Maßeinheit der absorbierten Dosis ionisierender Strahlung. Strahlendosis. Was sind akzeptable Strahlendosen und wann sind sie aufgetreten?

DOSIS IONISIERENDER STRAHLUNG- physikalische Größen, die in der Dosimetrie ionisierender Strahlung für die quantitativen Eigenschaften des Strahlungsfeldes und die Wirkung der Strahlung auf das bestrahlte Objekt akzeptiert werden.

Die Hauptgröße für jede Art von ionisierender Strahlung (Alpha- und Beta-Teilchen, Gammastrahlung, Protonen, Neutronen, Mesonen usw.) ist die absorbierte Strahlungsdosis (D) - das Verhältnis der von ionisierender Strahlung übertragenen Energie dE zu a Stoff im Elementarvolumen, zur Masse dm des Stoffes in diesem Volumen (D - dE/dm). Die spezielle Einheit der Energiedosis ist das Rad (Pad). 1 rad entspricht der Absorption von Strahlungsenergie von 100 erg in 1 g Substanz (1 rad = 100 erg/g). Im Internationalen Einheitensystem (SI) ist die Einheit der absorbierten Strahlendosis das Gray (Gy), das als 1 J/kg definiert ist. Die Einheiten rad und Gray stehen in folgender Beziehung: 1 rad = 10 -2 Gy.

Die abgeleiteten Einheiten der Energiedosis sind Kilorad (krad), Millirad (mrad), Mikrorad (mkrad) usw.

Die Zunahme der absorbierten Strahlendosis pro Zeiteinheit wird als Energiedosisleistung (P) bezeichnet. P = dD/dt, wobei dD das Inkrement der absorbierten Dosis über das Zeitintervall dt ist. Die Einheit der absorbierten Dosisleistung ist ein beliebiger Quotient aus einem Rad (grau) oder seiner abgeleiteten Einheit pro Zeiteinheit (rad/Stunde, Rad/Min, Rad/Sekunde, mrad/Stunde, mrad/Sekunde, Gy/s usw.). .

Phys. ein Maß für die Wirkung der Strahlung auf den gesamten bestrahlten Körper oder auf einen bestimmten Teil davon ist die integrale Energiedosis Dint. Sie ist gleich der absorbierten Strahlungsenergie in der Masse des Körpers (oder eines Teils davon). Die integrale Strahlungsdosis wird in Einheiten von g-rad, kg-rad usw. gemessen.

Da die absorbierte Strahlungsdosis die Wirkung von Photonen und Teilchen mehrdeutig bestimmt verschiedene Sorten und Energie am lebenden Organismus, für Vergleiche bei hron, Bestrahlung wird der Wert die äquivalente Strahlendosis (D ekv) eingetragen, Maßeinheit ist ein Schnitt rem (rem). Für 1 rem wird eine solche absorbierte Dosis jeglicher Art von ionisierender Strahlung akzeptiert, Kanten an hron, Strahlung verursacht die gleiche biologische Wirkung, wie man sich über Röntgen- oder Gammastrahlung freut (vgl. Relative biologische Wirksamkeit von Strahlungen, Gütefaktor) .

Neben der absorbierten Strahlendosis, die ein universeller Wert ist, wird häufig die Expositionsdosis (D 0 ) der Strahlung verwendet, die nur für Luft und Photonenstrahlung (Röntgen- und Gammastrahlung) mit Energien bis zu 3 MeV gilt.

Die Expositionsdosis basiert auf der ionisierenden Wirkung der Strahlung.

Bei Photonenstrahlung besteht nicht immer eine eindeutige Beziehung zwischen der absorbierten (d. h. durch elementare Wechselwirkungen auf Elektronen übertragenen) Energie von Photonen in einem bestimmten Volumen und der von diesen Sekundärelektronen erzeugten Ionisation, da ein Teil der Sekundärenergie ist Elektronen, deren Reichweiten größer sind als die linearen Abmessungen dieses Volumens oder die an seinen Grenzen gebildet werden, erzeugen eine Ionisation außerhalb dieses Volumens. Außerdem können Sekundärelektronen, die durch Photonen gebildet werden, die außerhalb dieses Volumens absorbiert werden, eine Ionisation in dem Volumen erzeugen.

Basierend auf den Eigenschaften der Wechselwirkung von Photonenstrahlung mit Materie wird die Expositionsdosis als das Verhältnis der Gesamtladung dQ aller Ionen gleichen Vorzeichens bestimmt, die in der Luft entstehen, wenn alle Elektronen und Positronen von Photonen in einem Elementarvolumen freigesetzt werden von Luft mit einer Masse dm, vollständig in der Luft gestoppt, zur Luftmasse dm im angegebenen Volumen: D0 - dQ/ dm.

Eine spezielle Einheit der Strahlendosis ist das Röntgen (siehe Radiologische Größen, Einheiten). Im Internationalen Einheitensystem (SI) ist die Einheit der Strahlenexposition das Coulomb pro Kilogramm (C/kg). Die Röntgeneinheit steht damit in Beziehung: 1 P = = 2,58*10 -4 C/kg. Die abgeleiteten Einheiten der Bestrahlungsdosis sind Milliröntgen (mR) und Mikroröntgen (mcR). Die Bestrahlungsdosis pro Zeiteinheit wird als Bestrahlungsdosisleistung bezeichnet. Sie wird in R/Stunde, mR/Min, μR/Stunde, μR/Sek. usw. gemessen.

Bei einer Belichtungsdosis von 1 P erzeugen Elektronen und Positronen, die von Photonen in 1 cm 3 Luft (bei 0 ° und 760 mm Hg) erzeugt werden, 2,08 * 10 9 Ionenpaare in der Luft. Wenn wir berücksichtigen, dass die durchschnittliche Energie, die für die Bildung eines Ionenpaars in Luft aufgewendet wird, 34 eV beträgt, beträgt die auf Elektronen und Positronen in 1 cm 3 übertragene Photonenenergie bei einer Belichtungsdosis von 1 P 0,114 erg / cm 3, und die absorbierte Dosis beträgt 88 erg/g oder 0,88·10 –2 Gy.

Ein eindeutiger Zusammenhang zwischen Exposition und absorbierter Dosis kann hergestellt werden, wenn die absorbierte Dosis in einem Luftvolumen gemessen wird, das von einer Luftschicht oder einem luftäquivalenten Stoff umgeben ist, deren Dicke größer oder gleich der Reichweite von Sekundärelektronen ist, das heißt, wenn der Zustand des elektronischen Gleichgewichts beobachtet wird.

In diesem Fall beträgt die Energiedosis in Luft bei einer Expositionsdosis von 1 P 88 erg/g. Das ist das Energieäquivalent eines Röntgenstrahls.

Zwischen der Expositionsdosis D0 und der unter elektronischen Gleichgewichtsbedingungen in einem anderen Medium gemessenen absorbierten Dosis D besteht die folgende Beziehung D = kD0, wobei k die Dimension rad/P hat.

Die absorbierte Dosis in Wasser und Muskelgewebe unterscheidet sich um 4–10 % von der absorbierten Dosis in Luft aufgrund der Tatsache, dass die effektive Ordnungszahl Z eff von Wasser und Muskelgewebe nahe, aber nicht gleich Z eff von Luft ist. Daraus folgt, dass im Energiebereich der Photonenstrahlung von 150 keV -3 MeV k = 0,93 rad/P für Wasser und Muskelgewebe und 0,97 rad/P für Fettgewebe, d. h. bei einer Expositionsdosis von 1 R, die absorbierte Dosis Wasser ist und Muskelgewebe unter Bedingungen des elektronischen Gleichgewichts gleich 93 rad. Für Knochengewebe ist Z Eff größer als das von Luft, und daher ist die photoelektrische Absorption im Niedrigenergiebereich signifikanter, der Wert von k variiert von 4,74 bis 0,88 rad / P bei einer Energieerhöhung von 10 auf 200 keV ; ab 200 keV bleibt der Wert von k ungefähr konstant und gleich 0,88 rad/R.

