Экспозиционная доза — Википедия

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

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].

• 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].

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].

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]:

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

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

• Керма

1. ↑ 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

• 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.