Domov > Ruský toy teriér > Základy dozimetrie. Dozimetria ionizujúceho žiarenia Dozimetria rádioaktivity ionizujúceho žiarenia

Základy dozimetrie. Dozimetria ionizujúceho žiarenia Dozimetria rádioaktivity ionizujúceho žiarenia

Dozimetria ionizujúceho žiarenia- úsek aplikovanej jadrovej fyziky, ktorý skúma vlastnosti ionizujúceho žiarenia, fyzikálne veličiny charakterizujúce pole žiarenia a interakciu žiarenia s látkou (dozimetrické veličiny). V užšom zmysle slova D. a. A. - súbor metód merania týchto veličín. Najdôležitejšou vlastnosťou dozimetrických veličín je ich súvislosť s radiáciou vyvolanými účinkami, ktoré vznikajú pri ožarovaní živých a neživých predmetov. Účinky vyvolané žiarením vo všeobecnom zmysle znamenajú akékoľvek zmeny ožiareného objektu spôsobené expozíciou ionizujúce žiarenie . Hlavnou dozimetrickou veličinou je dávka ionizujúceho žiarenia a jeho modifikácie. Úloha D. a. A. - opis dávkového poľa vytvoreného v živom organizme v reálnych podmienkach ožiarenia.

Potreba rozvoja D. a. A. vzniklo krátko po tom, čo Roentgen (W.K. Röntgen) v roku 1895 objavil žiarenie pomenované po ňom (pozri. röntgenové lúče ). Intenzívne hromadenie údajov o biologických účinkoch röntgenového žiarenia na jednej strane otvorilo reálnu perspektívu jeho využitia v medicíne, na druhej strane poukázalo na nebezpečenstvo nekontrolovaného ožarovania živého organizmu. V dôsledku toho vyvstala otázka o dozimetrickej podpore praktického využitia zdrojov ionizujúceho žiarenia. Na začiatku 20. stor. Hlavnými zdrojmi žiarenia boli rádiové a röntgenové prístroje a D. a. A. sa v skutočnosti zredukovalo na dozimetriu fotónového ionizujúceho žiarenia (röntgenové a gama žiarenie). Potom s rozvojom technických prostriedkov jadrovej fyziky, vytváraním a zdokonaľovaním urýchľovačov nabitých častíc a najmä po spustení prvého jadrového reaktora v roku 1942 sa počet zdrojov as nimi spojených druhov ionizujúceho žiarenia výrazne rozšíril. V súlade s tým sa objavili metódy dozimetrie tokov nabitých častíc, neutrónov, vysokoenergetického brzdného žiarenia atď.. Začal sa rozrastať zoznam dozimetrických veličín zodpovedajúcich úlohám rôznorodej praktickej aplikácie ionizujúceho žiarenia rôzneho charakteru.

Fyzikálny základ D. a. A. je premena energie žiarenia v procese jej interakcie s atómami alebo ich jadrami, elektrónmi a molekulami ožiareného prostredia, v dôsledku čoho je časť tejto energie absorbovaná látkou. Absorbovaná energia je hlavnou príčinou procesov vedúcich k pozorovaným účinkom vyvolaným žiarením, a preto dozimetrické veličiny súvisia s absorbovanou energiou žiarenia.

Rôznorodosť podmienok expozície a multifaktoriálny charakter jej dôsledkov neumožňujú vystačiť si s jedinou dozimetrickou hodnotou a prispôsobiť ju zmenám týchto podmienok a faktorov. Vyžaduje sa celý súbor dozimetrických veličín, z ktorých sa v závislosti od podmienok ožarovania a úlohy, ktorú práve vykonáva, vyberie najvhodnejšia miera účinku vyvolaného žiarením. Príkladom takejto hodnoty je ukazovateľ dávkového ekvivalentu zavedený Medzinárodnou komisiou pre rádiologické jednotky (ICRU) na účely radiačnej bezpečnosti (pozri Dávka ionizujúceho žiarenia ) v bode radiačného poľa - maximálna ekvivalentná dávka vo vnútri guľôčky ekvivalentnej tkaniva s priemerom 30 cm keď sa stred tejto gule zhoduje s daným bodom. Praktická aplikácia tohto ukazovateľa naráža na určité ťažkosti, pretože problém primeranosti dozimetrie ešte nemožno považovať za úplne vyriešený.

S D. a. A. používať inštrumentálne aj výpočtové metódy. Všetky dozimetrické prístroje sú konštruované na princípe zaznamenávania žiarením indukovaných účinkov v určitom modelovom objekte - detektor ionizujúceho žiarenia. V ranom období vývoja D. a. a využívalo sa fotografické pôsobenie ionizujúceho žiarenia, chemické premeny a tvorba tepla. S rozvojom metód na zaznamenávanie elementárnych častíc sa vyvíjali aj metódy digitálneho zobrazovania. A. V moderných podmienkach sa využíva široká škála účinkov vyvolaných žiarením. K už spomenutým možno pridať ionizačné efekty v plynoch a kondenzovaných médiách, zmeny elektrických vlastností polovodičov, deštruktívne poškodenie pevných látok, luminiscencia, scintilácia atď.

Osobitné miesto má biologická dozimetria, ktorá využíva kvantitatívne rádiobiologické účinky ako meradlo dozimetrickej hodnoty, napríklad chromozomálne aberácie, zmeny v morfologickom zložení krvi a ďalšie ukazovatele, ktoré jednoznačne súvisia s D. a. A. (cm. Choroba z ožiarenia , Rádiosenzitivita ).

Metódy D. a. A. možno klasifikovať podľa rôznych kritérií. V závislosti od typu zaznamenávaného efektu sa teda rozlišujú metódy ionizačné, fotografické, chemické, luminiscenčné, kalorimetrické, scintilačné, spôsob stôp poškodenia atď.. V tomto prípade existuje jednoznačný kvantitatívny vzťah medzi zmenou fyzikálnych alebo chemických vlastností detektora žiarenia a absorbovanej energie. V klinickej dozimetrii sú bežné ionizačné metódy, pri ktorých je detektorom ionizačná komora, luminiscenčné kryštály v tuhom stave a polovodiče. Tie sú priťahované malými rozmermi detektora.

V ZSSR sa vyrábajú stacionárne, prenosné a individuálne dozimetrické zariadenia. V klinickej praxi sa používajú stacionárne dozimetre, na hodnotenie radiačnej situácie pre účely radiačnej ochrany sa najčastejšie používajú nositeľné. Sú samonapájacie a preto sa dajú použiť v akomkoľvek prostredí, vr. v teréne. Osobné dozimetre sú určené na hodnotenie dávky, ktorú dostanú osoby pracujúce v kontakte s ionizujúcim žiarením. Môžu byť priamo zobrazené ( ryža. a, b ) alebo pozostávajú z ionizačných alebo termoluminiscenčných detektorov nosených personálom (c), ktorých hodnoty úmerné dávke žiarenia sa zisťujú na špeciálnom čítacom zariadení.

Klinická dozimetria- oddiel D. a. i., zaoberajúca sa meraniami a výpočtami veličín charakterizujúcich fyzikálne a biofyzikálne účinky ožiarenia pacientov dostávajúcich liečenie ožiarením . Hlavnou úlohou klinickej dozimetrie je kvantitatívne popísať priestorové a časové rozloženie absorbovanej energie žiarenia v tele ožarovaného pacienta, ako aj vyhľadať, zdôvodniť a vybrať individuálne optimalizované podmienky pre jeho ožarovanie.