Bei der Gammatherapie, sowie bei einer Reihe von Biol-Experimenten ist es wichtig, die Verteilung des Dosisfeldes (siehe) im bestrahlten Objekt zu kennen, aufgrund dessen man die absorbierte Strahlungsdosis in verschiedenen Punkten beurteilen kann. Die Bestimmung der Dosis an jedem Punkt innerhalb des bestrahlten Objekts kann erfolgen, wenn sich darin ein Lufthohlraum befindet, der es ermöglicht, die Ionisation darin zu messen. Üblicherweise werden solche Messungen an Modellen (Phantomen) durchgeführt. Phantome bestehen aus gewebeäquivalenten Stoffen, also aus Stoffen, bei denen die Dämpfung und Streuung von Strahlung in gleicher Weise erfolgt wie im Muskelgewebe (siehe Dosimetrische Phantome). Solche Substanzen sind Wasser, Paraffin, Pappe, Plexiglas. Durch die Platzierung einer Ionisationskammer mit gewebeäquivalenten Wänden an verschiedenen Stellen des Phantoms wird die Verteilung des Dosisfeldes bestimmt, nach Krom kann man die Verteilung der absorbierten Dosis beurteilen.

Die in der Tiefe des bestrahlten Objekts erzeugte Dosis wird als Tiefendosis (Dch) bezeichnet. Sie setzt sich zusammen aus der Dosis, die durch die Direktstrahlung der Quelle und die Streustrahlung entsteht. Die durch Streustrahlung erzeugte Dosis hängt von der Energie der Strahlung, der Geometrie der Bestrahlung und der Größe des Objekts ab.

Oberflächendosis (Dp) - die auf der Oberfläche des bestrahlten Objekts erzeugte Dosis. Sie ist aufgrund der Rückstreuung größer als die an der gleichen Stelle in Luft ohne Objekt gemessene Dosis. Beispielsweise kann die Rückstreuung bei Strahlung mit einer Energie von 200 keV 20-25 % der Dosis der Primärstrahlung an derselben Stelle erreichen, bei Gammastrahlung von 60 Co sind es 1-3 %, je nach Größe der Einstrahlung aufstellen.

Das Verhältnis der Tiefendosis zur Luftdosis am Ort der Oberfläche des bestrahlten Objekts D" wird als relative Tiefendosis (Dgl/D") bezeichnet. Dieser in Prozent ausgedrückte Wert wird als prozentuale Tiefendosis (Dgl / D "× 100) bezeichnet. Manchmal ist die relative Tiefendosis das Verhältnis der Tiefendosis zur Oberflächendosis (Dgl / Dp).

Dosen ionisierender Strahlung in Medizin und Biologie. Unter natürlichen Bedingungen ist der Organismus von Tieren und Menschen ständig der kosmischen Strahlung und der Strahlung natürlicher radioaktiver Elemente ausgesetzt, die in der Luft, im Boden und in den Geweben des Organismus selbst vorhanden sind. Die Werte der natürlichen Strahlung aus allen Quellen entsprechen im Durchschnitt 100 mrem pro Jahr, in einigen Gebieten jedoch bis zu 1000 mrem pro Jahr.

Unter modernen Bedingungen ist eine Person im Laufe des Lebens mit Exzessen dieser durchschnittlichen Strahlung konfrontiert. Für Personen, die auf dem Gebiet der ionisierenden Strahlung tätig sind, werden die Werte der maximal zulässigen Dosis (MPD) für den ganzen Körper (siehe Maximal zulässige Dosis, Strahlung) festgelegt, die bei längerer Exposition keine Verletzung verursachen des Allgemeinzustandes einer Person sowie Veränderungen der Funktionen der Hämatopoese und Fortpflanzung . Für ionisierende Strahlung beträgt die SDA 5 rem pro Jahr. Dosisbelastungen werden unter Berücksichtigung des Qualitätsfaktors berechnet verschiedene Typen ionisierende Strahlung.

Um die entfernten Manifestationen der Strahlungseinwirkung bei den Nachkommen zu beurteilen, wird die Möglichkeit einer Erhöhung der Mutationshäufigkeit berücksichtigt. Die Strahlendosis, die am wahrscheinlichsten die Häufigkeit spontaner Mutationen beim Menschen verdoppelt, übersteigt 100 rem pro Generation nicht; es gibt jedoch Hinweise auf noch niedrigere Werte dieser Dosis (3-12 rem).

Genetisch signifikante Dosen für die Bevölkerung liegen im Bereich von 7 - 55 mrem/Jahr.

Verwendung von Strahlung in Honig. Praxis führt zu einer Erhöhung der Dosisbelastung der Bevölkerung. Röntgen. die Untersuchung wird begleitet von einer Strahlenexposition bestimmter Körperoberflächen in Dosen von 0,04 R - 7,0 R bei der Bilderzeugung und bis zu 50 R bei Durchleuchtungen (Tabellen 1-4). Diese Dosiswerte nehmen tendenziell ab.

Dosisbelastungen bei der Radioisotopendiagnostik liegen je nach verwendetem radioaktivem Nuklid bei einmaliger Anwendung zwischen 0,01 und 600 rem/mCi für den ganzen Körper und zwischen 0,003 und 6000 rem/mCi für einzelne Organe und Gewebe (siehe Kritisches Organ).

Das medizinische Personal von Röntgenräumen, Radiologen und medizinisches Personal von Radiomanipulationsräumen sind bei verschiedenen Arbeiten Strahlenbelastungen an bestimmten Körperstellen in Dosen von 0,03-0,18 rem/Tag ausgesetzt (Tabelle 5).

Bei der radialen Therapie der bösartigen Geschwülste, je nach Charakterpatol, werden die lokalen Bestrahlungen in den Dosen durchschnittlich bis zu 8000 REM durch 3-4 Wochen bearbeitet.

In der Strahlenbiologie werden folgende Dosiswerte unterschieden, die den Tod von Tieren über einen festgelegten Zeitraum (30-60 Tage) charakterisieren: die minimale letale Dosis (DLM), die Dosis des halben (50%) Überlebens oder der Mortalität (DL50 ) während bestimmten Zeitraum, die minimale absolut letale Dosis (MALD) ist die minimale Dosis, die zum Tod aller Tiere führt.

Die Werte dieser Dosen variieren je nach Art und Linie der Tiere. So reicht beispielsweise DL50 für eine einzelne gleichmäßige Exposition gegenüber Gammastrahlung von 250 rad (2,5 Gy) für Hunde bis 900 rad (9 Gy) für einzelne Mäusestämme. Für eine Person, die insgesamt Gammastrahlung ausgesetzt ist, wird MALD gleich 600 rad (6 Gy) und DL50 -400 rad (4 Gy) angenommen.

