Эквивалентная доза

Биологический эффект ионизирующих излучений зависит не только от величины энергии, поглощенной в веществе. На сте­пень радиационного поражения существенно влияет характер излучения, поскольку при одной и той же поглощенной дозе альфа-, бета- и гамма-излучения обладают различной ионизирующей спо­собностью. Линейная передача энергии, её распределение по длине пробега частицы в веществе для этих излучений различны.

Для сравнения биологических эффектов, производимых одинаковой поглощенной дозой различных видов излучения исполь­зуется понятие относительной биологической эффективности излучения (ОБЭ). Для нахождения ОБЭ необходимо выбрать неко­торое эталонное излучение и определить биологический эффект, вызываемый этим излучением при определенной поглощенной дозе. Затем воздействовать на такой же объект ионизирующим излучением другого вида и определить для него поглощенную дозу, вызывающую тот же биологический эффект, что и эталонное излучение в этой дозе.

В качестве эталонного излучения выбирают рентгеновские лучи с энергией фотонов 180 - 200 кэВ. С выбором биологичес­кого эффекта и его количественной оценкой дело обстоит сложнее. Для этого используется, например, критерий ЛД_50/30 - критерий полулетальной дозы для животных. Это такая доза, которая вызывает гибель половины подвергшихся облучению животных опре­деленного вида в течение 30 суток. Кроме, того, могут быть выбра­ны и другие радиобиологические эффекты: хромосомные аберации, частота возникновения лейкемии, нарушения в формуле крови и т.п. ,

Таким образом:

ОБЭ =

Пример. Допустим, что облучение стандартным рентгеновским излучением некоторого количества экспериментальных животных вызвало летальный исход для половины из них в течение 30 суток при поглощенной дозе 4 Гр. Воздействие на тоже количество совершенно аналогичных животных альфа-частицами обусловило тот же биологический эффект (гибель половины из них за то же время) в дозе 0,2 Гр. Тогда ОБЭ для альфа-частиц равна 20.

Регламентированное значение ОБЭ представляет собой коэффициент качества (к), определяющий различия в величине радиационного воздействия излучений различного вида. Поскольку взаимодействие излучений с веществом характеризуется линейной передачей энергии (ЛПЭ), то и коэффициент качества зависит от ЛПЭ. Среднее значе­ние коэффициента качества в данном объеме биологической ткани определяется из соотношения:

,

где D (L) - распределение поглощенной дозы по линейной пе­редаче энергии,
к (L) - зависимость коэффициента качества от ЛПЭ.

Для рентгеновского, гамма- и бета-излучения считается, что средний коэффициент качества к = I ; для альфа-частиц с энергией, меньшей 10 МэВ,
к= 20 ; для нейтронов с энергией 0,1¸10 МэВ к =10.

Эквивалентная доза ионизирующего излучения (Н) представляет собой произведение поглощенной дозы (D) на средний коэффициент качества:

H =`кD.

Системной единицей эквивалентной дозы является зиверт - это такая эквивалентная доза, при которой произведение поглощенной дозы в биологической ткани на средний коэффициент качества равно 1 Дж/кг. Или зиверт - единица эквивалентной дозы любого вида излучения в биологической ткани, которое создает такой же биологический эффект, как и поглощенная доза в I Гр эталонного рентгеновского излучения. Из определения эквивалентной дозы следует, что зиверт и грей имеют одинаковую размерность (Дж/кг), а безразмерный коэф­фициент качества - Зв/Гр.

Если поглощенная доза измерена в радах, то соответствующая внесистемная единица эквивалентной дозы - бэр (биологический эк­вивалент рада) ,
I бэр = 0,01 Зв.

Мощность эквивалентной дозы (Н) - отношение приращения эквивалентной дозы dН за интервал времени dt к величине этого интервала:

.

Единицы измерения мощности эквивалентной дозы: Зв/с, мЗв/час, бэр/с, мбэр/час и т.д.

Если известна зависимость мощности дозы от времени , то эквивалентная доза облучения за время t находится интегрированием

.