Войти
Дозиметрия излучения в полях физика здоровья и радиационная защита. измерение, расчет и оценка дозы ионизирующего излучения, поглощенной объектом, обычно телом человека. Это применимо как внутри, из-за проглатывания или вдыхания радиоактивных веществ, так и снаружи из-за облучения источниками радиации.
Внутренняя дозиметрия оценка основана на различных методах мониторинга, биоанализа или радиационной визуализации, в то время как внешняя дозиметрия основана на измерениях с помощью дозиметра или на основе измерений, выполненных другими Приборы для радиологической защиты.
Дозиметрия широко используется для защиты от радиации и обычно применяется для мониторинга рабочих, занятых в сфере профессионального облучения, где ожидается облучение или где радиация является неожиданной, например, после Три-Майл-Айленда, Чернобыль или Фукусима инциденты с радиоактивным выбросом. Дозировка, полученная населением, измеряется и рассчитывается на основе различных показателей, таких как внешние измерения гамма-излучения, мониторинг радиоактивных частиц и измерение уровней радиоактивного загрязнения.
Другими важными областями являются медицинская дозиметрия, где необходимая обработка поглощенная доза и любая побочная поглощенная доза отслеживаются, а также в дозиметрии окружающей среды, такой как мониторинг радона в зданиях.
Существует несколько способов измерения поглощенных доз ионизирующего излучения. Люди, контактирующие с радиоактивными веществами на рабочем месте или которые могут подвергаться радиационному воздействию, обычно носят личные дозиметры. Они специально предназначены для записи и указания полученной дозы. Традиционно это были медальоны, прикрепленные к внешней одежде наблюдаемого лица, в которых находилась фотопленка, известная как дозиметры с пленочными значками. Они были в значительной степени заменены другими устройствами, такими как значок TLD, в котором используются значки термолюминесцентной дозиметрии или оптически стимулированной люминесценции (OSL).
Ряд электронных устройств, известных как электронные персональные дозиметры (EPD), стали широко использоваться с использованием технологии обнаружения полупроводников и программируемых процессоров. Они носятся как значки, но могут указывать на мгновенную мощность дозы, а также подавать звуковой и визуальный сигнал тревоги в случае превышения мощности дозы или общей интегрированной дозы. Значительный объем информации может быть немедленно предоставлен пользователю с записанной дозой и текущей мощностью дозы через локальный дисплей. Их можно использовать как основной автономный дозиметр или как дополнение к такому значку ДВУ. Эти устройства особенно полезны для мониторинга дозы в режиме реального времени, когда ожидается высокая мощность дозы, которая ограничит время воздействия на пользователя.
Руководство Международного комитета по радиационной защите (МКРЗ) гласит, что если личный дозиметр носить в положении на теле, представляющем его облучение, при условии облучения всего тела, значение эквивалент индивидуальной дозы Hp (10) достаточен для оценки эффективного значения дозы, подходящего для радиологической защиты. Такие устройства известны как «легальные дозиметры», если они одобрены для использования при регистрации доз облучения персонала в целях регулирования. В случаях неравномерного облучения такие индивидуальные дозиметры могут не соответствовать определенным конкретным областям тела, где дополнительные дозиметры используются в рассматриваемой области.
При определенных обстоятельствах дозу можно определить по показаниям, снятым стационарными приборами в зоне, в которой работало соответствующее лицо. Обычно это используется только в том случае, если персональная дозиметрия не была выдана или персональный дозиметр был поврежден или утерян. Такие расчеты будут пессимистично оценивать вероятную полученную дозу.
Дозиметрия внутреннего облучения используется для оценки ожидаемой дозы вследствие поступления радионуклидов в организм человека.
.
Медицинская дозиметрия - это расчет поглощенной дозы и оптимизация доставки дозы в лучевой терапии. Его часто выполняет профессиональный физик-медик, имеющий специальную подготовку в этой области. Чтобы спланировать проведение лучевой терапии, излучение, создаваемое источниками, обычно характеризуется кривыми дозы в процентах от глубины и профилями дозы, измеренными медицинским физиком.
В лучевой терапии трехмерное распределение дозы часто оценивается с использованием метода, известного как гель-дозиметрия.
Экологическая дозиметрия используется там, где вероятно, что окружающая среда будет генерировать значительную дозу излучения.. Примером может служить мониторинг радона. Радон - это радиоактивный газ, образующийся при распаде урана, который в различных количествах присутствует в земной коре. Определенные географические области, из-за лежащей в основе геологии, постоянно генерируют радон, который проникает на поверхность земли. В некоторых случаях доза может быть значительной в зданиях, где может накапливаться газ. Для оценки дозы, которую могут получить жители здания, используется ряд специализированных дозиметрических методов.
Величины дозы внешней радиационной защиты в единицах СИ 
График, показывающий взаимосвязь единиц дозы излучения СИ Чтобы обеспечить учет стохастического риска для здоровья, выполняются расчеты для преобразования физической величины поглощенная доза разделена на эквивалентные и эффективные дозы, детали которых зависят от типа излучения и биологического контекста. Для применения в радиационной защите и оценке дозиметрии (ICRP) и Международная комиссия по радиационным единицам и измерениям (ICRU) опубликовали рекомендации и данные, которые используются для их расчета.
