р), поэтому применение специальной единицы экспозиционной дозы является более удобным. Кроме того, практически все имеющиеся дозиметры калиброваны именно в этих единицах.
Применение ионизационных камер для измерения экспозиционной дозы позволяет решать практические задачи дозиметрии рентгеновского и g-излучения, так как процесс ионизация воздуха хорошо моделирует ионизацию воды и мышечной ткани (ионизация пропорциональна поглощенной энергии и слабо зависит от мощности излучения).
Дата публикования: 2015-01-10; Прочитано: 354 | Нарушение авторского права страницы | Мы поможем в написании вашей работы!