Die Dosisabhängigkeit der Mortalität wird als S-förmige Kurve ausgedrückt (Abb. 1). Die Abhängigkeit der durchschnittlichen Lebenserwartung von der Dosis (Abb. 2) äußert sich darin, dass mit steigender Dosis eine allmähliche Verringerung der Lebenserwartung bis auf 3-3,5 Tage eintritt. (ca. 1000 rad) - Segment AB. Bei einer weiteren Erhöhung der Dosis auf 6000-10.000 rad (60-100 Gy) ändert sich die durchschnittliche Lebenserwartung nicht - das BV-Segment. Erhöhung der Dosis von St. 10.000 rad (100 Gy) führen zu einer Verringerung der Lebenserwartung auf einen Tag und dann auf mehrere Stunden - ein Segment von VG. Ab einer Dosis von 20.000 rad werden Fälle von "Tod unter dem Strahl" festgestellt. Abhängig von diesen Daten werden die Formen der Strahlenkrankheit bestimmt (siehe): akut, akut und fulminant.

Tabelle 1. Expositionsdosis auf der Körperoberfläche und die integrale Dosis, die der Proband während der Durchleuchtung ohne elektronenoptischen Konverter erhält

Art des Studiums	Spannung an der Röhre, kV	Anodenstrom, mA	Abstand Quelle-Haut, cm	Bestrahlungsfeld, cm 2	Forschungszeit, sek		Integrale Dosis
Vorbeugende Röntgenoskopie der Brust
Röntgen-Thorax nach Indikation
Fluoroskopie
Fluoroskopie Speiseröhre
* Feldgröße für gezielte Bestrahlung.

Tabelle 2. Exposition und integrale Strahlungsdosen, die der Proband während der Radiographie (ein Schuss) erhält

Art des Studiums	Röhrenspannung (kV)	Belichtung (mA Sek.)	Abstand Quelle-Haut, cm	Bestrahlungsfeld, cm2	Expositionsdosis auf der Körperoberfläche, P	Integrale Dosis
Röntgen der Lunge, direkt
Röntgen der Lunge, seitlich
Scheinwerfer der Lunge
Lungen-Telebild Lungen-Tomographie, direkt
Lungentomographie, seitlich
Fluorographie-Low-Frame
Fluorographie Großformat
Röntgenaufnahme des Magens (sichtendes Bild)
Röntgen der Speiseröhre

Tisch 3

Recherchiert	Snapshot-Modus					Belichtungsdosis
	Spannung* an der Röhre (kV)		Filter (mm Al)	Abstand Quelle - Haut (cm)	Auszug	auf der Körperoberfläche 1	an den Keimdrüsen
Brustkorb
Brustwirbel
Gallenblase
Sacro-Lenden-Region und Lendenwirbel
Kleines Becken
* Die ersten Zahlen - mit einem seitlichen Schuss; die zweite - bei der Überprüfung.

Tabelle 4. Expositionsdosis auf der Körperoberfläche und integrale Strahlendosis, die der Proband während einiger spezieller diagnostischer Röntgenuntersuchungen erhielt

Art des Studiums	Röhrenspannung (kV)		Abstand Quelle - Haut (cm)		Durchschnittliche Studienzeit	Expositionsdosis auf der Körperoberfläche, P		Integrale Dosis
Bronchographie
Durchleuchtung					1 Minute. 10 Sek. 2 Minuten. 42 Sek. 3 Minuten. 03 Sek.
Radiographie					0,15 Sek. 0,2 Sek.
Irrigoskopie
Durchleuchtung					6min. 36 Sek.
Radiographie

Tabelle 5. Strahlendosis, die ein Radiologe während der Durchleuchtung ohne elektronenoptischen Konverter erhält

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Einheiten ihrer Messungen begannen zu erscheinen. Zum Beispiel: Röntgen, Curie. Aber sie waren durch kein System verbunden und werden daher nicht-systemische Einheiten genannt. Jetzt weltweit aktiv ein System Messungen - SI (internationales System). In unserem Land ist es ab dem 1. Januar 1982 verbindlich anzuwenden. Bis zum 1. Januar 1990 musste dieser Übergang abgeschlossen sein. Aufgrund wirtschaftlicher und anderer Schwierigkeiten verzögert sich der Prozess jedoch. Alle neuen Geräte, einschließlich dosimetrischer Geräte, werden jedoch in der Regel in neuen Einheiten kalibriert.

Einheiten der Radioaktivität. Die Aktivitätseinheit ist eine Kernumwandlung pro Sekunde. Zur Abkürzung wird ein einfacherer Begriff verwendet - ein Zerfall pro Sekunde (Disp. / s) Im SI-System heißt diese Einheit Becquerel (Bq). Bis vor kurzem war in der Praxis der Strahlungsüberwachung, einschließlich in Tschernobyl, eine systemexterne Aktivitätseinheit, das Curie (Ci), weit verbreitet. Ein Curie sind 3.7.10 10 Zerfälle pro Sekunde.

Die Konzentration eines radioaktiven Stoffes wird üblicherweise durch die Konzentration seiner Aktivität charakterisiert. Sie wird in Aktivitätseinheiten pro Masseneinheit ausgedrückt: Ci/t, mCi/g, kBq/kg usw. (spezielle Aktivität). Pro Volumeneinheit: Ci / m 3, mCi / l, Bq / cm 3 usw. (Volumenkonzentration) oder pro Flächeneinheit: Ci / km 2, mCi / cm 2, Bq / m 2 usw.

Dosisleistung (absorbierte Dosisleistung)- Dosiserhöhung pro Zeiteinheit. Sie ist durch die Geschwindigkeit der Dosisakkumulation gekennzeichnet und kann mit der Zeit zunehmen oder abnehmen. Seine Einheit im C-System ist Gray pro Sekunde. Dies ist die Leistung der absorbierten Strahlungsdosis, bei der in 1 Sekunde eine Strahlungsdosis von 1 Gy in der Substanz erzeugt wird.

In der Praxis wird zur Bewertung der absorbierten Strahlendosis immer noch häufig eine systemexterne Einheit der absorbierten Dosisleistung verwendet - Rad pro Stunde (rad/h) oder Rad pro Sekunde (rad/s). 1 Gy = 100 Rad.

Dosisäquivalent- Dieses Konzept wurde eingeführt, um die nachteiligen biologischen Wirkungen verschiedener Strahlungsarten quantitativ zu berücksichtigen. Sie wird durch die Formel D eq = Q bestimmt. D, wobei D die absorbierte Dosis einer bestimmten Strahlungsart ist, Q der Strahlungsqualitätsfaktor ist, der für verschiedene Arten ionisierender Strahlung mit unbekannter spektraler Zusammensetzung für Röntgen- und Gammastrahlung akzeptiert wird - 1 für Betastrahlung - 1, für Neutronen mit Energien von 0,1 bis 10 MeV – 10, für Alphastrahlung mit einer Energie von weniger als 10 MeV – 20. Aus den obigen Zahlen ist ersichtlich, dass bei gleicher absorbierter Dosis Neutronen- und Alphastrahlung verursachen , bzw. 10 und 20 mal mehr schädliche Wirkung . Im SI-System wird die Äquivalentdosis in Sievert (Sv) gemessen.

Sievert entspricht einem Gray dividiert durch den Qualitätsfaktor. Für Q = 1 erhalten wir

1 Sv \u003d 1 Gy \u003d 1 J / kg \u003d 100 rad \u003d 100 rem.

Bär(biologisches Äquivalent eines Röntgens) ist eine nicht-systemische Einheit der Äquivalentdosis, eine solche absorbierte Dosis einer beliebigen Strahlung, die die gleiche biologische Wirkung wie 1 Röntgen Gammastrahlung verursacht.