Základné pojmy a veličiny klinickej dozimetrie sú absorbovaná dávka (pozri. Dávka ionizujúceho žiarenia ), dávkové pole, dozimetrický fantóm, cieľ. Dávkové pole je priestorové rozloženie absorbovanej dávky (alebo jej sily) v ožiarenej časti tela pacienta, tkanivo ekvivalentné prostredie alebo dozimetrický fantóm, ktorý modeluje telo pacienta podľa fyzikálnych účinkov interakcie žiarenia s hmoty, tvaru a veľkosti orgánov a tkanív a ich anatomických vzťahov. Informácie o poli dávky sú prezentované v tabuľkovej, maticovej forme a tiež vo forme kriviek spájajúcich body rovnakých hodnôt (absolútnych alebo relatívnych) absorbovanej dávky. Takéto krivky sa nazývajú izodózy a ich rodiny sa nazývajú izodózové mapy. Absorbovanú dávku v ktoromkoľvek bode dávkového poľa možno brať ako bežnú jednotku (alebo 100 %), najmä maximálnu absorbovanú dávku, ktorá musí zodpovedať cieľu, ktorý sa má ožarovať (t. j. oblasti pokrývajúcej klinicky detekovaný nádor a očakávaná zóna jeho rozšírenia).

Tvorba dávkového poľa závisí od typu a zdroja žiarenia, spôsobu ožarovania (vonkajšie, vnútorné, statické, pohyblivé atď.), telesného stavu pacienta, ako aj typu radiačného terapeutického zariadenia. Súčasťou technickej dokumentácie prístroja je preto atlas dávkových polí a odporúčania na jeho praktické využitie. V prípade potreby (pre nové možnosti a komplexné plány ožarovania) sa v zdravotníckych zariadeniach vykonávajú fantómové merania dávkových polí pomocou klinických dozimetrov s malými ionizačnými komorami alebo iných (polovodičových, termoluminiscenčných) detektorov, analyzátorov dávkových polí alebo izodosegrafov. Termoluminiscenčné detektory sa používajú aj na sledovanie absorbovaných dávok u pacientov.

Radiačný terapeut spolu s inžinierom fyzikom vykonáva dozimetrické plánovanie - vyberá metódu ožarovania, optimalizuje ožarovacie podmienky pacienta výpočtom konkurenčných možností dávkového poľa, určuje technológiu ožarovania na konkrétnom prístroji a tiež sleduje realizáciu prijatého plánu a jeho dynamické nastavenie počas procesu radiačnej liečby. V súvislosti s rozvojom metód a prostriedkov výpočtovej techniky, vznikom vysokorýchlostných počítačov s veľkým množstvom pamäte a prostriedkov automatizovaného zadávania počiatočných grafických a textových informácií o pacientovi do počítača dochádza k postupnému prechodu od r. manuál k počítačovému plánovaniu radiačnej záťaže. Otvára sa tak možnosť riešenia inverzného problému klinickej dozimetrie – stanovenie podmienok ožiarenia na základe dávkového poľa určeného lekárom.

Systém ministerstva zdravotníctva ZSSR má radiačnú metrologickú službu, ktorá kontroluje klinické dozimetre a dozimetrickú certifikáciu radiačných zariadení. V roku 1988 začal ZSSR prechod na metrologickú podporu radiačnej terapie založenú na priamom meraní absorbovanej dávky vo vode, nadväzujúcej na štátny primárny štandard jednotky jeho výkonu. To všetko pomáha zvýšiť presnosť plánovania a realizácie ožarovania.

Podľa moderných medzinárodných požiadaviek je na zvýšenie účinnosti radiačnej terapie v klinickej dozimetrii potrebné usilovať sa o dávkovanie žiarenia pacienta s chybou maximálne 5%, na základe absorbovanej dávky v cieli a meraní absorbovanej dávky by sa mali vykonávať s chybou nie väčšou ako 3 %.

Bibliografia: Ivanov V.I. Kurz dozimetrie, M., 1988; Klepper L.Ya. Tvorba dávkových polí vzdialenými zdrojmi žiarenia, M., 1986, bibliogr.; Krongauz A.N., Lyapidevsky V.K. a Frolova A.V. Fyzikálne základy klinickej dozimetrie, M., 1969; Ratner T.G. a Fadeeva M.A. Technická a dozimetrická podpora diaľkovej gamaterapie, M., 1982, bibliogr.

Dozimetria ionizujúceho žiarenia

sekcia aplikovanej jadrovej fyziky, ktorá skúma vlastnosti ionizujúceho žiarenia, fyzikálne veličiny charakterizujúce pole žiarenia a interakciu žiarenia s látkou (dozimetrické veličiny). V užšom zmysle slova D. a. A. - súbor metód merania týchto veličín. Najdôležitejšou vlastnosťou dozimetrických veličín je ich súvislosť s radiáciou vyvolanými účinkami, ktoré vznikajú pri ožarovaní živých a neživých predmetov. Účinky vyvolané žiarením vo všeobecnom zmysle znamenajú akékoľvek zmeny ožarovaného objektu spôsobené vystavením ionizujúcemu žiareniu (Ionizujúce žiarenie). Hlavnou dozimetrickou veličinou je Dávka ionizujúceho žiarenia a jej modifikácie. Úloha D. a. A. - opis dávkového poľa vytvoreného v živom organizme v reálnych podmienkach ožiarenia.

Potreba rozvoja D. a. A. vzniklo krátko po tom, ako Roentgen (W.K. Röntgen) v roku 1895 objavil po ňom pomenované žiarenie (pozri röntgenové lúče (röntgenové lúče)). Intenzívne hromadenie údajov o biologických účinkoch röntgenového žiarenia na jednej strane otvorilo reálnu perspektívu jeho využitia v medicíne, na druhej strane poukázalo na nebezpečenstvo nekontrolovaného ožarovania živého organizmu. V dôsledku toho vyvstala otázka o dozimetrickej podpore praktického využitia zdrojov ionizujúceho žiarenia. Na začiatku 20. stor. Hlavnými zdrojmi žiarenia boli rádiové a röntgenové prístroje a D. a. A. sa v skutočnosti zredukovalo na dozimetriu fotónového ionizujúceho žiarenia (röntgenové a gama žiarenie). Potom s rozvojom technických prostriedkov jadrovej fyziky, vytváraním a zdokonaľovaním urýchľovačov nabitých častíc a najmä po spustení prvého jadrového reaktora v roku 1942 sa počet zdrojov as nimi spojených druhov ionizujúceho žiarenia výrazne rozšíril. V súlade s tým sa objavili metódy dozimetrie tokov nabitých častíc, neutrónov, vysokoenergetického brzdného žiarenia atď.. Začal sa rozrastať zoznam dozimetrických veličín zodpovedajúcich úlohám rôznorodej praktickej aplikácie ionizujúceho žiarenia rôzneho charakteru.

Rôznorodosť podmienok expozície a multifaktoriálny charakter jej dôsledkov neumožňujú vystačiť si s jedinou dozimetrickou hodnotou a prispôsobiť ju zmenám týchto podmienok a faktorov. Vyžaduje sa celý súbor dozimetrických veličín, z ktorých sa v závislosti od podmienok ožarovania a úlohy, ktorú práve vykonáva, vyberie najvhodnejšia miera účinku vyvolaného žiarením. Príkladom takejto hodnoty je indikátor ekvivalentnej dávky zavedený Medzinárodnou komisiou pre rádiologické jednotky (ICRU) na účely radiačnej bezpečnosti (pozri Dávka ionizujúceho žiarenia) v bode v poli žiarenia – maximálna ekvivalentná dávka vo vnútri tkanivového ekvivalentu. guľa s priemerom 30 cm keď sa stred tejto gule zhoduje s daným bodom. Praktická aplikácia tohto ukazovateľa naráža na určité ťažkosti, pretože problém primeranosti dozimetrie ešte nemožno považovať za úplne vyriešený.

V ZSSR sa vyrábajú stacionárne, prenosné a individuálne dozimetrické zariadenia. V klinickej praxi sa používajú stacionárne dozimetre, na hodnotenie radiačnej situácie pre účely radiačnej ochrany sa najčastejšie používajú nositeľné. Sú samonapájacie a preto sa dajú použiť v akomkoľvek prostredí, vr. v teréne. Osobné dozimetre sú určené na hodnotenie dávky, ktorú dostanú osoby pracujúce v kontakte s ionizujúcim žiarením. Môžu byť priamo zobrazené ( ryža. a, b ) alebo pozostávajú z ionizačných alebo termoluminiscenčných detektorov nosených personálom (c), ktorých hodnoty úmerné dávke žiarenia sa zisťujú na špeciálnom čítacom zariadení.