Существует ряд различных мер дозы облучения, в том числе поглощенная доза (D), измеренная в:
Каждая мера часто описывается просто как «доза», что может привести к путанице. Единицы, отличные от SI, все еще используются, особенно в США, где доза часто указывается в рад, а эквивалент дозы - в бэр. По определению 1 Гр = 100 рад и 1 Зв = 100 бэр.
Основной величиной является поглощенная доза (D), которая определяется как средняя энергия, передаваемая [ионизирующим излучением] (dE) на единицу массы (дм) материала (D = dE / dm) СИ единицей поглощенной дозы является грей (Гр), определяемый как один джоуль на килограмм. Поглощенная доза в качестве точечного измерения подходит для описания локализованного (т.е. частичного воздействия на орган) воздействия, такого как доза опухоли при лучевой терапии. Его можно использовать для оценки стохастического риска при условии, что указаны количество и тип пораженной ткани. Локальные уровни диагностической дозы обычно находятся в диапазоне 0-50 мГр. При дозе фотонного излучения в 1 миллигрей (мГр) каждое ядро клетки пересекает в среднем 1 трек высвобожденного электрона.
Поглощенная доза, необходимая для производства определенного биологического Эффект варьируется между различными типами излучения, такими как фотоны, нейтроны или альфа-частицы. Это учитывается эквивалентной дозой (H), которая определяется как средняя доза для органа T по типу излучения R (D T, R), умноженная на весовой коэффициент W R. Это разработано для учета биологической эффективности (ОБЭ) типа излучения. Например, при той же поглощенной дозе в Гр альфа-частицы в 20 раз более биологически активны, чем рентгеновские или гамма-лучи. Мера «эквивалента дозы» не усредняется по органам и теперь используется только для «рабочих величин». Эквивалентная доза предназначена для оценки стохастических рисков от радиационного облучения. Стохастический эффект определяется для оценки дозы облучения как вероятность индукции рака и генетического повреждения.
Поскольку доза усредняется по всему органу; Эквивалентная доза редко подходит для оценки острых радиационных эффектов или дозы опухоли при лучевой терапии. В случае оценки стохастических эффектов, предполагая линейную реакцию на дозу, это усреднение не должно иметь никакого значения, поскольку общая переданная энергия остается прежней.
| Излучение | Энергия | WR(ранее Q) |
|---|---|---|
| рентгеновские лучи, гамма-лучи,. бета-лучи, мюоны | 1 | |
| нейтроны | < 1 MeV | 2,5 + 18,2 · e |
| 1 МэВ - 50 МэВ | 5,0 + 17,0 · e | |
| >50 МэВ | 2,5 + 3,25 · e | |
| протонов, заряженные пионы | 2 | |
| альфа-лучи,. Продукты ядерного деления,. тяжелые ядра | 20 |
Эффективная доза - это центральная доза количество для радиологической защиты, используемое для определения пределов воздействия, чтобы гарантировать, что возникновение стохастических последствий для здоровья будет ниже неприемлемых уровней и чтобы избежать тканевых реакций.
Трудно сравнить стохастический риск от локализованного облучения различных частей тела (например, рентген грудной клетки по сравнению с компьютерной томографией головы) или для сравнения экспозиции одной и той же части тела, но с разной экспозицией шаблоны (например, компьютерная томография сердца со сканированием сердечной ядерной медицины). Один из способов избежать этой проблемы - просто усреднить локализованную дозу по всему телу. Проблема этого подхода заключается в том, что стохастический риск индукции рака варьируется от одной ткани к другой.
Эффективная доза E предназначена для учета этого изменения путем применения конкретных весовых коэффициентов для каждой ткани (W T). Эффективная доза обеспечивает эквивалентную дозу для всего тела, которая дает такой же риск, как и локализованное воздействие. Он определяется как сумма эквивалентных доз для каждого органа (H T), каждая из которых умножена на соответствующий весовой коэффициент ткани (W T).
Весовые коэффициенты рассчитываются Международной комиссией по радиологической защите (МКРЗ) на основе риска индукции рака для каждого органа и с поправкой на соответствующую летальность, качество жизни и потерянные годы жизни. Органы, удаленные от места облучения, получат только небольшую эквивалентную дозу (в основном из-за рассеяния) и поэтому вносят небольшой вклад в эффективную дозу, даже если весовой коэффициент для этого органа высок.