Dosisäquivalentrate- das Verhältnis der Erhöhung der Äquivalentdosis für ein bestimmtes Zeitintervall. Sie wird in Sievert pro Sekunde angegeben. Da die Zeit, die eine Person in einem akzeptablen Strahlungsfeld verbringt, normalerweise in Stunden gemessen wird, ist es vorzuziehen, die Äquivalentdosisleistung in Mikrosievert pro Stunde (µSv/h) auszudrücken.

Nach der Schlussfolgerung der Internationalen Strahlenschutzkommission können schädliche Wirkungen beim Menschen bei Äquivalentdosen von mindestens 1,5 Sv / Jahr (150 rem / Jahr) und bei kurzfristiger Exposition - bei Dosen über 0,5 Sv ( 50 Rem). Wenn die Exposition einen bestimmten Schwellenwert überschreitet, tritt ein ARS auf.

Die durch natürliche Strahlung (terrestrischen und kosmischen Ursprungs) erzeugte Äquivalentdosisleistung liegt zwischen 1,5 - 2 mSv / Jahr und zuzüglich künstlicher Quellen (Medizin, radioaktiver Fallout) zwischen 0,3 und 0,5 mSv / Jahr. Es stellt sich also heraus, dass eine Person 2 bis 3 mSv pro Jahr erhält. Diese Zahlen sind Näherungswerte und unterliegen bestimmten Bedingungen. Anderen Quellen zufolge sind sie höher und erreichen bis zu 5 mSv/Jahr.

Belichtungsdosis- ein Maß für die Ionisationswirkung von Photonenstrahlung, bestimmt durch die Ionisation von Luft unter Bedingungen des elektronischen Gleichgewichts. Im SI-System ist die Einheit der Expositionsdosis ein Coulomb pro Kilogramm (C/kg). Die Einheit außerhalb des Systems ist das Röntgen (P), 1 P = 2,58. 10 –4 C/kg. 1 C/kg = 3,876. 10 3 R.

Expositionsdosisleistung- Inkrement der Expositionsdosis pro Zeiteinheit. Seine SI-Einheit ist Ampere pro Kilogramm (A/kg). Während der Übergangszeit können Sie jedoch eine Off-System-Einheit verwenden - Röntgen pro Sekunde (R / s).

ionisierende Strahlung- jede Strahlung, deren Wechselwirkung mit der Umgebung zur Entstehung führt elektrische Aufladungen verschiedene Vorzeichen. Es ist ein Strom geladener und (oder) ungeladener Teilchen. Unterscheiden Sie direkt ionisierende und indirekt ionisierende Strahlung. Direkt ionisierende Strahlung besteht aus geladenen Teilchen, deren kinetische Energie ausreicht, um beim Zusammenstoß mit Materieatomen ( α - und β-Strahlung von Radionukliden, Protonenstrahlung von Beschleunigern). Indirekt ionisierende Strahlung besteht aus ungeladenen (neutralen) Teilchen, deren Wechselwirkung mit der Umgebung zum Auftreten geladener Teilchen führt, die direkt eine Ionisation verursachen können (Neutronenstrahlung, Gammastrahlung). Ionisierende Strahlung, bestehend aus gleichartigen Teilchen gleicher Energie, wird als ionisierende Strahlung bezeichnet homogenmonoenergetisch Strahlung; bestehend aus gleichartigen Teilchen unterschiedlicher Energie, - nicht monoenergetisch Strahlung; bestehend aus Partikeln verschiedener Art, - gemischt Strahlung.

Ionisierende Strahlung wird sowohl bei Korpuskularstrahlung (Alpha, Beta, Proton, Neutron) als auch bei elektromagnetischer Strahlung (Röntgen- und Gammastrahlung) beobachtet. Unter den elektromagnetischen Strahlungen gibt es auch nichtionisierende Strahlung (sichtbare, infrarote, Mikrowellen, Hochfrequenz). UV-Strahlung kann sowohl als ionisierend als auch als nicht ionisierend klassifiziert werden (siehe unten). 12,5 eV - die Grenze zwischen ionisierender und nichtionisierender EMR (entspricht der Quantenenergie, die für die Ionisation des H 2 O-Moleküls benötigt wird). Der Quantenenergiewert von 12,5 eV entspricht der Wellenlänge l ≈ 100 nm:

(c ist die Lichtgeschwindigkeit (3 10 8 m/s), h- Plancksche Konstante (6,626 10 -34 J s; 1 J = 6,24 10 18 eV).

UV-Strahlung ist elektromagnetische Strahlung im Bereich von 10 nm bis 400 nm. Der niederwellige Bereich der UV-Strahlung (10-100 nm) ist der ionisierenden Strahlung zuzuordnen.

Eines der grundlegenden Konzepte in der Strahlenforschung ist das Konzept der Strahlendosis. In Strahlungsstudien gibt es 4 Hauptarten von Dosen ionisierender Strahlung. Diese sind: 1) Expositionsdosis, 2) absorbierte Dosis, 3) Äquivalentdosis, 4) effektive Dosis.

1) Expositionsdosis ( X) ionisierende Strahlung - ein quantitatives Merkmal des Bereichs von g- und Röntgenstrahlen, basierend auf ihrer ionisierenden Wirkung in der Luft. Repräsentiert das Verhältnis der Gesamtladung von Ionen gleichen Vorzeichens dQ, gebildet unter Einwirkung elektromagnetischer ionisierender Strahlung in einem elementaren Luftvolumen (dem kleinsten als homogen empfundenen Volumen des Mediums.), zur Luftmasse dm in diesem Band: .

Die Einheit außerhalb des Systems ist das Röntgen (R). Für 1 R nehmen Sie eine solche Menge elektromagnetische Strahlung, was in 1 cm 3 entsteht atmosphärische Luft(d. h. in 0,001293 g Luft bei 0°C und einem Druck von 760 mmHg) 2,08 × 10 9 Ionenpaare. Die SI-Einheit der Expositionsdosis ist Coulomb pro Kilogramm (C/kg). Das Verhältnis zwischen diesen Einheiten ist wie folgt: 1 P = 2,58 × 10 –4 C/kg. In der Praxis war und ist eine systemfremde Einheit, das Röntgen, weit verbreitet (die Einheit im SI-System ist sehr unpraktisch). Die Verwendung der Expositionsdosis sollte ab dem 1. Januar 1990 eingestellt werden. Die Expositionsdosis ist jedoch immer noch weit verbreitet, obwohl ein allmählicher Übergang zur Verwendung anderer Arten von Dosen erfolgt - hauptsächlich in verschiedenen regulatorischen Dokumenten. In der wissenschaftlichen und populärwissenschaftlichen Literatur werden Belichtungsdosis und Röntgenstrahlen weiterhin häufig verwendet. Gegenwärtig ist die wichtigste dosimetrische Größe (da daraus durch Einführung verschiedener Koeffizienten die Konzepte zweier anderer Dosen ionisierender Strahlung abgeleitet werden), die den Grad der Strahlenexposition eines Stoffes bestimmt, die absorbierte Dosis ionisierender Strahlung.

