Законы теплового излучения Фотоэффект Квантовый гармонический осциллятор Операторы энергий Ядерная  модель атома Спин  электрона Квантовые  генераторы Бозоны  и фермионы Зонная  теория твёрдых тел Электропроводимость  металлов


Курс лекций по физике

Дозиметрия

Поглощённая доза излучения (ПДИ) – равна отношению энергии, переданной ионизирующим излучением веществу, к массе вещества

.

Единицей ПДИ в СИ является грей (Гр): 1 Гр = 1 Дж/кг.

На практике используется внесистемная единица – рад: 1 рад = 0,01 Гр.

Экспозиционная доза (ЭзД) – отношение электрического заряда ионов одного знака, возникающих в сухом воздухе при его облучении фотонами, к массе воздуха:

 .

В СИ единицей ЭзД является кулон/кг.

На практике употребляется внесистемная единица ЭзД – рентген (Р):

1 Р = 2,58 .10 –4 Кл/кг.

Доза в 1 рентген накапливается за 1 час на расстоянии 1 м  от радиоактивного препарата радия массой 1 грамм.

При облучении мягких тканей организма человека экспозиционной дозе 1 Р соответствует поглощённая доза  8,8 мГр

.

Коэффициент относительной биологической эффективности (ОБЭ) или коэффициент качества

К = 1 – для рентгеновского и γ-излучения

К = 3 – для тепловых нейтронов (ЕК ~ 0,5 МэВ)

К = 7 – для тепловых нейтронов (ЕК ~ 5 МэВ).

Эквивалентная доза (ЭД) – произведение ПДИ на коэффициент  ОБЭ:

Н = D.K .

Единицей ЭД в СИ является зиверт (Зв): 1 Зв = 1 Гр  при К = 1.

На практике используется внесистемная единица ЭД – биологический эквивалент рентгена (бэр):

1 бэр = 0.01 Зв .

Биологическое действие ионизирующих излучений на живые организмы – это ионизация атомов и молекул в клетках.

Первые признаки общего острого поражения организма взрослого человека обнаруживаются начиная с 0,5 . При такой ЭД начинаются нарушения в работе кроветворной системы человека. При Н = () Зв около 50% облучённых умирает от лучевой болезни в течение 1 мес. из-за поражения костного мозга.

Значительная часть повреждений, вызванных реакцией в живых клетках, является необратимыми.

Доза  Н = 1 Зв приводит в среднем на 1000 облучённых к

2 случаям лейкоза,

10 случаям рака щитовидной железы,

10 случаям рака молочной железы у женщин,

5 случаям рака лёгких.

Естественный фон облучения

В любом месте на поверхности Земли, под землёй, в воде, в атмосферном воздухе и в космическом пространстве существует ионизирующая радиация различных видов и разного происхождения.

Дозы облучения, близкие к уровню естественного фона, не представляют сколько-нибудь серьёзной опасности для живых организмов.

Доза внешнего фонового гамма-излучения колеблется в большинстве мест от 0,3 до 0,6 мЗв за 1 год кроме мест, где почвы содержат большое количество урана и тория.

 Под действием первичного космического излучения (потока протонов) возникает вторичное космическое излучение (поток γ-квантов  и быстрых электронов и мюонов). Земная атмосфера надёжно защищает всё живое на Земле от его воздействия (0,3 мЗв за 1 год на уровне моря).

Кроме внешнего облучения, каждый живой организм подвергается внутреннему облучению. Воздействие β-частиц и γ-излучения радиоактивного калия и углерода обусловливает дозу ~ 0,2 мЗв за год.

Наиболее значительный вклад в дозу внутреннего облучения вносит радиоактивный газ – радон, попадающий в организм человека при дыхании. В большинстве помещений (особенно в подвалах и 1-ых этажах) удельная активность радона в 25 раз выше уровня вне зданий.

Среднее значение эквивалентной дозы облучения, обусловленной естественным радиационным фоном, составляет около  2 мЗв за 1 год (1 мЗв за счёт радона).

Средняя эквивалентная доза, получаемая человеком за год в промышленно развитых регионах от искусственных источников ионизирующей радиации ~ 1 мЗв за год.

Биологическое влияние малых доз излучения – не будь радиоактивности и космического излучения, видимо, не было бы и человека на Земле. Небольшие дозы излучения, сравнимые с уровнем естественного фона, стимулируют развитие растений и организмов.

Предельно-допустимые дозы (ПДД)

Люди некоторых профессий подвергаются дополнительному облучению (врачи и инженеры рентгенологи, работники АЭС, физики экспериментаторы, космонавты, сотрудники аэрофлота, военные). Для этих профессий ПДД = 50 мЗв/год.

Допустимый уровень разового аварийного облучения для населения – 0,1 Зв.

При систематическом облучении населения установлена доза не более 0,1 ПДД (5 мЗв/год).

За всё время жизни человека допустимая доза для населения составляет 0,35 Зв = 35 бэр.

При ежедневном просмотре TV – программ по три-четыре часа в день за год будет получена доза ~ 10 – 5 Зв ( в 100 раз меньше уровня естественного фона).


Собственная и примесная  проводимость полупроводников