Мария Склодовская-Кюри

В системе СИ специальной единицы для экспозиционной дозы нет — применяют единицу «кулон/килограмм»: 1 Кл/кг = 3875,97 Р. Однако в настоящее время данная единица используется крайне редко — уже отказались от самого понятия «экспозиционная доза». Дело в том, что величина эта, хоть и измеряется достаточно легко, для практического применения малопригодна. И ученых, и простого человека интересует не количество ионов, образовавшихся в воздухе, а действие, которое облучение производит на живую ткань или вещество.

Поглощенная доза

Разумно будет считать поглощенную веществом энергию мерой воздействия радиоактивного излучения на это вещество. Это и будет поглощенная доза, и ее мерой является энергия излучения, поглощенная единицей массы вещества. Единицей измерения поглощенной дозы в СИ является грей: 1 Гр = 1 Дж/кг. Раньше применялась другая единица — рад. 1 рад = = 100 эрг/г = 0,01 Гр. При экспозиционной дозе 1 Р поглощенная доза в воздухе равна 0,88 рад. В большинстве случаев эти 0,88 округляют до единицы, приравнивая рад к рентгену (хотя по сути это разные физические величины), а грей (и зиверт, о котором будет сказано ниже) к 100 рентгенам.

Конечно, доза энергии в различных веществах при одной и той же экспозиционной дозе будет различной в зависимости от вида и энергии излучения и свойств вещества-поглотителя. По этой причине сейчас отказались от понятия «экспозиционная доза». На практике гораздо более корректным является измерение не экспозиционной дозы, а использование детектора, средний атомный номер которого равен среднему атомному номеру биологической ткани. В этом случае говорят о тканеэквивалентном детекторе. И далее измеряют поглощенную дозу в этом детекторе. Тогда с определенной степенью вероятности можно полагать, что поглощенная доза в биологической ткани равна поглощенной дозе в детекторе.

Реакция живых тканей

Позже выяснилось, что разные виды радиоактивных излучений действуют на живую ткань по-разному. Альфа-излучение, протоны и нейтроны при равной поглощенной дозе наносят живым тканям значительно больший вред, чем гамма-излучение и бета-частицы. Поэтому наряду с поглощенной дозой возникает еще один вид измерения — эквивалентная доза. Она равна дозе гамма-излучения, которая вызывает такой же биологический эффект, как и доза рассматриваемого излучения.

Единицей измерения эквивалентной дозы является зиверт (Зв). Старой единицей эквивалентной дозы был биологический эквивалент рентгена, бэр, по-английски REM (в переводной литературе и у рентгенологов встречается единица рэм — это тот же бэр). 1 Зв = 100 бэр.

И наконец, третья доза, после поглощенной и эквивалентной. Рассматривают так называемую «эффективную дозу». Она учитывает не только различные степени вредности излучения, но и различные степени вредности облучения той или иной части тела или органа (если облучению подвергается не все тело, а его часть). Каждой ткани и органу приписывают взвешивающие коэффициенты так, чтобы сумма этих коэффициентов была равна единице. При равномерном облучении всего тела эффективная доза равна эквивалентной. Измеряется она в тех же единицах, что эквивалентная.

Как измеряются дозы радиации

Чтобы измерить экспозиционную дозу, берется определенный объем воздуха и устанавливается количество образовавшихся в нем ионов. Эту задачу отлично решает ионизационная камера. На основе ионизационных камер создана бóльшая часть накопительных дозиметров «карандашного» типа.

Чтобы выполнить измерение поглощенной дозы, необходимо измерить количество энергии, выделившееся в веществе. И тут появляются сложности: напрямую эту энергию измерить чрезвычайно непросто, в большинстве случаев она весьма и весьма мала. Один грей (это серьезная доза, уже вызывающая лучевую болезнь) — это всего лишь джоуль на килограмм. Если попытаться измерить эту дозу, например, по изменению температуры, то алюминий, к примеру, нагреется едва ли больше, чем на тысячную градуса.

Поэтому косвенными являются все методы измерения поглощенной дозы или ее мощности. Другими словами, при наблюдении некоего процесса, вызываемого облучением и требующего затраты энергии, предполагается, что «выход» этого процесса будет линейно зависеть от энергетического вклада в него поглощенного излучения.