2) absorbierte Dosis ( D) ionisierende Strahlung - das Verhältnis der durchschnittlichen Energie, die durch ionisierende Strahlung auf eine Substanz übertragen wird, die sich in einem Elementarvolumen befindet, zur Masse der Substanz in diesem Volumen: . Es ist der wichtigste dosimetrische Wert, der den Grad der Strahlenexposition bestimmt. Die Off-System-Einheit der Absorptionsdosis ist rad: 1 rad = 100 erg/g. Die Einheit im SI-System ist J / kg und hat einen speziellen Namen - grau (Gy): 1 Gy \u003d 1 J / kg. Das Verhältnis zwischen diesen Einheiten: 1 Gy = 100 rad. Es gibt auch so etwas wie absorbierte Dosis ionisierender Strahlung in einem Organ oder Gewebe(DT) ist die durchschnittlich absorbierte Dosis in einem bestimmten Organ oder Gewebe des menschlichen Körpers: ,

wo mT- die Masse eines Organs oder Gewebes, D- Energiedosis in Elementarmasse dm Organ oder Gewebe. Das Verhältnis zwischen der absorbierten Dosis und der Expositionsdosis kann auf der Grundlage der Tatsache berechnet werden, dass die Bildung eines Ionenpaars in Luft eine Energie von durchschnittlich 34 eV (1 eV = 1,6 × 10 -19 J) verbraucht. Daher wird bei einer Belichtungsdosis von 1 R, bei der 2,08 × 10 9 Ionenpaare in 1 cm 3 Luft gebildet werden, eine Energie von 2,08 × 10 9 × 34 eV = 70,7 × 10 9 eV = 70,7 × 10 verbraucht 9 × 1,6 × 10 –19 J = 1,13 × 10 –8 J.

Für 1 Gramm Luft beträgt der Energieverbrauch: 1,13 × 10 –8 J/0,001293 g = 0,87 × 10 –5 J/g = 0,87 × 10 –2 J/kg. Dieser Wert ist das sogenannte Energieäquivalent von Röntgenstrahlen in Luft. 1 Gy = 1 J/kg. Daraus folgt, dass eine Expositionsdosis von 1 R einer absorbierten Dosis in der Luft von 0,87 cGy (oder rad) entspricht. Daher ist der Übergang von der in Röntgen ausgedrückten Expositionsdosis zur in Rad (oder cGy) ausgedrückten Energiedosis in der Luft relativ einfach: D = fX, wo f\u003d 0,87 cGy / P (oder rad / P) für Luft. Der Übergang von der Expositionsdosis (dh in der Luft) zur absorbierten Dosis in Wasser oder biologischem Gewebe erfolgt nach der gleichen Formel, nur dem Umrechnungsfaktor f =0,93.

3) Konzept Äquivalente Dosis aufgrund der Tatsache eingeführt, dass unterschiedliche Arten ionisierender Strahlung selbst bei gleicher absorbierter Dosis unterschiedliche biologische Wirkungen hervorrufen. Die Wirksamkeit der biologischen Strahlungswirkung hängt von der Menge des Teilchenenergieverlusts pro Weglängeneinheit ab dE/dx, was als "linearer Energietransfer" (LET) bezeichnet wird. In mathematischen Ausdrücken wird LET bezeichnet L: .

Der LET-Wert hängt von der Dichte des Stoffes ab. Wenn wir den LET durch die Dichte des Stoffes dividieren, erhalten wir den Wert L/r, das nicht von der Dichte abhängt, ist die Bremskraft einer Substanz und wird in MeV/cm 2 × g -1 gemessen. Der LET-Wert charakterisiert die Verteilung der auf die Substanz übertragenen Energie entlang der Teilchenbahn. Wenn man den LET kennt, kann man die durchschnittliche Anzahl von Ionen bestimmen, die pro Wegeinheit des Partikels gebildet werden. Dazu muss der LET-Wert durch die Energie dividiert werden, die zur Bildung eines Ionenpaares benötigt wird ( W). Attitüde L/W- Lineare Ionisationsdichte (LID). Genauer Wert W Gewebe ist unbekannt. Für Gase Wert W beträgt etwa 34 eV. Daher gilt für Gase: LPI = LET/34 (Ionenpaar pro µm Weg). Je höher der LET-Wert, desto mehr Energie hinterlässt das Teilchen pro Wegeinheit, desto dichter verteilen sich die von ihm erzeugten Ionen entlang der Spur. Für Röntgen- und Gammastrahlung beträgt der LTI ungefähr zehn und hundert Ionenpaare pro 1-µm-Weg in Wasser. Für a-Strahlung - etwa tausend Ionenpaare.

Wenn Zellen mit ionisierender Strahlung bestrahlt werden, zeigt der Wert der absorbierten Dosis nur die durchschnittliche Energiemenge, die auf das bestrahlte System übertragen wird. Aus dem LET-Wert kann die Ionisationsdichte in Mikrovolumina einer Substanz beurteilt werden. Erzeugt ein bewegtes Teilchen erheblich voneinander entfernte Ionisationen, so ist die Wahrscheinlichkeit des Auftretens mehrerer Ionen innerhalb der Grenzen eines Makromoleküls, einer subzellulären Organelle oder einer Zelle insgesamt relativ gering. Wenn Ionisationsereignisse kontinuierlich entlang der Partikelspur folgen, kann man das Erscheinen vieler Ionen innerhalb einer subzellulären Struktur erwarten, zum Beispiel zwei Ionisationen in komplementären Regionen eines doppelsträngigen DNA-Moleküls. Die biologischen Folgen einer Schädigung (durch Ionisierung) beider DNA-Stränge sind für die Zelle viel deutlicher spürbar als die Zerstörung eines beliebigen Abschnitts einer DNA-Helix unter Beibehaltung der Integrität des komplementären Strangs. Dass. Es ist klar, dass dicht ionisierende Partikel (mit einem hohen LET) bei der Schädigung von DNA und verwandten Zellfunktionen viel effektiver sein sollten als seltene ionisierende Strahlung. An verschiedenen biologischen Objekten und an verschiedenen strahlenbiologischen Wirkungen (tödliche Strahlenwirkungen, verschiedene Langzeitwirkungen, wie z. B. Auftreten von Strahlenkatarakten und bösartigen Tumoren, Abnahme der Lebenserwartung) wurde ein Vergleich der Wirksamkeit verschiedener Strahlenarten durchgeführt ionisierende Teilchen. Die biologische Wirksamkeit verschiedener Strahlungsarten wird üblicherweise in Bezug auf Standardstrahlung verglichen - Röntgenstrahlung mit einer Grenzphotonenenergie von 200 keV.

Aus dem Verhältnis wird der Koeffizient der relativen biologischen Wirksamkeit (RBE) bestimmt

Die RBE-Werte einer bestimmten Strahlungsart können sich für verschiedene strahlenbiologische Wirkungen unterscheiden (z. B. nach dem Kriterium des Zellüberlebens - ein RBE-Wert, nach dem Kriterium der bösartigen Transformation von Zellen - andere Werte von RBE, nach dem Kriterium der Kataraktbildung - dritte RBE-Werte usw.).

Dosisäquivalent ( HT, R) für eine bestimmte Art ionisierender Strahlung R definiert als das Produkt der durchschnittlich absorbierten Dosis DT, R dieser Art von Strahlung in einem Organ oder Gewebe T für den dieser Strahlungsart entsprechenden Gewichtungsfaktor WR: . Gewichtungsfaktoren für verschiedene Strahlungsarten WR- regulierte RBE-Werte für verschiedene Arten ionisierender Strahlung, die festgelegt wurden, um die Strahlengefährdung dieser Strahlungsarten für den Menschen in Bezug auf das Auftreten von langfristigen schädlichen Wirkungen (d chronische oder kurzfristige Exposition). Gewichtungskoeffizienten: Für Photonen jeder Energie (d. H. Für Röntgen- und Gammastrahlung) wird sie gleich 1 genommen, für Elektronen jeder Energie - 1, für Neutronen mit Energien unter 10 keV - 5, von 10 keV bis 100 keV - 10, von 100 keV bis 2 MeV - 20, von 2 MeV bis 20 MeV - 10, mehr als 20 MeV - 5, für Protonen mit Energien über 2 MeV (außer Rückstoßprotonen) - 5, für Alphateilchen, Spaltfragmente und schwere Kerne - 20 .Unter Einwirkung von Mischstrahlung HT ist definiert als die Summe der Äquivalentdosen beeinflussender Strahlungsarten: . Die SI-Einheit der Äquivalentdosis ist das Sievert (Sv). Die nicht-systemische Einheit ist das Rem (das biologische Äquivalent eines Röntgens) (oder, was dasselbe ist, das Rem ist das medizinische Röntgenäquivalent). Das Verhältnis dieser Einheiten ist wie folgt: 1 Sv = 100 rem. 1 Sv ist die Äquivalentdosis jeder Art von ionisierender Strahlung, die dieselbe biologische Wirkung hervorruft wie eine absorbierte Dosis von 1 Gy Röntgen- oder Gammastrahlung. Eine Äquivalentdosis von 1 Sv entsteht bei einer durchschnittlichen absorbierten Dosis in einem Organ oder Gewebe von 1/ WR GR.