Klinická dozimetria- oddiel D. a. i., zaoberajúca sa meraniami a výpočtami veličín charakterizujúcich fyzikálne a biofyzikálne účinky ožiarenia pacientov liečených rádioterapiou (Radiation therapy). Hlavnou úlohou klinickej dozimetrie je kvantitatívne popísať priestorové a časové rozloženie absorbovanej energie žiarenia v tele ožarovaného pacienta, ako aj vyhľadať, zdôvodniť a vybrať individuálne optimalizované podmienky pre jeho ožarovanie.

Základné pojmy a veličiny klinickej dozimetrie sú absorbovaná dávka (pozri Dávka ionizujúceho žiarenia (Dose of ionizing Radiation)), dávkové pole, dozimetrický fantóm, cieľ. Dávkové pole je priestorové rozloženie absorbovanej dávky (alebo jej sily) v ožiarenej časti tela pacienta, tkanivo ekvivalentné prostredie alebo dozimetrický fantóm, ktorý modeluje telo pacienta podľa fyzikálnych účinkov interakcie žiarenia s hmoty, tvaru a veľkosti orgánov a tkanív a ich anatomických vzťahov. Informácie o poli dávky sú prezentované v tabuľkovej, maticovej forme a tiež vo forme kriviek spájajúcich body rovnakých hodnôt (absolútnych alebo relatívnych) absorbovanej dávky. Takéto krivky sa nazývajú izodózy a ich rodiny sa nazývajú izodózové mapy. Absorbovanú dávku v ktoromkoľvek bode dávkového poľa možno brať ako bežnú jednotku (alebo 100 %), najmä maximálnu absorbovanú dávku, ktorá musí zodpovedať cieľu, ktorý sa má ožarovať (t. j. oblasti pokrývajúcej klinicky detekovaný nádor a očakávaná zóna jeho rozšírenia).

Jednotlivé dozimetre ionizujúceho žiarenia: a a b - priamoodčítacie prenosné dozimetre; c - individuálny termoluminiscenčný detektor.

44. Absorbované a expozičné dávky a ich merania.

Expozičná dávka Dex - miera ionizácie vzduchu pod vplyvom röntgenového a g-žiarenia - sa meria počtom vytvorených nábojov. Jednotkou SI expozičnej dávky je k/kg. Expozičná dávka 1 k/kg znamená, že celkový náboj všetkých iónov rovnakého znamienka vytvorených v 1 kg vzduchu sa rovná jednému coulombu. Široko používanou nesystémovou jednotkou expozičnej dávky je röntgen: 1 p = 2,57976 × 10 -4 k/kg, čo zodpovedá vytvoreniu 2,08 × 10 9 iónových párov na 1 cm 3 vzduchu (pri 0° C a 760 mm Hg). Na vytvorenie takého počtu iónov je potrebné vynaložiť energiu rovnajúcu sa 0,114 erg/cm3 alebo 88 erg/g. 88 erg/g je teda energetický ekvivalent röntgenu. Na základe expozičnej dávky možno vypočítať absorbovanú dávku röntgenového a g žiarenia v akejkoľvek látke. K tomu je potrebné poznať zloženie hmoty a energiu fotónov žiarenia. Dávka(z gréckeho dosis - podiel, podiel) ionizujúceho žiarenia, veličina slúžiaca na hodnotenie vplyvu žiarenia na akékoľvek látky a živé organizmy. V závislosti od charakteristík žiarenia a povahy jeho dopadu sa berú do úvahy absorbované, ekvivalentné a expozičné dávky.

Absorbovaná dávka Dabs je pomer energie žiarenia absorbovanej látkou k hmotnosti látky. Dávka ionizujúceho žiarenia, energia ionizujúceho žiarenia absorbovaná na jednotku hmotnosti ožarovanej látky. V tomto zmysle sa dávka žiarenia nazýva aj absorbovaná dávka (Dp). Absorbovaná energia sa vynakladá na zahrievanie látky, ako aj na jej chemické a fyzikálne premeny. Hodnota dávky závisí od druhu žiarenia (röntgenové žiarenie, tok neutrónov a pod.), energie jeho častíc, hustoty ich toku a zloženia ožarovanej látky. Ak sú všetky ostatné veci rovnaké, čím dlhší je čas ožarovania, tým väčšia je dávka. Dávka sa teda časom akumuluje. Dávka za jednotku času sa nazýva dávkový príkon.

Závislosť dávky od energie častíc, ich hustoty toku a zloženia ožarovanej látky je pre rôzne druhy žiarenia rôzna. Napríklad pri röntgenovom a g-žiarení závisí dávka od atómového čísla Z prvkov, ktoré tvoria látku; charakter tejto závislosti je určený energiou fotónu hv (h je Planckova konštanta, v je frekvencia elektromagnetických kmitov). Pre tieto druhy žiarenia je dávka v ťažkých látkach väčšia ako v ľahkých (pri rovnakých podmienkach ožiarenia. Neutróny interagujú s atómovými jadrami. Charakter tejto interakcie výrazne závisí od energie neutrónov. Ak dôjde k elastickým zrážkam neutrónov s jadrami , potom sa priemerné množstvo energie prenesenej do jadra pri jednom akte interakcie ukáže byť väčšie pre ľahké jadrá. V tomto prípade (pri rovnakých podmienkach ožiarenia) bude absorbovaná dávka v ľahkej látke vyššia ako v ťažké.Iné druhy ionizujúceho žiarenia majú svoje vlastné charakteristiky interakcie s látkou, ktoré určujú závislosť dávky od energie žiarenia a zloženia látky Absorbovaná dávka v sústave jednotiek SI sa meria v J/kg. Nesystémová jednotka rad je široko používaná: 1 rad = 10-2 J/kg = 100 erg/g. Dávkový príkon sa meria v rad/s, rad/h atď.

Ekvivalentná dávka D eq = KD abs, kde K je takzvaný faktor kvality žiarenia (bezrozmerná veličina). Jednotkou SI D eq je sievert (Sv); mimosystémová jednotka - rem (1 rem = 10 - 2 Sv). Pre K v praxi sa zvyčajne berú tieto priemerné hodnoty: 1 - pre monoenergetické elektróny, pozitróny, b-častice, g-kvantá a röntgenové lúče; 3 - pre neutróny s energiou< 20 кэВ; 10 - для протонов с энергией < 20 кэВ и нейтронов с энергией от 0,1 до 10 МэВ; 20 - для a-частиц с энергией < 10 МэВ и тяжелых ядер отдачи. К - критерий относительной биологической эффективности излучения при хроническом облучении.

Expozičná dávka

Hlavnou charakteristikou interakcie ionizujúceho žiarenia a prostredia je ionizačný efekt. V počiatočnom období rozvoja dozimetrie žiarenia bolo najčastejšie potrebné riešiť röntgenové žiarenie šíriace sa vzduchom. Preto sa ako kvantitatívna miera radiačného poľa použila miera ionizácie vzduchu v röntgenových trubiciach alebo prístrojoch. Kvantitatívne meranie založené na množstve ionizácie suchého vzduchu pri normálnom atmosférickom tlaku, pomerne ľahko merateľné, sa nazýva expozičná dávka.

Expozičná dávka určuje ionizačnú schopnosť röntgenového a gama žiarenia a vyjadruje energiu žiarenia premenenú na kinetickú energiu nabitých častíc na jednotku hmotnosti atmosférického vzduchu. Expozičná dávka je pomer celkového náboja všetkých iónov rovnakého znamienka v elementárnom objeme vzduchu k hmotnosti vzduchu v tomto objeme.

Jednotkou SI expozičnej dávky je coulomb vydelený kilogramom (C/kg). Nesystémovou jednotkou je röntgen (R). 1 C/kg = 3876 RUR.

