Доза (в физике)

Определение "Доза (в физике)" в Большой Советской Энциклопедии

Доза ионизирующего излучения, энергия ионизирующего излучения, поглощённая в единице массы облучаемого вещества. В этом смысле Доза (в физике) излучения называется также поглощённой Доза (в физике) (D_п). Поглощённая энергия расходуется на нагрев вещества, а также на его химические и физические превращения. Величина Доза (в физике) зависит от вида излучения (рентгеновское излучение, поток нейтронов и т.п.), энергии его частиц, плотности их потока и состава облучаемого вещества. При прочих равных условиях Доза (в физике) тем больше, чем больше время облучения. Т. о., Доза (в физике) накапливается со временем. Доза (в физике), отнесённая к единице времени, называется мощностью Доза (в физике)

Зависимость величины Доза (в физике) от энергии частиц, плотности их потока и состава облучаемого вещества различна для разных видов излучения. Например, для рентгеновского и g-излучений Доза (в физике) зависит от атомного номера Z элементов, входящих в состав вещества; характер этой зависимости определяется энергией фотонов hv (h — Планка постоянная, v — частота электромагнитных колебаний). Для этих видов излучений Доза (в физике) в тяжёлых веществах больше, чем в лёгких (при одинаковых условиях облучения; см. Гамма-излучение, Рентгеновские лучи). Нейтроны взаимодействуют с ядрами атомов. Характер этого взаимодействия существенно зависит от энергии нейтронов. Если происходят упругие соударения нейтронов с ядрами, то средняя величина энергии, переданной ядру в одном акте взаимодействия, оказывается большей для лёгких ядер (см. Замедление нейтронов). В этом случае (при одинаковых условиях облучения) поглощённая Доза (в физике) в лёгком веществе будет выше, чем в тяжёлом. Др. виды ионизирующих излучений имеют свои особенности взаимодействия с веществом, которые определяют зависимость Доза (в физике) от энергии излучения и состава вещества. Поглощённая Доза (в физике) в системе единиц СИ измеряется в дж/кг. Широко распространена внесистемная единица рад: 1 рад = 10^-2дж/кг = 100 эрг/г. Мощность дозы измеряется в рад/сек, рад/ч и т.п.

Кроме поглощённой Доза (в физике), существуют понятия экспозиционной и эквивалентной Доза (в физике) Экспозиционная Доза (в физике) — мера ионизации воздуха под действием рентгеновского и g-излучений — измеряется количеством образованных зарядов. Единицей экспозиционной Доза (в физике) в системе СИ является к/кг. Экспозиционная Доза (в физике) в 1 к/кг означает, что суммарный заряд всех ионов одного знака, образованных в 1 кг воздуха, равен одному кулону. Широко распространена внесистемная единица экспозиционной Доза (в физике) — рентген: 1 р = 2,57976×10^-4 к/кг, что соответствует образованию 2,08 ×10⁹ пар ионов в 1 см³ воздуха (при О°С и 760 мм рт. ст.). На создание такого количества ионов необходимо затратить энергию, равную 0,114 эрг/см³ или 88 эрг/г. Т. о., 88 эрг/г есть энергетический эквивалент рентгена. По величине экспозиционной Доза (в физике) можно рассчитать поглощённую Доза (в физике) рентгеновского и g-излучений в любом веществе. Для этого необходимо знать состав вещества и энергию фотонов излучения.