Beispielsweise entsteht für a-Strahlung eine Äquivalentdosis von 1 Sv bei einer Energiedosis von 1/20 Gy = 0,05 Gy. Der Begriff der Äquivalentdosis ist zunächst nur für den Menschen relevant. Zweitens nur in Bezug auf das Auftreten von langfristigen Nebenwirkungen, weil die angegebenen Gewichtungsfaktoren für verschiedene Strahlungsarten beziehen sich nur auf solche Effekte.

Manchmal verwenden einige Strahlenbiologen das Konzept der Äquivalentdosis für Bestrahlung und andere biologische Objekte (nicht Menschen), außerdem untersuchen sie sowohl entfernte als auch akute strahlenbiologische Wirkungen. Die Äquivalentdosis wird bestimmt durch:

Strahlenbiologen ziehen es jedoch normalerweise vor, das Konzept der Äquivalentdosis nicht in Bezug auf andere biologische Einheiten zu verwenden.

4) Effektive Dosis ( E) ionisierende Strahlung - ein Wert, der als Maß für das Risiko langfristiger Folgen einer Bestrahlung des gesamten menschlichen Körpers und seiner einzelnen Gewebe und Organe verwendet wird, wobei die Prädisposition verschiedener Gewebe und Organe für das Auftreten stochastischer Strahlungseffekte in ihnen berücksichtigt wird . Definiert als Summe der Produkte der Äquivalentdosis HT in Geweben und Organen T zu den entsprechenden Gewichtungsfaktoren für Gewebe und Organe W T:

W T sollen die unterschiedliche Prädisposition verschiedener menschlicher Organe und Gewebe für das Auftreten stochastischer Strahlungseffekte in ihnen berücksichtigen. Sie stellen den relativen Beitrag verschiedener Organe oder Gewebe zum Gesamtrisiko (Wahrscheinlichkeit) des Auftretens stochastischer Wirkungen im gesamten Körper bei gleichmäßiger Körperbestrahlung dar. Für verschiedene Organe und Gewebe werden die folgenden Werte akzeptiert W T: Keimdrüsen - 0,20; rotes Knochenmark - 0,12; Dickdarm - 0,12; Lunge - 0,12; Magen - 0,12; Blase - 0,05; Brustdrüse - 0,05; Leber - 0,05; Speiseröhre - 0,05; Schilddrüse - 0,05; Haut - 0,01; Zellen von Knochenoberflächen - 0,01; der Rest (Nebennieren, Gehirn, extrathorakale Atmungsorgane, Dünndarm, Nieren, Muskelgewebe, Bauchspeicheldrüse, Milz, Thymusdrüse, Gebärmutter) - 0,05. Die Einheiten der effektiven Dosis stimmen mit den Einheiten der Äquivalentdosis überein (im SI-System - Sievert, außersystemische Einheit - Rem). Die Einführung des Konzepts der effektiven Dosis ergibt sich aus der Notwendigkeit, das Risiko langfristiger Nebenwirkungen bei einheitlicher und unterschiedlicher ungleichmäßiger Exposition des menschlichen Körpers zu bewerten und zu vergleichen. Bei gleichmäßiger Bestrahlung des menschlichen Körpers ist die effektive Dosis gleich der Äquivalentdosis, weil in diesem Fall die Äquivalentdosis H T in jedem Gewebe und Organ ist gleich, und . Das Konzept einer effektiven Dosis kann verwendet werden: 1) nur in Bezug auf eine Person, 2) nur in Bezug auf langfristige Nebenwirkungen. Also nur in Bezug auf niedrige Dosen bei chronischer oder kurzzeitiger Exposition!!!

Verwenden Sie bei der Strahlenüberwachung (Strahlengefährdungsbeurteilung) die Konzepte der effektiven und der äquivalenten Dosis! Verwenden Sie in biologischen Experimenten den Begriff der Energiedosis (bezogen auf das bestrahlte biologische Versuchsobjekt)!

Dosisleistung- das Verhältnis der Zunahme der Dosis ionisierender Strahlung (Exposition dX absorbiert dd, gleichwertig dH, Wirksam dE) für das Zeitintervall dt zu diesem Zeitintervall. Dementsprechend: Expositionsdosisleistung = dX/dt, Energiedosisleistung = tt/dt, Äquivalentdosisleistung = dH/dt, effektive Dosisleistung = dE/dt.

Das Wort "Strahlung" wird häufiger als ionisierende Strahlung verstanden, die mit radioaktivem Zerfall verbunden ist. Gleichzeitig erfährt eine Person die Einwirkung nichtionisierender Strahlungsarten: elektromagnetische und ultraviolette Strahlung.

Die wichtigsten Strahlungsquellen sind:

• natürliche radioaktive Substanzen um und in uns - 73%;
• medizinische Verfahren (Radioskopie und andere) - 13%;
• kosmische Strahlung - 14%.

Natürlich gibt es auch technogene Verschmutzungsquellen, die durch Großunfälle entstanden sind. Dies sind die gefährlichsten Ereignisse für die Menschheit, denn wie bei einer Atomexplosion können dabei Jod (J-131), Cäsium (Cs-137) und Strontium (hauptsächlich Sr-90) freigesetzt werden. Nicht weniger gefährlich sind waffenfähiges Plutonium (Pu-241) und seine Zerfallsprodukte.

Vergessen Sie auch nicht, dass die Erdatmosphäre in den letzten 40 Jahren sehr stark durch radioaktive Produkte atomarer und atomarer Art verseucht wurde Wasserstoffbomben. Natürlich weiter dieser Moment radioaktiver Niederschlag fällt nur aufgrund von Naturkatastrophen wie Vulkanausbrüchen. Andererseits entsteht bei der Spaltung einer Kernladung zum Zeitpunkt der Explosion ein radioaktives Kohlenstoff-14-Isotop mit einer Halbwertszeit von 5.730 Jahren. Die Explosionen veränderten den Gleichgewichtsgehalt von Kohlenstoff-14 in der Atmosphäre um 2,6 %. Gegenwärtig beträgt die durchschnittliche effektive Äquivalentdosis aufgrund von Explosionsprodukten etwa 1 mrem/Jahr, was ungefähr 1 % der Dosisleistung aufgrund natürlicher Hintergrundstrahlung entspricht.

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Energie ist ein weiterer Grund für die starke Anreicherung von Radionukliden im menschlichen und tierischen Körper. Die zum Betrieb des BHKW verwendete Kohle enthält natürlich vorkommende radioaktive Elemente wie Kalium-40, Uran-238 und Thorium-232. Die Jahresdosis im Bereich der Kohle-BHKW liegt bei 0,5–5 mrem/Jahr. Kernkraftwerke zeichnen sich übrigens durch deutlich geringere Emissionen aus.