[upraviť] Absorbovaná dávka

Pri rozširovaní škály známych druhov ionizujúceho žiarenia a oblastí jeho použitia sa ukázalo, že mieru vplyvu ionizujúceho žiarenia na hmotu nie je možné jednoducho určiť pre zložitosť a rôznorodosť procesov prebiehajúcich v tomto prípade. Dôležitým, ktorý spôsobuje fyzikálne a chemické zmeny v ožarovanej látke a vedie k určitému radiačnému efektu, je absorpcia energie ionizujúceho žiarenia látkou. V dôsledku toho vznikol koncept absorbovaná dávka. Absorbovaná dávka ukazuje, koľko energie žiarenia sa absorbuje na jednotku hmotnosti akejkoľvek ožiarenej látky a je určená pomerom absorbovanej energie ionizujúceho žiarenia k hmotnosti látky.

Jednotkou merania absorbovanej dávky v systéme SI je šedá (Gy). 1 Gy je dávka, pri ktorej sa na hmotnosť 1 kg prenesie 1 J energie ionizujúceho žiarenia Mimosystémová jednotka absorbovanej dávky je rad. 1 Gy = 100 rad.

Dávkový príkon(intenzita ožiarenia) - prírastok zodpovedajúcej dávky pod vplyvom daného žiarenia za jednotku času. Má rozmer zodpovedajúcej dávky (absorbovanej, expozície atď.) vydelenej jednotkou času. Povolené je použitie rôznych špeciálnych jednotiek (napríklad Sv/hod, rem/min, sSv/rok atď.).

[upraviť] Súhrnná tabuľka dávok

Fyzikálne množstvo	Nesystémová jednotka	Systémová jednotka	Prechod z nesystémového na systémový útvar
Aktivita nuklidu v rádioaktívnom zdroji	Curie (Ci)	Becquerel (Bq)	1Ci = 3,7 x 1010 Bq
Expozičná dávka	röntgen (R)	Coulomb/kilogram (C/kg)	1 Р = 2,58 × 10 −4 C/kg
Absorbovaná dávka	rád (rád)	Sivá (J/kg)	1 rad = 0,01 Gy
Ekvivalentná dávka	rem (ber)	Sievert (Sv)	1rem=0,01 Sv
Expozičný dávkový príkon	Röntgen/sekunda (R/s)	Coulomb/kilogram za sekundu (C/kg*s)	1 Р/s = 2,58 x 10 -4 C/kg*s
Rýchlosť absorbovanej dávky	Rad/sekunda (Rad/s)	Sivá/sekunda (Gy/s)	1 rad/s = 0,01 Gy/s
Ekvivalentný dávkový príkon	rem/sekunda (rem/s)	Sievert/sekunda (Sv/s)	1rem/c=0,01Sv/s
Integrálna dávka	Rad-gram (Rad-g)	Šedý kilogram (Gy-kg)	1rad-g=10 −5 Gy-kg

45. Vzťah medzi mocou a aktivitou. Ekvivalentná dávka. Zariadenia na meranie dávky. Ochrana pred ionizujúcim žiarením. Biologická dávka. Metódy výpočtu dávky žiarenia.

Moc- fyzikálna veličina rovnajúca sa pomeru práce vykonanej za určité časové obdobie k tomuto časovému úseku.

- priemerný výkon

- okamžitá sila

Aktívna sila

Priemerná hodnota okamžitého výkonu za určité obdobie sa nazýva činný výkon: . V jednofázových obvodoch so sínusovým prúdom, kde a sú efektívne hodnoty napätia a prúdu, φ - uhol fázového posunu medzi nimi. Pre nesínusové prúdové obvody sa elektrický výkon rovná súčtu zodpovedajúcich priemerných výkonov jednotlivých harmonických. Aktívny výkon charakterizuje rýchlosť nevratnej premeny elektrickej energie na iné druhy energie (tepelnú a elektromagnetickú). Aktívny výkon môže byť vyjadrený aj prúdom, napätím a aktívnou zložkou odporu obvodu r alebo jeho vodivosť g podľa vzorca. V každom elektrickom obvode so sínusovým aj nesínusovým prúdom sa činný výkon celého obvodu rovná súčtu činných výkonov jednotlivých častí obvodu, pre trojfázové obvody je elektrický výkon definovaný ako súčet mocnín jednotlivých fáz. S plnou silou S aktívny súvisí vzťahom . Jednotkou aktívneho výkonu je watt ( W, W).

V teórii dlhých vedení (analýza elektromagnetických procesov v prenosovom vedení, ktorého dĺžka je porovnateľná s dĺžkou elektromagnetickej vlny) je úplným analógom činného výkonu prenášaný výkon, ktorý je definovaný ako rozdiel medzi dopadajúcim výkon a odrazený výkon.

Celkový výkon je hodnota rovnajúca sa súčinu efektívnych hodnôt periodického elektrického prúdu ja v obvode a napätí U na svojich svorkách: S = U × I; súvisí s aktívnym a jalovým výkonom v pomere: , Kde R- aktívny výkon, Q- jalový výkon (s indukčnou záťažou Q > 0 a s kapacitným Q< 0 ). Jednotkou celkového elektrického výkonu je voltampér ( V*A, B*A).

Vektorový vzťah medzi celkovým, aktívnym a jalovým výkonom je vyjadrený vzorcom:

[upraviť] Neaktívny výkon

Neaktívna sila(pasívny výkon) je výkon nelineárneho skreslenia prúdu, ktorý sa rovná druhej odmocnine rozdielu medzi druhou mocninou celkových a aktívnych výkonov v obvode striedavého prúdu. V obvode so sínusovým napätím sa neaktívny výkon rovná druhej odmocnine súčtu druhých mocnín jalového výkonu a výkonov vyšších harmonických prúdu. Pri absencii vyšších harmonických sa neaktívny výkon rovná modulu jalového výkonu.

Výkonom prúdovej harmonickej sa rozumie súčin efektívnej hodnoty prúdu danej harmonickej s efektívnou hodnotou napätia.

Prítomnosť nelineárnych skreslení prúdu v obvode znamená porušenie úmernosti medzi okamžitými hodnotami napätia a prúdu spôsobeného nelinearitou záťaže, napríklad keď je záťaž reaktívna alebo pulzná. Pri lineárnom zaťažení je prúd v obvode úmerný okamžitému napätiu, všetka spotrebovaná energia je aktívna. Pri nelineárnom zaťažení sa zdanlivý (celkový) výkon v obvode zvyšuje v dôsledku výkonu nelineárnych skreslení prúdu, ktorý sa nezúčastňuje na výkone práce. Sila nelineárnych skreslení nie je aktívna a zahŕňa jalovú silu aj silu iných skreslení prúdu. Táto fyzikálna veličina má rozmer výkonu, takže ako mernú jednotku neaktívneho výkonu možno použiť VA (voltampér) alebo VAR (voltampér reaktívny). Neodporúča sa používať W (watt), aby sa neaktívny výkon nezamieňal s aktívnym výkonom. ________________________________________________________________________________________

[upraviť] Vzťah medzi neaktívnym, aktívnym a plným výkonom

Označme množstvo neaktívneho výkonu ako . Vektor prúdu označujeme a vektor napätia označujeme. Písmená a budú označovať zodpovedajúce efektívne hodnoty:

Predstavme si vektor prúdu ako súčet dvoch ortogonálnych zložiek a , ktoré budeme nazývať aktívne a pasívne. Keďže do práce je zapojená len prúdová zložka kolineárna s napätím, budeme požadovať, aby aktívna zložka bola kolineárna s napätím, teda kde je určitá konštanta a pasívna zložka bola ortogonálna, tzn. Máme

Zapíšme si výraz pre aktívny výkon, pričom poslednú rovnosť skalárne vynásobíme:

Odtiaľto nájdeme,

Výraz pre hodnotu neaktívneho výkonu má tvar , kde je celkový výkon.

Pre celkový výkon obvodu platí zobrazenie podobné výrazu pre obvod s harmonickým prúdom a napätím, len namiesto jalového výkonu sa používa neaktívny výkon: .