При облучении живых организмов, в частности человека, возникают биологические эффекты, величина которых определяет степень радиационной опасности. Для данного вида излучения наблюдаемые радиационные эффекты во многих случаях пропорциональны поглощённой энергии. Однако при одной и той же поглощённой Доза (в физике) в тканях организма биологический эффект оказывается различным для разных видов излучения. Следовательно, знание величины поглощённой Доза (в физике) оказывается недостаточным для оценки степени радиационной опасности. Принято сравнивать биологические эффекты, вызываемые любыми ионизирующими излучениями, с биологическими эффектами, вызываемыми рентгеновским и g-излучениями. Коэффициент, показывающий во сколько раз радиационная опасность для данного вида излучения выше, чем радиационная опасность для рентгеновского излучения при одинаковой поглощённой Доза (в физике) в тканях организма, называется коэффициентом качества К. В радиобиологических исследованиях для сравнения радиационных эффектов пользуются понятием относительной биологической эффективности. Для рентгеновского и g-излучений К = 1. Для всех др. ионизирующих излучений коэффициент качества устанавливается на основании радиобиологических данных. Коэффициент качества может быть разным для различных энергий одного и того же вида излучения. Например, для тепловых нейтронов К = 3, для нейтронов с энергией 0,5 Мэв К = 10, а для нейтронов с энергией 5,0 Мэв К = 7. Эквивалентная доза D_э определяется как произведение поглощённой D_n на коэффициент качества излучения К; D_э = D_nК. Коэффициент К является безразмерной величиной, и эквивалентная Доза (в физике) может измеряться в тех же единицах, что и поглощённая. Однако существует специальная единица эквивалентной Доза (в физике) — бэр. Эквивалентная Доза (в физике) в 1 бэр численно равна поглощённой Доза (в физике) в 1 рад, умноженной на коэффициент качества К.

Т. о., одинаковой величине эквивалентной Доза (в физике) соответствует одинаковая радиационная опасность, которой подвергается человек при воздействии на него любого вида излучения. Естественные источники ионизирующего излучения (космические лучи, естественная радиоактивность почвы, воды, воздуха, а также радиоактивность, содержащаяся в теле человека) создают в среднем мощность эквивалентной Доза (в физике) 125 мбэр в год. Эквивалентная Доза (в физике) в 400—500 бэр, полученная за короткое время при облучении всего организма, может привести к смертельному исходу (без специальных мер лечения). Однако такая же эквивалентная Доза (в физике), полученная человеком равномерно в течение всей его жизни, не приводит к видимым изменениям его состояния. Эквивалентная Доза (в физике) в 5 бэр в год считается предельно допустимой дозой (ПДД) при профессиональном облучении.

Минимальная Доза (в физике) g-излучения, вызывающая подавление способности к размножению некоторых клеток после однократного облучения, составляет 5 бэр. При длительных ежедневных воздействиях Доза (в физике) в 0,02—0,05 бэр наблюдаются начальные изменения крови, а Доза (в физике) в 0,11 бэр — образование опухолей. Об отдалённых последствиях облучения судят по увеличению частоты мутаций у потомков. Доза (в физике), удваивающая частоту спонтанных мутаций у человека, вероятно, не превышает 100 бэр на поколение. При местном облучении, например с целью лечения злокачественных опухолей, применяют (при соблюдении защиты всего организма) высокие Доза (в физике) (6000—10000 бэр за 3—4 недели) рентгеновских или g-лучей (см. Лучевая терапия).

В радиобиологии различают следующие Доза (в физике), приводящие к гибели животных в ранние и поздние сроки. Доза (в физике), вызывающая гибель 50% животных за 30 дней (летальная доза — ЛД_30/50), составляет при однократном одностороннем рентгеновском или g-облучениях для морской свинки 300 бэр, для кролика 1000 бэр. Минимальная абсолютно летальная доза (МАЛД) для человека при общем g-облучении равна ~ 600 бэр. С увеличением Доза (в физике) продолжительность жизни животных сокращается, пока она не достигает 2,8—3,5 сут, дальнейшее увеличение Доза (в физике) не меняет этого срока. Лишь Доза (в физике) выше 10000—20000 бэр сокращают продолжительность жизни до 1 сут, а при последующем облучении — до нескольких часов. При Доза (в физике) в 15000—25000 бэр отмечаются случаи «смерти под лучом». Каждому диапазону Доза (в физике) соответствует определённая форма лучевого поражения. Ряд беспозвоночных животных, растений и микроорганизмов обладает значительно более низкой чувствительностью (см. также Биологическое действие ионизирующих излучений).
Измерение Доза (в физике) излучения с целью предсказания радиационного эффекта осуществляют дозиметрами (см. Дозиметрические приборы).
 

Лит.: ГОСТ 8848—63. Единицы радиоактивности и ионизирующих излучений, М., 1964; ГОСТ 12631-67. Коэффициент качества ионизирующих излучений, М., 1967; Иванов В. И., Курс дозиметрии, 2 изд., М., 1970; Голубев Б. П., Дозиметрия и защита от ионизирующих излучений, 2 изд., М., 1971.
  В. И. Иванов, Н. Г. Даренская.