Експозиційна доза, її потужність, одиниці

Для кількісної характеристики дії іонізуючого випро­мінювання (нагадаємо, що загальна назва "іонізуюче випро­мінювання" об'єднує всі види радіоактивного випроміню­вання, рентгенівське випромінювання та потоки частинок -протонів, нейтронів тощо) вводять так звану експозиційну дозу Експозиційна доза визначає величину заряду, що виникає в одиниці маси сухого повітря під дією рентге­нівського і випромінювання, тобто

(8.21)

Формула (8.21) є, таким чином, визначенням експози­ційної дози. Експозиційна доза характеризує міру іонізації повітря рентгенівськими і променями, яку досить легко поміряти експериментальне. Цікаво зазначити, що енергія іонізації суттєво відрізняється від теплової енергії. Скажімо, та доза випромінювання, яка може стати летальною для людини, підвищує температуру тіла лише на тисячні часточки градуса.

У відповідності з формулою (8.21) за одиницю експо­зиційної дози в системі СІ прийнята така експозиційна доза рентгенівського і випромінювань, при якій в результаті повної іонізації 1 кг сухого повітря утворюється заряд в

Іншою (дуже поширеною, позасистемною) одиницею експозиційної дози є рентген(Р). Зв'язок між одиницями експозиційної дози подається таким співвідношенням:

(8.22)

Таким чином, - це така експозиційна доза

рентгенівського і випромінювань, яка внаслідок іонізації сухого повітря викликає появу електричного заряду в Оскільки кожний додатний іон, що утво­рюється при відриванні одного електрона від нейтрального атома, несе заряд то легко підрахувати кількість пар додатних і від'ємних іонів, точніше пар "однозарядний додатний іон + електрон, що виникають в 1кг повітря під дією експозиційної дози Ця величина дорівнює

Можна дати ще й інші еквівалентні (8.22) визначення експозиційної дози в Наприклад: 1) 1 рентген - це така експозиційна доза, при якій внаслідок повної іоніза­ції під дією рентгенівського і випромінювання в сухого повітря утворюється близько 2 мільярдів пар іонів (точніше, ). Зауважимо, що сухого повітря при нормальних умовах ( ) має, як це випливає з рівняння Клайперона-Менделєєва, масу 2) 1 рентген - це така експо­зиційна доза, при якій в 1 кг сухого повітря поглинається 8.69 мЦж енергії рентгенівського і випромінювання. Дійсно, середня енергія, яка викликає появу пари "додатний іон + електрон" у повітрі, дорівнює (ця цифра враховує відносні концентрації та іонізаційні потенціали атомів і молекул, що входять до складу повітря). Тому загальна енергія, яка необхідна для утворення пар іонів/кг, становить

Певним недоліком рентгену як одиниці експозиційної дози є те, що він характеризує: 1) лише рентгенівське і γ-випромінювання; 2) іонізаційний ефект тільки у повітрі. Прийнято вважати, що для тканин організму людини 1 Р експозиційної дози викликає поглинання приблизно на 1 кг біомаси (точніше, ).

Потужність експозиційної дози - це експозиційна доза, що віднесена до одиниці часу, тобто

(8.23)

або з урахуванням визначення (8.21) маємо

(8.24)

де - сила струму. Таким чином, потужність експозиційної дози рп - це: 1) заряд, який виникає за І с в 1 кг сухого повітря під дісю рентгенівського і випроміню­вання; 2) сила струму, що виникає в 1 кг сухого повітря внаслідок його іонізації рентгенівським і променями.

У відповідності з формулами (8.23) і (8.24) одини­цями потужності експозиційної дози є

(в системі СІ);

(позасистемні одиниці),

тобто ампер на кілограм або рентген за секунду (хвилину, годину).