Поглощенная доза

Как уже указывалось, экспозиционная доза характеризует условия среды, в кото­рой находится организм, и легко доступна измерению. Однако, воздействие на биологический объект оказывает та часть излу­чения, которая поглощается в нем самом. К тому же весьма существенное биологическое действие оказывают ионизирующие кванты и частицы, которые возникают при распаде радионуклидов, включенных в структуру объекта – внутреннее облучение. Кроме того, первичные физические механизмы взаимодействия ионизирующих излучений с биологическими тканями состоят не только в непосредственной прямой ионизации вещества, - под их действием в биологических тканях возникают и другие структурные перестройки, степень развития которых зависит от поглощенной объектом энергии излучения. Поэтому для характе­ристики радиационного воздействия вводится физическая величина называемая поглощенной дозой ионизирующего излучения(D) - отношение средней энергии dE, переданной ионизирующим излучением веществу в элементарном объеме, к массе dm вещества в этом объеме:

D = . (3.6)


Системной единицей поглощенной дозы является грей (Гр): I Гр = I Дж/кг. Еще часто встречающаяся единица поглощенной дозы - рад, причем, I Гр = 100 рад. Название «рад» образовано от начальных букв английского выражения Radiation absorbed dose – поглощенная доза излучения. Экспериментальное опреде­ление поглощенной дозы представляет сложную задачу. Чтобы измерить поглощенную объектом энергию ионизирующего излучения необходимы приемники энергии, по своим свойствам эквивалент­ные живой ткани и размещенные в полостях тела или его моделях.

Мощность поглощенной дозы ( ) определяется аналогично экспозиционной: = и измеряется в Гр/сек, рад/сек и производных от них единицах.

Несмотря на сложность экспериментального определения по­глощенной дозы, можно произвести оценку её значения по изме­ренной экспозиционной дозе. Действительно, при внешнем облучении объекта поглощенная доза должна быть пропорциональна экспозици­онной: D = f Х, где f - коэффициент, зависящий от ряда фак­торов, прежде всего, от структуры облучаемого объекта и энер­гии фотонов.

Для воздуха значение коэффициента f устанавливается из простых соображений. Рассчитаем энергию, поглощенную од­ним килограммом воздуха, при экспозиционной дозе Х= I Р. В этом случае образуется в I см3 (т.е. в 1,29×10-6 кг в воздуха) 2,08×109 пар ионов. Известно, что на образование одной пары расходуется энергия 34 эВ = 34×1,6 ×10-19 Дж. Тогда поглощенная доза равна:

D = .

Таким образом, в воздухе при экспозиционной дозе X = 1P погло­щенная доза составит 0,83 рад. Следовательно, для этого случая коэффициент f = 0,88 рад/Р. Для воды и мягких тканей чело­века определяемый в этих единицах коэффициент f = 1, т.е. облучение дозой в 1 Р соответствует поглощенной дозе в 1 рад. Для костной ткани коэффициент f довольно сильно зависит от энергии фотонов и для наиболее распространенных условий, облу­чения можно считать, что он принимает значения от 4,5 до 1, уменьшаясь с увеличением энергии кванта.