Эффективная доза используется для оценки стохастических рисков для «эталонного» человека, который является средним населением. Он не подходит для оценки стохастического риска индивидуального медицинского облучения и не используется для оценки острых радиационных эффектов.
| Органы | Весовые коэффициенты тканей | ||
|---|---|---|---|
| ICRP30(I36). 1979 | ICRP60 (I3). 1991 | ICRP103 (I6). 2008 | |
| Гонады | 0,25 | 0,20 | 0,08 |
| Красный Костный мозг | 0,12 | 0,12 | 0,12 |
| Толстая кишка | - | 0,12 | 0,12 |
| Легкое | 0,12 | 0,12 | 0,12 |
| Желудок | - | 0,12 | 0,12 |
| Грудь | 0,15 | 0,05 | 0,12 |
| Пузырь | - | 0,05 | 0,04 |
| Печень | - | 0,05 | 0,04 |
| Пищевод | - | 0,05 | 0,04 |
| Щитовидная железа | 0,03 | 0,05 | 0,04 |
| Кожа | - | 0.01 | 0,01 |
| Кость поверхность | 0.03 | 0.01 | 0,01 |
| Слюнные железы | - | - | 0,01 |
| Мозг | - | - | 0,01 |
| Остаток тела | 0,30 | 0,05 | 0,12 |
Доза облучения означает количество энергии, вложенной в материю, и / или биологические эффекты излучения, и ее не следует путать с единицей измерения ра. диоактивная активность (беккерель, Бк) источника излучения или сила поля излучения (флюенс). В статье о зиверте дается обзор типов доз и способов их расчета. Воздействие источника излучения дает дозу, которая зависит от многих факторов, таких как активность, продолжительность воздействия, энергия испускаемого излучения, расстояние от источника и степень защиты.
Средняя мировая фоновая доза для человека составляет около 3,5 мЗв в год [1], в основном от космического излучения и природные изотопы в земле. Самым крупным источником радиационного облучения населения является природный газ радон, который составляет примерно 55% годовой фоновой дозы. Подсчитано, что радон является причиной 10% случаев рака легких в США.
Поскольку человеческое тело примерно на 70% состоит из воды и имеет общую плотность, близкую к 1 г / см, измерение дозы обычно рассчитывается и калибруется как доза для воды.
Национальные лаборатории стандартов, такие как Национальная физическая лаборатория Великобритании (NPL), предоставляют калибровочные коэффициенты для ионизационных камер и других измерительных устройств для преобразования показаний прибора в поглощенную дозу. Лаборатория стандартов работает как первичный эталон, который обычно калибруется с помощью абсолютной калориметрии (нагревание веществ при поглощении ими энергии). Пользователь отправляет свой вторичный эталон в лабораторию, где он подвергается воздействию известного количества радиации (полученного из первичного эталона), и выдается коэффициент для преобразования показаний прибора в эту дозу. Затем пользователь может использовать свой вторичный стандарт для получения калибровочных коэффициентов для других используемых инструментов, которые затем становятся третичными стандартами или полевыми приборами.
НПЛ использует графитовый калориметр для абсолютной дозиметрии фотонов. Графит используется вместо воды, так как его удельная теплоемкость в шесть раз меньше, чем у воды, и поэтому повышение температуры графита в 6 раз выше, чем у воды, и измерения более точны. Существуют серьезные проблемы с изоляцией графита от окружающей среды для измерения крошечных изменений температуры. Смертельная доза радиации для человека составляет примерно 10–20 Гр. Это 10-20 джоулей на килограмм. Кусок графита размером 1 см и весом 2 грамма будет поглощать около 20-40 мДж. При удельной теплоемкости около 700 Дж · кг · К это соответствует повышению температуры всего на 20 мК.
Дозиметры в лучевой терапии (линейный ускоритель в дистанционной лучевой терапии) обычно калибруются с помощью ионизационных камер, диодной технологии или гелевых дозиметров.
В следующей таблице показаны величины излучения в единицах СИ и других единицах.
| Количество | Единица | Символ | Отправление | Год | SI эквивалент |
|---|---|---|---|---|---|
| Деятельность (A) | беккерель | Бк | s | 1974 | единица СИ |
| кюри | Ки | 3,7 × 10 с | 1953 | 3,7 × 10 Бк | |
| резерфорд | Rd | 10 с | 1946 | 1000000 Бк | |
| Воздействие (X) | кулон на килограмм | C / кг | C⋅kg воздуха | 1974 | единица СИ |
| рентген | R | esu / 0,001293 г воздуха | 1928 | 2,58 × 10 C / кг | |
| Поглощенная доза (D) | серый | Гр | J ⋅kg | 1974 | единица СИ |
| эрг на грамм | эрг / г | эрг⋅г | 1950 | 1,0 × 10 Гр | |
| рад | рад | 100 эрг⋅г | 1953 | 0,010 Гр | |
| Эквивалентная доза (H) | зиверт | Зв | Дж⋅кг × WR | 1977 | единица СИ |
| эквивалент рентгена man | rem | 100 erg⋅gx WR | 1971 | 0,010 Зв |
Хотя ядерные заряды США Комиссия по регулированию уха разрешает использование единиц кюри, рад и бэр вместе с единицами СИ, директивами Европейского Союза Европейских единиц измерения требовал, чтобы их использование в "целях общественного здравоохранения..." было прекращено к 31 декабря 1985 года.
Записи результатов дозиметрического контроля обычно хранятся в течение установленного периода в время, в зависимости от требований законодательства страны, в которой они используются.
Медицинский мониторинг радиационного облучения - это практика сбора информации о дозах от радиологического оборудования и использования этих данных для определения возможностей снижения ненужной дозы в медицинских ситуациях.
