辐射安全。电离辐射剂量测定。
引发辐照物质一系列物理和化学转变并导致观察到的辐射效应的主要过程是电离辐射能量的吸收。
因此,首先,有必要将观察到的效果与吸收的能量进行比较,吸收的能量以吸收剂量为特征。吸收剂量 (D)是任何辐照物质单位质量吸收的电离辐射能量:
D=dE/dm(1)
其中:dE 是电离辐射传输到位于单位体积内的物质的平均能量,dm 是该体积内物质的质量。
能量可以对任何给定体积进行平均,在这种情况下,平均剂量等于传输到该体积的总能量除以该体积的质量。在 SI 单位中,吸收剂量以焦耳每千克 (J/kg) 为单位,并有一个特殊名称,即戈瑞 (Gy)。
1 戈瑞 = 1 焦耳/千克
非系统单位rad仍沿用,英文标音为rad(辐射吸附剂量)。
1 拉德 = 0.01 戈瑞
不同类型的电离辐射在吸收剂量相同的情况下产生的生物效应不同,为了评估在不同类型辐射影响下慢性照射条件下对人体健康可能造成的损害,引入了等效剂量的概念。
等效剂量 (HT,R)是器官或组织中的吸收剂量乘以给定辐射类型的相应加权因子 WR:
HT,R = WR * DT,R(2)
其中:DT,R为器官或组织T中的平均吸收剂量,WR为辐射R的加权因子。当量剂量的单位为西弗( Sv)[非系统单位雷姆(伦琴生物当量),英文转录为雷姆(人体伦琴当量)]
1 雷姆 = 0.01 希沃特
计算等效剂量 (WR) 时,各辐射类型的权重因子考虑了不同类型辐射在诱发生物效应方面的相对有效性。以前,它们也被称为质量因子。表 1 列出了不同类型辐射的权重因子。
为了评估整个人体及其各个器官和组织在考虑到其放射敏感性的情况下发生远期后果的风险,使用有效剂量。有效剂量(E)是器官和组织中当量剂量乘以相应加权因子的总和:
E=ΣT(WT*HT,R)(3)
HT,R - 器官或组织 T 中的等效剂量,WT - 器官或组织 T 的加权因子。有效剂量单位 -西弗 (Sv)。
目前,多采用等效剂量来评估放射风险,以有效剂量来规范照射,保障辐射安全。
不同类型辐射的加权因子(WR)。表 1
计算有效剂量时组织和器官的权重因子(WT)。表 2
比释动能(物质释放的动能)是用来定量衡量间接电离辐射(γ量子,中子)与物质相互作用的。
K=dE/dm(4)
dE 是释放到单位体积中的带电粒子的总动能;dm 是该体积的质量。单位为戈瑞(Gy)。对于低能 γ 量子 (E<10 MeV),比释动能约等于吸收剂量;但是,对于更高能量的光子,比释动能和吸收剂量开始不同。这是因为次级高能电子可以离开吸收体积,其中一些电子还会通过轫致辐射损失一些能量。该能量计入比释动能,不计入吸收剂量。
曝光剂量也常用作X射线和γ辐射的定量特征。曝光剂量计算为所有带电粒子完全减速时物质质量(dm)中形成的次级粒子电荷(dQ):
X=dQ/dm(5)
SI 系统中的曝光剂量单位是库仑/千克[C/kg]。最广为人知的非 SI 曝光剂量单位是伦琴(R)。伦琴是 X 射线和 γ 辐射的曝光剂量,在 0°C 温度和 760 mm Hg 压力下,1 cm3 空气中一个静电单位的电荷中会产生同号离子的总电荷。1 R 曝光剂量对应于 2.08*109 个离子对。曝光剂量单位之间的关系如下:1R=2.58*10-4 C/kg 或 1 C/kg=3.88*103 R。
该表显示了辐射安全领域中已退出流通的SI单位和非系统单位之间的关系。