|
|
та
s
и через элементарную площадку dS. Поглощ╦нная Д. в тояке внутри данного объ╦ма:
Дт
≈ div /.
о
lim
ds
Здесь р ≈ плотность вещества, К
Есла формирование Д. происходит за сч╦т электронов, возникающих в результате взаимодействия фотонов с веществом, а др. источников электронов нет, то £ в (1] ≈ начальная энергия всех электроном, освобожденных фотонами, рассчитанная на единицу массы вещества (керма), /≈вектор потока энергии; D=K при div/≈0. Условие div /≈ 0 соответствует т. н, электронному равновесию, при к-ром энергия всех электронов, вошедших в рассматриваемый объ╦м, равна энергии всех электронов, вьпшдших ин него, а поглощ╦нная энергия излучения в этом объ╦ме ранна суммарной кинетич, энергии электронов, освобожд╦нных в его пределах фотонами (справедливо, если пренебречь потерями энергии электронов на тормозное пзл учение). Формирование дозы определяется физ. процессами, связанными с взаимодействием излучения с веществом. Для эл.-магн. (фотонного) излучения Д. зависит от ат. номера Z элементов, составляющих вещества: чем выше Z, тем больше поглощ╦нная Д. В результате при
одинаковых условиях облучения Д. в тяж╦лых веществах больше, чем в легких. Связано это с тем, что фотоны взаимодействуют с электронной оболочной атомов. Чем выше Z, тем больше электронов в единице массы вещества и, следовательно, больше возникает актов передачи п поглощения энергии. Для днух веществ, различающихся по Z, Д. фотонного излучения Ог н D» связаны между собой соотношением:
Схема преобразования энергии фотонов (волнистые линии) в энергию электронов (прямые
линии).
Здесь \iki п [г^о ц из. к о э ф. поре дачи энергии, являются частью коэф. ослабления интенсивности излучения, характеризующей преобразование эл.-магн. энергии в киистнч* энергию электронов в элементарных актах взаимодействия {см. Гамма-излучение, Рентгеновское излучение).
Нейтроны взаимодействуют с ядрами атомов. Для иих поглощ╦нная Д. определяется ядерным составом вещества, и характер взаимодействия с ядрами существенно зависит от энергии нейтронов. Для жииоп ткани поглощ╦нная Д. формируется препм. в результате взаимодействия нейтронов с ядрами С, Н, О if N; ф-ла условной тканевой «молекулы» для мягких тканей живого организма имеет вид (t^H^jOiH^O.v Длн тепловых нейтронов наиб, значение при формировании тканевой Д. имеют 2 ядерные реакции ≈ радиационный захват нейтронов ядрами водорода 41 (п, у)-Н и реакция 14N (п, р)14С. Возникающие при радиац. захвате фотоцы с энергией 2,23 МэВ дают существ. вклад в Д. В реакции на N возникают протоны с энергией 0,62 МэВ и образуется радиоакт. 14С (вклад в Д. к-рого незначителен). Нейтроны с энергией ~- 1 кэВ замедляются в теле человека, до тепловых энергий. Д., обусловленная передачей энергии в упругих взаимодействиях при замедлении нейтронов, примерно на порядок меньше, чем Д., обусловленная вторичным излучением, возникающим при захвате тепловых нейтронов.
Осн. процесс, определяющий Д. быстрых нейтронов (0,5≈10 МэВ) в живой ткани,≈ упругое рассеяние; при
этом на долю протонов отдачи приходится 70 ≈ 80% всей поглощ╦нной энергии. Часть быстрых нейтронов в живом организме замедляется до тепловых скоростей, поэтому суммарная Д. обусловлена как упругими взаимодействиями нейтронов с ядрами, так и Д. от тепловых иептронон. Относит, вклад тепловых нейтронов в суммарную Д. невелик и уменьшается с ростом энергии первичных быстрых нейтронов. Так, для нейтронов с энергией 1 МэВ часть общей Д. в живом организме, спя панн ая с тепловыми нейтронами, ~11%. Для нейтронов промежуточных энергий (1 ≈ 500 кэВ} Д. и живой ткани формируется как в результате упругого рассеяния, так и в результате ядерных реакций. Характерная особенность нейтронов промежуточных энергии ≈ наличие резонансных пиков сечения взаимодействии нейтронов о ядрами нек-рых элементов ткани (См. Нейтронная спектроскопия. Нейтронная физика}. В случае потока заряж. частиц (электронов, а-частпц и др.) Д. зависит от их т. ii. ;i п н е и и о и перед а-ч п э н о р г и и (ЛШ-)), к-рая равна энергии заряж. частицы, переданной веществу на ед. длины е╦ пути. Для мопоэпергетич. потока зарнж, частиц, ЛПЭ к-рых равна L, Д. за нремя t связана с плотностью потока частиц ф соотношением:
D = £фг.
Поглощенная Д. измеряется в системе СИ в ереях (Гр), 1 Гр ранен энергии в I Дж, поглощ╦нной массой в 1 кг. На практике распространена внесистемная единица Д. ≈ рад, 1 рад=10-'2 Дж/кг=1()-* Гр.
Экспозиционная доза ≈ мера ионизац. действия эл.-магн, излучения в воздухе. Она определяется как отношение суммарного заряда всех ионов одного знака 2(>, созданных в воздухе вторичными частицами (электронами п позитронами, образующимися в элементарном объ╦ме при полном их торможении), к массе воздуха в этом объ╦ме:
Эксяозиц. Д. пропорц. к е р м е (сумме нач. кинетич. энергии всех вторичных заряж, частиц па единицу массы ьоздухя).
Окспоипц. Д. в СИ измеряется в Кл/кг, Пъ≈ 1 Кл/кг соответствует тому, что электроны и позитроны, освобожд╦нные в 1 кг атм. воздуха в первичных актах поглощения и рассеяния фотонов, образуют при полной торможении в воздухе ионы с 2(?=1 Кл. П условиях электронного равновесия при D9 ≈ 1 Кл/кг попы с 2Q = ≈ 1 Кл образуются в 1 кг воздуха. На этом основано измерение экспозиц. Д.
Распростран╦нной внесистемной единицей экспозиц. Д. является рентген. (Р); 1 Р ≈ 2, ,58 -Ю-* Кл/кг. iho соответствует образованию 2,1)8 -10s нар ионов в 1 см3 воздуха (при О °С и 760 мм рт. ст.). На создание такого кол-ва ионов необходимо затратить энергию 0,114 эрг/см3=88 эрг/г, Т. о., 88 эрг/г ≈ энсргстич. эквивалент 1 Р. Зная атомньш состав вещества, ср. энергию ионизации и энсргетпч. спектр излучения, по величине экспоэиц. Д. можно рассчитать поглощ╦нную Д. роптг. н ^-излучений в любом веществе,
Относительная биологическая эффективность. Поглощение энергии излучении является первопричиной последующих процессов> к-рые в конечном итоге приводят к наблюдаемым физ. -хим. изменениям вещества. При облучении живых организмов, в частности человека, могут возникать биол. неблагоприятные последствия, к-рыс определяют т. н. уровень р а д и а-ц и о п н о ii опасности.
Для данного вида излучения радиац. индуцированные эффекты во мн. случаях оказываются пропорц. поглощ╦нной энергии излучения. Это позволяет считать поглощенную Д. их мерой. Однако при одной и той /ич? поглощ╦нной Д. в тканях живого организма биол. эффект оказывается различным для разных видов излучения. Напр.» ыек-рые виды биол. реакций для