Pojem neaktívneho výkonu je teda jedným zo spôsobov, ako zovšeobecniť pojem jalového výkonu pre prípad nesínusového prúdu a napätia. Neaktívny výkon sa niekedy nazýva Friezeov jalový výkon.

[upraviť] Merania

Na meranie elektrického výkonu sa používajú wattmetre a varmetre, môžete použiť aj nepriamu metódu pomocou voltmetra a ampérmetra.
Fázomery sa používajú na meranie jalového účinníka

Ekvivalentná dávka

Štúdium jednotlivých dôsledkov ožiarenia živých tkanív ukázalo, že pri rovnakých absorbovaných dávkach vyvolávajú rôzne druhy žiarenia rôzne biologické účinky na organizmus. Je to spôsobené tým, že ťažšia častica (napríklad protón) produkuje viac iónov na jednotku dráhy v tkanive ako ľahšia častica (napríklad elektrón). Pri rovnakej absorbovanej dávke platí, že čím vyšší je rádiobiologický deštruktívny účinok, tým hustejšia je ionizácia vytvorená žiarením. Aby sa tento efekt zohľadnil, bol zavedený koncept ekvivalentná dávka. Ekvivalentná dávka sa vypočíta vynásobením hodnoty absorbovanej dávky špeciálnym koeficientom - koeficientom relatívnej biologickej účinnosti (RBE) alebo koeficientom kvality.

Jednotkou SI dávkového ekvivalentu je sievert (Sv). Hodnota 1 Sv sa rovná ekvivalentnej dávke akéhokoľvek druhu žiarenia absorbovaného v 1 kg biologického tkaniva a vytvárajúceho rovnaký biologický efekt ako absorbovaná dávka 1 Gy fotónového žiarenia. Nesystémovou jednotkou merania ekvivalentnej dávky je rem (pred rokom 1963 - biologický ekvivalent röntgenu, po roku 1963 - biologický ekvivalent rad - Encyklopedický slovník). 1 Sv = 100 rem.

[upraviť] Efektívna dávka

Efektívna dávka (E) je hodnota používaná ako miera rizika dlhodobých následkov ožiarenia celého ľudského tela a jeho jednotlivých orgánov a tkanív s prihliadnutím na ich rádiosenzitivitu. Predstavuje súčet súčinov ekvivalentnej dávky v orgánoch a tkanivách zodpovedajúcimi váhovými faktormi.

Niektoré ľudské orgány a tkanivá sú citlivejšie na účinky žiarenia ako iné: napríklad pri rovnakej ekvivalentnej dávke sa rakovina pravdepodobnejšie vyskytne v pľúcach ako v štítnej žľaze a ožarovanie pohlavných žliaz je obzvlášť nebezpečné v dôsledku riziko genetického poškodenia. Preto by sa dávky žiarenia na rôzne orgány a tkanivá mali brať do úvahy rôznymi koeficientmi, čo sa nazýva koeficient radiačného rizika. Vynásobením hodnoty ekvivalentnej dávky zodpovedajúcim koeficientom radiačného rizika a sčítaním za všetky tkanivá a orgány dostaneme efektívna dávka, odrážajúci celkový účinok na organizmus.

Hodnota koeficientu radiačného rizika pre jednotlivé orgány

Vážené koeficienty sú stanovené empiricky a vypočítané tak, že ich súčet pre celý organizmus je jednotný. Jednotky účinnej dávky sú rovnaké ako jednotky ekvivalentnej dávky. Tiež sa meria v sievertoch alebo rem.

Pevná efektívna ekvivalentná dávka(CEDE - záväzný efektívny dávkový ekvivalent) je odhad radiačných dávok na osobu vyplývajúcich z vdýchnutia alebo požitia určitého množstva rádioaktívnej látky. CEDE sa vyjadruje v rem alebo sievert (Sv) a zohľadňuje rádiosenzitivitu rôznych orgánov a čas, počas ktorého látka zostáva v tele (až po celý život). V závislosti od situácie sa CEDE môže vzťahovať aj na radiačnú dávku na konkrétny orgán a nie na celé telo.

Efektívna a ekvivalentná dávka- sú to štandardizované hodnoty, t.j. hodnoty, ktoré sú mierou poškodenia (škody) účinkami ionizujúceho žiarenia na človeka a jeho potomkov. Bohužiaľ ich nemožno priamo merať. Preto sa do praxe zaviedli prevádzkové dozimetrické hodnoty, jednoznačne určené fyzikálnymi charakteristikami poľa žiarenia v bode, ktorý je čo najbližšie k štandardizovaným. Hlavnou prevádzkovou veličinou je ambientný dávkový ekvivalent (synonymá - ambientný dávkový ekvivalent, ambientná dávka).

Ekvivalent okolitej dávkyН*(d) - dávkový ekvivalent, ktorý bol vytvorený v sférickom fantóme ICRU (International Commission on Radiation Units) v hĺbke d (mm) od povrchu pozdĺž priemeru rovnobežného so smerom žiarenia v radiačnom poli identické s tým, ktoré sa uvažuje v zložení, plynulosti a distribúcii energie, ale jednosmerné a homogénne, t. j. okolitý dávkový ekvivalent H*(d) je dávka, ktorú by osoba dostala, keby bola na mieste, kde sa meranie vykonáva. Jednotkou okolitého dávkového ekvivalentu je sievert (Sv).

Dozimetrické prístroje

Dozimetrické prístroje

dozimetre, zariadenia určené na meranie dávok (pozri Dávka) ionizujúceho žiarenia alebo veličín spojených s dávkami. D.p. je možné použiť na meranie dávok jedného typu žiarenia (γ-dozimetre, neutrónové dozimetre atď.) alebo zmiešaného žiarenia. D.p. na meranie expozičných dávok röntgenového žiarenia a γ-žiarenia sú zvyčajne kalibrované v Röntgenoch a nazývajú sa röntgenové metre. D.p. na meranie ekvivalentnej dávky, charakterizujúcej stupeň radiačného nebezpečenstva, sú niekedy kalibrované v rem a často sa nazývajú rem metre. Rádiometre merajú aktivitu alebo koncentráciu rádioaktívnych látok (pozri Rádiometria).

Typická bloková schéma D. p. je znázornená v ryža. 1 . Detektor absorbuje energiu žiarenia, čo vedie k vzniku účinkov žiarenia, ktorých veľkosť sa meria pomocou meracích prístrojov. Vo vzťahu k meraciemu zariadeniu je detektorom snímač signálu. Údaje D. sú zaznamenávané výstupným zariadením (ukazovacie prístroje, zapisovače, elektromechanické merače, zvukové alebo svetelné alarmy atď.).

Podľa spôsobu ovládania sa delia na stacionárne, prenosné (možno prenášať len vo vypnutom stave) a nositeľné. Zariadenie na meranie dávky žiarenia, ktoré dostane každá osoba v zóne ožarovania, sa nazýva individuálny dozimeter.

Podľa typu detektora sa rozlišujú: dozimetre ionizačné, scintilačné, luminiscenčné, polovodičové, fotodozimetre atď. (pozri Detektory jadrového žiarenia).

V prípade ionizačných komôr (pozri Ionizačná komora) sa zloženie plynu a látok stien volí tak, aby pri rovnakých podmienkach ožarovania bola zabezpečená rovnaká absorpcia energie (na jednotku hmotnosti) v komore a biologickom tkanive. V D. sú komory naplnené vzduchom na meranie expozičných dávok. Príkladom ionizačného dozimetra je mikroröntgenový merač MRM-2. Prístroj je vybavený sférickou ionizačnou komorou a poskytuje rozsah merania od 0,01 do 30 mikror/s pre žiarenie s energiami fotónov od 25 kev do 3 Mev. Odčítania sa vykonávajú pomocou číselníka.