Fast alle Bewohner der Erde unterziehen sich medizinischen Eingriffen unter Verwendung von Quellen ionisierender Strahlung. Dies ist jedoch ein komplexeres Thema, auf das wir etwas später zurückkommen werden.

In welchen Einheiten wird Strahlung gemessen?

Zur Messung der Menge an Strahlungsenergie werden verschiedene Einheiten verwendet. In der Medizin ist das wichtigste Sievert - die effektive Äquivalentdosis, die der gesamte Organismus in einem Vorgang erhält. Die Höhe der Hintergrundstrahlung wird in Sievert pro Zeiteinheit gemessen. Das Becquerel ist eine Maßeinheit für die Radioaktivität von Wasser, Boden usw. pro Volumeneinheit.

Weitere Maßeinheiten finden Sie in der Tabelle.

Begriff	Einheiten		Einheitsverhältnis	Definition
	Im SI-System	Im alten System
Aktivität	Becquerel, Bq		1 Ci = 3,7 × 10 10 Bq	Anzahl radioaktiver Zerfälle pro Zeiteinheit
Dosisleistung	Sievert pro Stunde, Sv/h	Röntgen pro Stunde, R/h	1 µR/h = 0,01 µSv/h	Strahlungspegel pro Zeiteinheit
Absorbierte Dosis		Radiant, Rad	1 Rad = 0,01 Gy	Die Menge an ionisierender Strahlungsenergie, die auf ein bestimmtes Objekt übertragen wird
Effektive Dosis	Sievert, Sv		1 Rem = 0,01 Sv	Strahlendosis, unter Berücksichtigung der unterschiedlichen Strahlenempfindlichkeit der Organe

Folgen der Bestrahlung

Die Wirkung von Strahlung auf eine Person wird als Bestrahlung bezeichnet. Ihre Hauptmanifestation ist die akute Strahlenkrankheit, die verschiedene Schweregrade aufweist. Die Strahlenkrankheit kann sich manifestieren, wenn sie mit einer Dosis von 1 Sievert bestrahlt wird. Eine Dosis von 0,2 Sv erhöht das Krebsrisiko, und eine Dosis von 3 Sv bedroht das Leben der bestrahlten Person.

Die Strahlenkrankheit äußert sich in Form folgender Symptome: Kraftlosigkeit, Durchfall, Übelkeit und Erbrechen; trockener, hackender Husten; Herzerkrankungen.

Darüber hinaus verursacht Strahlung Strahlungsverbrennungen. Sehr große Dosen führen zum Absterben der Haut, bis hin zu Muskel- und Knochenschäden, die viel schlimmer behandelt werden als chemische oder thermische Verbrennungen. Neben Verbrennungen können Stoffwechselstörungen, infektiöse Komplikationen, Strahlenunfruchtbarkeit und Strahlenkatarakte auftreten.

Die Auswirkungen der Exposition können sich durch manifestieren lange Zeit Dies ist der sogenannte stochastische Effekt. Sie drückt sich darin aus, dass bei exponierten Personen die Häufigkeit bestimmter onkologischer Erkrankungen zunehmen kann. Theoretisch sind auch genetische Effekte möglich, aber selbst unter den 78.000 japanischen Kindern, die die Atombombenabwürfe auf Hiroshima und Nagasaki überlebten, stellten sie keine Zunahme der Fälle von Erbkrankheiten fest. Und das, obwohl die Wirkung der Bestrahlung stärker auf sich teilende Zellen wirkt, sodass die Bestrahlung für Kinder viel gefährlicher ist als für Erwachsene.

Kurzfristige Exposition gegenüber niedrigen Dosen, die zur Untersuchung und Behandlung bestimmter Krankheiten verwendet werden, führt zu einem interessanten Effekt namens Hormesis. Dies ist die Stimulation eines beliebigen Systems des Körpers durch äußere Einflüsse, die eine Kraft haben, die für die Manifestation schädlicher Faktoren nicht ausreicht. Dieser Effekt ermöglicht es dem Körper, Kräfte zu mobilisieren.

Statistisch gesehen kann Strahlung das onkologische Niveau erhöhen, aber es ist sehr schwierig, die direkte Wirkung der Strahlung zu identifizieren und sie von der Wirkung chemisch schädlicher Substanzen, Viren und anderer Dinge zu trennen. Es ist bekannt, dass nach der Bombardierung von Hiroshima die ersten Auswirkungen in Form einer Zunahme der Inzidenz erst nach 10 Jahren oder länger auftraten. Krebs der Schilddrüse, der Brust und bestimmter Körperteile steht in direktem Zusammenhang mit Strahlung.

Tschernobyl.in.ua

Die natürliche Hintergrundstrahlung beträgt etwa 0,1–0,2 µSv/h. Es wird angenommen, dass ein konstanter Hintergrundpegel über 1,2 μSv / h für den Menschen gefährlich ist (es muss zwischen einer sofort absorbierten Strahlendosis und einer konstanten Hintergrunddosis unterschieden werden). Ist es viel? Zum Vergleich: Die Strahlung in 20 km Entfernung vom japanischen Kernkraftwerk „Fukushima-1“ übertraf zum Zeitpunkt des Unfalls die Norm um das 1.600-fache. Der maximal gemessene Strahlungspegel in dieser Entfernung beträgt 161 µSv/h. Nach der Explosion erreichte das Strahlungsniveau mehrere tausend Mikrosievert pro Stunde.

Während eines 2–3-stündigen Flugs über einem ökologisch sauberen Gebiet wird eine Person 20–30 μSv ausgesetzt. Die gleiche Strahlendosis droht, wenn eine Person an einem Tag 10-15 Bilder mit einem modernen Röntgengerät - einem Visiographen - aufnimmt. Ein paar Stunden vor einem Kathodenstrahlmonitor oder Fernseher ergeben die gleiche Strahlungsdosis wie ein solches Bild. Die Jahresdosis durch das Rauchen einer Zigarette pro Tag beträgt 2,7 mSv. Eine Fluorographie – 0,6 mSv, eine Radiographie – 1,3 mSv, eine Fluoroskopie – 5 mSv. Strahlung von Betonwänden - bis zu 3 mSv pro Jahr.

Bei der Bestrahlung des ganzen Körpers und für die erste Gruppe kritischer Organe (Herz, Lunge, Gehirn, Bauchspeicheldrüse und andere) legen behördliche Dokumente den maximalen Dosiswert auf 50.000 μSv (5 rem) pro Jahr fest.

Akute Strahlenkrankheit entwickelt sich bei einer Einzelexpositionsdosis von 1.000.000 μSv (25.000 digitale Fluorographie, 1.000 Röntgenaufnahmen der Wirbelsäule an einem Tag). Große Dosen haben eine noch stärkere Wirkung:

• 750.000 µSv - kurzzeitig unbedeutende Veränderung der Blutzusammensetzung;
• 1.000.000 µSv - leichter Grad der Strahlenkrankheit;
• 4.500.000 µSv - schwere Strahlenkrankheit (50 % der Exponierten sterben);
• etwa 7.000.000 µSv - Tod.

Sind Röntgenstrahlen gefährlich?