Zariadenie SD-1-M ( ryža. 2 ) slúži na upozornenie na prekročenie určenej hodnoty dávkového príkonu γ-žiarenia. Detektor je Geiger-Mullerov počítač umiestnený vo valcovom puzdre. Prístroj je vybavený zvukovým a svetelným alarmom, ktorý sa spustí pri prekročení stanovenej hodnoty dávkového príkonu. Prah odozvy je nastaviteľný od 2 do 10 pán/sek. Externé alarmy môžu byť vzdialené až 250 m zo snímača; automaticky sa vypne, keď úroveň žiarenia klesne pod spúšťací prah.

Zariadenie SU-1 je určené na automatické monitorovanie kontaminácie povrchov ľudského tela a odevov α- a β-aktívnymi látkami. Má niekoľko počítadiel plynových výbojov umiestnených tak, že počítadlá registrujú žiarenie z celého povrchu ľudského tela. Na špeciálnej svetelnej tabuli zobrazujúcej siluetu človeka sa rozsvietia svetelné signály, ktoré ukazujú miesta, kde sú prekročené povolené normy znečistenia.

Jednotlivé dozimetre DK-0,2 vo forme valcov veľkosti bežnej ceruzky sú určené na nosenie vo vrecku ( ryža. 3 ). Vo valci sa nachádza miniatúrna ionizačná komora a jednovláknový elektrometer. Vychýlenie závitu elektromera a odčítanie dávky sa vykonáva vizuálne pomocou optického zariadenia so stupnicou odstupňovanou v Pán. Ionizačná komora plní úlohu kondenzátora, ktorý sa vybíja v dôsledku ionizácie vzduchu (medzi elektródami) vplyvom ionizujúceho žiarenia. Stupeň vybitia kondenzátora sa zaznamenáva výchylkou vlákna elektromera a jednoznačne určuje dávku žiarenia (dozimeter sa vopred nabíja pomocou špeciálnej nabíjačky).

Pri scintilačných DP sa svetelné záblesky, ktoré sa objavia v scintilátore vplyvom žiarenia, premieňajú pomocou fotonásobiča (pozri Fotonásobič) na elektrické signály, ktoré sú následne zaznamenávané meracím zariadením (pozri Scintilačný spektrometer).

Uvažujme s veličinami, s ktorými dozimetria pracuje. Bez ohľadu na charakter žiarenia bude vplyv jeho vplyvu na hmotu objektívne určený množstvom energie, ktorú lúč ionizujúceho žiarenia odovzdá jednotkovej hmotnosti ožiareného telesa. Toto množstvo sa nazýva absorbovaná dávka :

Jednotka SI dávky sa nazýva sivá(gr), . Nesystémová jednotka je rád. 1 rad = 10 -2 Gy.

Zmeny, ku ktorým v látke dochádza, však závisia nielen od veľkosti absorbovanej dávky, ale aj od typu ionizujúceho žiarenia, energie jeho častíc a času ožiarenia. Čím rýchlejšie sa táto dávka akumuluje, tým väčší je jej škodlivý účinok. Stanoví sa rýchlosť akumulácie dávky dávkový príkon - množstvo energie prenesené na jednotku hmotnosti látky za jednotku času :

[Р D] = Gy/s. Jednotkou príkonu dávky mimo systému je rad/s.

Zdá sa, že na určenie absorbovanej dávky je potrebné merať energiu ionizujúceho žiarenia dopadajúceho na telo, energiu prejdenú telom a ich rozdiel vydeliť hmotnosťou tela. V praxi je to však mimoriadne ťažké: po prvé kvôli rozptylu žiarenia v hmote; po druhé, kvôli heterogenite tiel; po tretie, kvôli zložitému zloženiu žiarenia atď. Toto je obzvlášť ťažké urobiť pre biologické objekty. Absorbovanú dávku však možno odhadnúť podľa ionizujúceho účinku žiarenia na vzduch obklopujúci telo.

V tomto ohľade opísať oblasť vonkajšieho ožiarenia objektu (expozícia), pojem expozičná dávka , čo je dávka absorbovaná vzduchom. Táto hodnota sa dá použiť na odhad absorbovanej dávky biologických objektov len za podmienky rovnomerného rozloženia žiarenia v priestore, čo platí len pre röntgenové a γ-žiarenie. Kvantitatívne sa expozičná dávka a expozičný dávkový príkon určuje v SI množstvom náboja vzniknutého vplyvom röntgenového žiarenia a γ-žiarenia v 1 kg suchého vzduchu:

A . (14)

Jednotkou expozičnej dávky je C/kg. Stará jednotka expozičnej dávky sa nazýva röntgen. 1 P je dávka, pri ktorej sa v dôsledku úplnej ionizácie v 1 cm 3 suchého vzduchu (pri t = 0 0 C a P = 760 mm Hg) vytvorí 2,08 × 10 8 párov iónov. 1P = 2,58-10-4 C/kg. Jednotka SI príkonu dávky expozície je 1 A/kg a nesystémové jednotky sú 1 R/s; mR/hodina; mikroR/hod.

Biologické účinky ionizujúceho žiarenia do značnej miery závisia od typu žiarenia. Pri rovnakej absorbovanej dávke spôsobujú ťažké častice (α, n, p) oveľa väčšie fyziologické poruchy ako β-, röntgenové alebo γ-žiarenie. Neutrónové toky sú obzvlášť nebezpečné pre biosystémy. V dozimetrii je zvykom porovnávať biologické účinky rôznych žiarení s rovnakými účinkami vytvorenými röntgenovým a γ-žiarením.

Kvantitatívne hodnotenie biologických účinkov rôznych žiarení sa vykonáva pomocou „koeficientu kvality“ (QC), inak nazývaného koeficient relatívnej biologickej účinnosti (RBE). Hodnota QC (RBE) sa určuje experimentálne. Pre röntgenové žiarenie a γ-žiarenie sa predpokladá, že faktor kvality je 1, potom pre β-častice je QC = 1; pre pomalé neutróny – 5, rýchle neutróny a protóny – 10, α-častice – 20.

S prihliadnutím na koeficient kvality sa miera ožiarenia ľudí a iných biologických objektov hodnotí hodnotou – ekvivalentná dávka :

D eq = k kk D p. (15)

Jednotka D eq má rovnaký rozmer ako D p, v SI sa však nazýva inak - sievert. Nesystémovou jednotkou ekvivalentnej dávky je rem (biologický ekvivalent rad). 1rem=10 -2 Sv.

Ekvivalentná dávka však plne neodráža stupeň radiačného nebezpečenstva, pretože Rôzne orgány a typy ľudských biologických tkanív majú rôznu rádiosenzitivitu. Pri ožiarení je primárne postihnutá červená kostná dreň, pohlavné žľazy, mliečne žľazy a pľúca. Naopak, nervové tkanivá sú veľmi odolné voči žiareniu.

Radiačná citlivosť rôznych tkanív sa berie do úvahy zavedením koeficientov radiačného rizika (RRR). Hodnoty CRC pre orgány a tkanivá: gonády – 0,25; mozog – 0,12; mliečne žľazy – 0,15. Ak ekvivalentné dávky prijaté jednotlivými orgánmi a časťami tela vynásobíme CRR, a výsledné produkty spočítame, dostaneme hodnotu tzv. efektívna ekvivalentná dávka .

. (16)

Žiarenie, ktorému sú vystavené živé organizmy vrátane človeka, sa delí na vonkajšie a vnútorné. Zdrojmi vonkajšieho žiarenia môžu byť jadrové výbuchy, jadrové reaktory v jadrových elektrárňach, urýchľovače, röntgenové prístroje, ale aj prírodné zdroje: kozmické žiarenie, rádioaktívne rudy, slnečné žiarenie, žiarenie z hornín, niektoré izotopy prítomné v pôde a vzduchu. Vnútornú expozíciu spôsobujú rádioaktívne prvky s dlhou životnosťou, ktoré sa do tela dostávajú vzduchom (radón, thorón), potravou (draslík, urán, rubídium, rádium) a cez kožu alebo sa do tela dostávajú na terapeutické a diagnostické účely. Predpokladá sa, že vnútorná expozícia je nebezpečnejšia, pretože v tomto prípade sú priamo ovplyvnené nechránené tkanivá, orgány a systémy tela.

Počas celého biologického vývoja boli ľudia vystavení žiareniu spojenému s prirodzeným radiačným pozadím Zeme. Prirodzené rádioaktívne pozadie nášho prostredia z hľadiska expozičnej dávky je 10 ÷ 20 µR/hod alebo 25 µC/kg za rok, čo zodpovedá ekvivalentnej dávke približne 125 mrem. Najvyššia prípustná ekvivalentná dávka pre pracovnú expozíciu je 5 rem/rok. Minimálna smrteľná dávka pre človeka pri rovnomernom ožiarení celého tela γ alebo röntgenovým žiarením je asi 600 rem. Veľkosť smrteľnej dávky závisí od typu biologického organizmu. Niektorým mikroorganizmom sa darí aj v jadrovom reaktore.

Zohľadnili sme len hlavné špeciálne dozimetrické veličiny. Je potrebné poznamenať, že popri špeciálnych dozimetria využíva aj také všeobecné fyzikálne parametre, ako je rýchlosť a energia častíc, frekvencia a vlnová dĺžka žiarenia, spektrum žiarenia atď.

DOZIMETRICKÉ ZARIADENIA

zariadenia, ktoré slúžia na štúdium a kontrolu ionizujúceho žiarenia sa nazývajú dozimetrické.

Dozimetrické prístroje možno rozdeliť do piatich hlavných typov: indikátory, spektroskopy, roentgenometre, rádiometre, dozimetre.

Indikátory – prístroje na detekciu a približné hodnotenie radiačného poľa.

Spektroskopy - slúžia na určenie druhu žiarenia a jeho energetického spektra.

Merače röntgenového žiarenia– používa sa na meranie expozičnej dávky a sily röntgenového a γ-žiarenia.

Rádiometre– určené na meranie aktivity nuklidov alebo hustoty toku častíc.

Dozimetre – používa sa na meranie dávky alebo dávkového príkonu ionizujúceho žiarenia.

Hlavnou súčasťou každého dozimetra je detektor ionizujúceho žiarenia - zariadenie, ktoré zabezpečuje premenu energie ionizujúceho žiarenia na iný typ energie vhodnej na registráciu: elektrický prúd, náboj alebo elektrický impulz. Podľa určitej konvencie možno detektory rozdeliť do troch skupín: stopové (alebo stopové), počítadlá a integrálne.

Trace takto pomenované, pretože umožňujú pozorovať dráhu (trajektóriu pohybu) častíc rádioaktívneho žiarenia. Patria sem: zákalová komora, bublinková komora, iskrová komora, fotografické platne a fotografické emulzie.

Ionizujúce žiarenie nemá vôňu, chuť ani žiadne iné vlastnosti, ktoré by človeku umožnili rozpoznať jeho prítomnosť. Na meranie kvantitatívnych a kvalitatívnych charakteristík žiarenia sa používajú rôzne metódy, založené na zaznamenávaní účinkov interakcie žiarenia s hmotou.

Dozimetre- sú to zariadenia určené na meranie dávky alebo dávkového príkonu AI. Tieto zariadenia sú založené na registrácii a kvantitatívnom hodnotení ionizačných, scintilačných, fotografických, chemických a iných efektov, ktoré vznikajú pri interakcii umelej inteligencie s hmotou.

Záležiac na Ciele merania dávok, rozlišujú sa tieto hlavné skupiny dozimetrov:

1. Klinické - na meranie IS v pracovnom lúči. Používa sa pri príprave na radiačnú terapiu a počas ožarovania.

2. Ochranné monitorovacie dozimetre - na meranie dávkového príkonu rozptýleného žiarenia na pracoviskách (v systéme radiačnej bezpečnosti). Tieto dozimetre musia byť priamo čítacie.

3. Jednotlivec - kontrolovať ožiarenie osôb pracujúcich v oblasti vplyvu AI.

Dozimetrické metódy:

· Biologické- sú založené na hodnotení reakcií, ktoré vznikajú v tkanivách pri ožiarení určitou dávkou žiarenia (erytémová dávka, epilačná dávka, letálna dávka). Sú orientačné a využívajú sa najmä v experimentálnej rádiobiológii.

· Chemický- spočívajú v zaznamenávaní nevratných chemických reakcií vyskytujúcich sa v určitých látkach pod vplyvom ožiarenia (rádiochemická metóda, fotografická metóda).

o Rádiochemická metóda- je založená na oxidačnej reakcii dvojmocného železa na trojmocné železo vplyvom II (Fe 2+ → Fe 3+), ktorá vedie k zmene farby (priehľadnosti). Používajú sa ferosíranové dozimetre. Keďže merací rozsah týchto dozimetrov je veľmi veľký (od 20 do 400 Gy), používajú sa len v núdzových situáciách.

o Fotografická metóda- vplyvom žiarenia dochádza k sčerneniu rtg filmu, ktorého stupeň je úmerný absorbovanej energii lúčov. Na posúdenie dávky žiarenia možno použiť hustotu sčernenia. Nevýhodou tejto metódy je závislosť údajov dozimetra od kvalitatívneho zloženia žiarenia. Presnosť stanovenia dávky je nízka. Pomocou fotografických filmových dozimetrov je vhodné určiť zhodu svetelných a radiačných polí na zariadeniach na radiačnú terapiu.

· Fyzické- sú založené na schopnosti AI spôsobiť ionizáciu látky a premeniť elektricky neutrálny plyn na elektricky vodivé médium (ionizačná komora, počítadlo plynových výbojov, scintilačný dozimeter, termoluminiscenčný dozimeter, polovodičové detektory).

o Scintilačné dozimetre. Je založená na meraní intenzity svetelných zábleskov v luminiscenčných látkach pri prechode žiarenia cez ne. Luminiscenčné látky môžu byť anorganické a organické pevné scintilátory (napríklad sulfid zinočnatý aktivovaný striebrom a pod.), organické plastové scintilátory (napríklad polystyrén s prídavkom n-terfenylu), kvapalné organické scintilátory (napríklad roztok n-terfenyl v aromatickej zlúčenine), plynové scintilátory (napríklad xenón). . Keď ich AI zasiahne, objavia sa svetelné záblesky a sú zaznamenané fotonásobičom so špeciálnym elektronickým obvodom. Scintilačné dozimetre sa v klinickej dozimetrii nepoužívajú pre ich veľký objem a vysokú citlivosť, čo umožňuje odporučiť ich použitie v ochrannej dozimetrii.

o Termoluminiscenčné dozimetre (TLD) Využíva sa schopnosť AI vytvárať v dielektrických materiáloch v kryštálovej štruktúre luminiscenčné centrá s dlhou životnosťou, ktoré sa pri následnom zahriatí eliminujú emisiou svetelných kvánt. Typicky citlivý objem TLD pozostáva z malej hmoty kryštalickej dialektiky obsahujúcej vhodný aktivátor, ktorý môže byť termoluminiscenčným fosforom. Aktivátor, často v stopových množstvách, zabezpečuje vytvorenie dvoch centier v kryštáli: „pasce“ pre nosiče náboja – elektróny a takzvané „diery“. Počas ožarovania migrujú elektróny a diery generované žiarením do zodpovedajúcich pascí, kde zostanú, kým zahrievanie neuvoľní ich potenciálne pasce. Uvoľnený nosič náboja migruje do luminiscenčného centra, kde sa rekombinuje s nábojom opačného znamienka, sprevádzaný emisiou svetelného kvanta. Na registráciu termoluminiscencie sa dozimeter umiestni na vykurovacie zariadenie pred fotonásobič a meria sa závislosť intenzity žiaru od teploty alebo času ohrevu. Najbežnejšie TLD sú na báze fluoridu lítneho (LiF TLD), fluoridu vápenatého, oxidu hlinitého atď. Široko sa používajú v klinickej dozimetrii (meranie dávky na pacientovi, v telovej dutine) a ako individuálne dozimetre.

o B ionizačná metóda dozimetria využíva schopnosť AI produkovať ionizáciu. Metóda je založená na Bragg-Grayovom princípe, podľa ktorého počet ionizácií v plynovej dutine je mierou energie absorbovanej v okolitom materiáli. "Plynová dutina" môže byť z akéhokoľvek materiálu. Typicky je to plynom naplnená dutina vo vnútri pevnej látky. Zodpovedajúce zariadenia nazývané ionizačné komory. Ionizačná komora pozostáva z dvoch elektród, medzi ktorými je priestor vyplnený plynom. Pod vplyvom AI sa plyn ionizuje a vytvára elektrický prúd. Dávka sa posudzuje podľa veľkosti prúdu. V súčasnosti sú najrozšírenejšie dozimetre založené na ionizačnej metóde. Široko používaný v klinickej dozimetrii, ochrannej dozimetrii a osobnej dozimetrii.

o Polovodičové (kryštalické) dozimetre. Vodivosť sa mení v závislosti od dávkového príkonu. Široko používaný spolu s ionizačnými dozimetrami.

Bez ohľadu na použitú dozimetrickú metódu musia všetky dozimetre spĺňať nasledujúce požiadavky:

· rozmery a zloženie musia byť také, aby zabezpečili splnenie podmienok rovnováhy sekundárnych nabitých častíc (elektróny v prípade fotónového žiarenia, jadrá spätného rázu v prípade neutrónov);

· materiál dozimetra a jeho citlivý objem boli v elementárnom zložení blízke alebo identické a zodpovedali elementárnemu zloženiu objektu, v ktorom je potrebné stanoviť absorbovanú dávku (v rádiobiologických štúdiách ide o zloženie svaloviny, kosti, tukového tkaniva, atď.);

· hrúbka materiálu dozimetra (jeho steny) musí byť taká, aby nespôsobovala citeľné zoslabenie žiarenia v citlivom objeme dozimetra.

Výber jedného alebo druhého dozimetra sa vykonáva na základe jeho najdôležitejších charakteristík.

Testovacie otázky pre sekciu

(správne odpovede sú zvýraznené)

1) Na meranie ionizujúceho žiarenia v pracovnom lúči pri príprave na radiačnú terapiu a počas ožarovania použite...

a) Klinické dozimetre

b) Ochranné monitorovacie dozimetre

c) Osobné dozimetre

2) Na meranie dávkového príkonu rozptýleného žiarenia na pracoviskách použite...

a) Klinické dozimetre

b) Ochranné monitorovacie dozimetre

c) Osobné dozimetre

3) Dozimetrická metóda, ktorá spočíva v zaznamenávaní nevratných chemických reakcií vyskytujúcich sa v určitých látkach pod vplyvom ionizujúceho žiarenia...

a) Biologické

b) Chemické

c) Fyzické

4) Dozimetre, ktoré využívajú schopnosť ionizujúceho žiarenia vytvárať v kryštálovej štruktúre v dielektrických materiáloch centrá luminiscencie s dlhou životnosťou, ktoré sa pri následnom zahriatí eliminujú emisiou svetelných kvánt, sa nazývajú tzv.

a) Rádiochemické

b) Scintilácia

c) Termoluminiscenčné

d) Polovodič

AI nemajú vôňu, chuť ani žiadne iné vlastnosti, ktoré by ich človeku umožnili zaregistrovať. Na meranie kvantitatívnych a kvalitatívnych charakteristík žiarenia sa používajú rôzne metódy, založené na zaznamenávaní účinkov interakcie žiarenia s hmotou.

Dozimetre sú prístroje určené na meranie dávky alebo dávkového príkonu AI. Tieto zariadenia sú založené na registrácii a kvantitatívnom hodnotení ionizačných, scintilačných, fotografických, chemických a iných efektov, ktoré vznikajú pri interakcii umelej inteligencie s hmotou.

Hlavné skupiny dozimetrov:

Klinické - na meranie IS v pracovnom lúči. Používa sa pri príprave na radiačnú terapiu a počas ožarovania.

Ochranné monitorovacie dozimetre - na meranie dávkového príkonu rozptýleného žiarenia na pracoviskách (v systéme radiačnej bezpečnosti). Tieto dozimetre musia byť priamo čítacie.

Individuálne - kontrolovať expozíciu osôb pracujúcich v oblasti vplyvu AI.

Dozimetrické metódy:

Biologické – na základe posúdenia reakcií, ktoré vznikajú v tkanivách pri ožiarení určitou dávkou žiarenia (erytémová dávka, epilačná dávka, letálna dávka). Sú orientačné a využívajú sa najmä v experimentálnej rádiobiológii.

Chemické - zahŕňajú zaznamenávanie ireverzibilných chemických reakcií, ktoré sa vyskytujú v určitých látkach pod vplyvom ožiarenia (rádiochemická metóda, fotografická metóda).

Rádiochemická metóda- je založená na oxidačnej reakcii dvojmocného železa na trojmocné železo pod vplyvom II (Fe 2+ Fe 3+), ktorá vedie k zmene farby (priehľadnosti). Používajú sa ferosíranové dozimetre. Keďže rozsah týchto dozimetrov je veľmi veľký (od 20 do 400 Gy), používajú sa len v núdzových situáciách.

Fotografická metóda- vplyvom žiarenia dochádza k sčerneniu rtg filmu, ktorého stupeň je úmerný absorbovanej energii lúčov. Na posúdenie dávky žiarenia možno použiť hustotu sčernenia. Nevýhodou tejto metódy je závislosť údajov dozimetra od kvalitatívneho zloženia žiarenia. Presnosť stanovenia dávky je nízka. Pomocou fotografických filmových dozimetrov je vhodné určiť zhodu svetelných a radiačných polí na zariadeniach na radiačnú terapiu.

Fyzikálne - založené na schopnosti AI spôsobiť ionizáciu látky a transformovať elektricky neutrálny plyn na elektricky vodivé médium (ionizačná komora, počítadlo výbojov plynu, scintilačný dozimeter, termoluminiscenčný dozimeter, polovodičové detektory).

Scintilačné dozimetre. Používajú sa kryštály jodidu sodného aktivované táliom. Keď ich AI zasiahne, objavia sa svetelné záblesky, ktoré sa premenia na elektrické impulzy, zosilnia a zaznamenajú počítacie zariadenia. Scintilačné dozimetre sa v klinickej dozimetrii nepoužívajú pre ich veľký objem a vysokú citlivosť, čo umožňuje odporučiť ich použitie v ochrannej dozimetrii.

Termoluminiscenčné dozimetre (TLD). Niektoré pevné kryštalické látky sú schopné luminiscencie pod vplyvom žiarenia. Dávka je určená intenzitou žiary. TLD majú malý objem a nepriamo indikujú (dávka sa akumuluje v priebehu určitého času). Široko používané v klinickej dozimetrii (meranie dávky na pacientovi, v telesnej dutine) a ako individuálne dozimetre.

Ionizačná komora- toto je kondenzátor. Skladá sa z dvoch elektród, medzi ktorými je priestor vyplnený vzduchom. Pod vplyvom AI sa vzduch ionizuje a vytvára elektrický prúd. Podľa veľkosti prúdu posudzujeme dávku. V súčasnosti sú najrozšírenejšie dozimetre založené na ionizačnej metóde. Široko používaný v klinickej dozimetrii, ochrannej dozimetrii a osobnej dozimetrii.

Merač výtoku plynu. Využíva sa aj ionizačný účinok žiarenia. Na elektródy plynomeru sa však aplikuje oveľa vyššie napätie. Preto elektróny produkované v čítači počas ožarovania získavajú väčšiu energiu a samotné spôsobujú hromadnú ionizáciu atómov a molekúl plynu. To umožňuje zaznamenávať veľmi malé dávky žiarenia pomocou počítadiel plynových výbojov.

Polovodičové (kryštalické) dozimetre. Vodivosť sa mení v závislosti od dávkového príkonu. Široko používaný spolu s ionizačnými dozimetrami.