Am häufigsten begegnen wir Strahlung während der medizinischen Forschung. Allerdings sind die Dosen, die wir dabei erhalten, so gering, dass wir uns davor nicht fürchten sollten. Die Bestrahlungszeit mit einem alten Röntgengerät beträgt 0,5–1,2 Sekunden. Und mit einem modernen Visiographen geht alles zehnmal schneller: in 0,05–0,3 Sekunden.

Gemäß den medizinischen Anforderungen der SanPiN 2.6.1.1192-03 sollte die Strahlendosis bei präventivmedizinischen radiologischen Eingriffen 1.000 μSv pro Jahr nicht überschreiten. Wie viel ist in Bildern? Ziemlich viel:

• 500 Visierbilder (2–3 μSv), aufgenommen mit einem Radiovisiographen;
• 100 gleiche Bilder, aber mit gutem Röntgenfilm (10–15 µSv);
• 80 digitale Orthopantomogramme (13–17 µSv);
• 40 Filmorthopantomogramme (25–30 μSv);
• 20 Computertomogramme (45–60 μSv).

Das heißt, wenn wir das ganze Jahr über jeden Tag ein Bild auf einem Visiographen machen, dazu ein paar Computertomogramme und die gleiche Anzahl von Orthopantomogrammen hinzufügen, dann werden wir auch in diesem Fall die zulässigen Dosen nicht überschreiten.

Wer sollte nicht bestrahlt werden

Es gibt jedoch Menschen, denen selbst solche Expositionen strengstens untersagt sind. Gemäß den in Russland genehmigten Standards (SanPiN 2.6.1.1192-03) darf eine Bestrahlung in Form von Röntgenstrahlen nur in der zweiten Hälfte der Schwangerschaft durchgeführt werden, außer in Fällen, in denen es um Abtreibung oder die Notwendigkeit eines Notfalls oder Notfalls geht Pflege muss gelöst werden.

Paragraph 7.18 des Dokuments lautet: „Röntgenuntersuchungen von schwangeren Frauen werden unter Verwendung aller möglichen Schutzmittel und -methoden durchgeführt, damit die vom Fötus aufgenommene Dosis 1 mSv in zwei Monaten nicht diagnostizierter Schwangerschaft nicht überschreitet. Wenn der Fötus eine Dosis von mehr als 100 mSv erhält, muss der Arzt den Patienten davor warnen mögliche Konsequenzen und empfehlen, die Schwangerschaft abzubrechen.

Junge Menschen, die in Zukunft Eltern werden, müssen vor Strahlung geschützt werden Bauchregion und Geschlechtsorgane. Röntgenstrahlung wirkt sich am negativsten auf Blutzellen und Keimzellen aus. Bei Kindern sollte im Allgemeinen der gesamte Körper abgeschirmt werden, mit Ausnahme des zu untersuchenden Bereichs, und Untersuchungen sollten nur bei Bedarf und auf Anweisung eines Arztes durchgeführt werden.

Sergey Nelyubin, Leiter der Abteilung für Röntgendiagnostik, RNCH benannt nach I.I. B. V. Petrovsky, Kandidat der medizinischen Wissenschaften, außerordentlicher Professor

So schützen Sie sich

Es gibt drei Hauptmethoden des Röntgenschutzes: Zeitschutz, Distanzschutz und Abschirmung. Das heißt, je weniger Sie sich im Wirkungsbereich von Röntgenstrahlen aufhalten und je weiter Sie von der Strahlungsquelle entfernt sind, desto geringer ist die Strahlendosis.

Obwohl die sichere Strahlendosis für ein Jahr berechnet wird, lohnt es sich dennoch nicht, mehrere Röntgenuntersuchungen am selben Tag durchzuführen, z. B. Fluorographie und. Nun, jeder Patient sollte einen Strahlenpass haben (er ist in eine Gesundheitskarte investiert): Der Radiologe gibt Informationen über die bei jeder Untersuchung erhaltene Dosis ein.

Die Radiographie betrifft vor allem die endokrinen Drüsen, die Lunge. Gleiches gilt für geringe Strahlendosen bei Unfällen und Freisetzungen von Wirkstoffen. Daher empfehlen Ärzte als vorbeugende Maßnahme Atemübungen. Sie helfen, die Lungen zu reinigen und die Reserven des Körpers zu aktivieren.

Um die inneren Prozesse des Körpers zu normalisieren und Schadstoffe zu entfernen, lohnt es sich, mehr Antioxidantien zu verwenden: Vitamine A, C, E (Rotwein, Trauben). Sauerrahm, Hüttenkäse, Milch, Körnerbrot, Kleie, roher Reis, Pflaumen sind nützlich.

Für den Fall, dass Lebensmittel Anlass zu Bedenken geben, können Sie die Empfehlungen für Einwohner der vom Unfall im Kernkraftwerk Tschernobyl betroffenen Regionen nutzen.

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Bei einer realen Exposition durch einen Unfall oder in einem kontaminierten Bereich ist einiges zu tun. Zuerst müssen Sie eine Dekontamination durchführen: Kleidung und Schuhe mit Strahlenträgern schnell und präzise entfernen, ordnungsgemäß entsorgen oder zumindest radioaktiven Staub von Ihren Sachen und umgebenden Oberflächen entfernen. Es reicht aus, den Körper und die Kleidung (getrennt) unter fließendem Wasser mit Reinigungsmitteln zu waschen.

Vor oder nach Strahlenbelastung Nahrungsergänzungsmittel und Anti-Strahlen-Medikamente. Die bekanntesten Medikamente sind reich an Jod, das hilft, effektiv damit umzugehen negative Auswirkung sein radioaktives Isotop ist in der Schilddrüse lokalisiert. Um die Ansammlung von radioaktivem Cäsium zu blockieren und Folgeschäden zu verhindern, wird „Kaliumorotat“ verwendet. Calciumpräparate deaktivieren das radioaktive Strontiumpräparat zu 90 %. Dimethylsulfid schützt nachweislich Zellstrukturen.

Übrigens kann die bekannte Aktivkohle die Wirkung von Strahlung neutralisieren. Und die Vorteile des Konsums von Wodka unmittelbar nach der Exposition sind überhaupt kein Mythos. Es hilft wirklich, in den einfachsten Fällen radioaktive Isotope aus dem Körper zu entfernen.

Nur nicht vergessen: Selbstbehandlung sollte nur durchgeführt werden, wenn eine rechtzeitige Konsultation eines Arztes nicht möglich ist und nur bei einer tatsächlichen und nicht bei einer fiktiven Exposition. Röntgendiagnostik, Fernsehen oder Fliegen im Flugzeug haben keinen Einfluss auf die Gesundheit des durchschnittlichen Erdbewohners.

Dieser Artikel widmet sich dem Thema absorbierte Strahlendosis (i-tion), ionisierende Strahlung und deren Arten. Es enthält Informationen über Diversität, Natur, Quellen, Berechnungsmethoden, Einheiten der absorbierten Strahlendosis und vieles mehr.

Das Konzept der absorbierten Strahlendosis

Die Strahlendosis ist ein Wert, der von Wissenschaften wie der Physik und der Strahlenbiologie verwendet wird, um den Grad der Wirkung ionisierender Strahlung auf das Gewebe lebender Organismen, ihre Lebensvorgänge und auch auf Substanzen zu beurteilen. Was heißt absorbierte Strahlendosis, was ist ihr Wert, die Form der Exposition und die Vielfalt der Formen? Er zeigt sich hauptsächlich in Form einer Wechselwirkung zwischen dem Medium und ionisierender Strahlung und wird als Ionisationseffekt bezeichnet.

Die Energiedosis hat ihre eigenen Methoden und Maßeinheiten, und die Komplexität und Vielfalt der unter Strahlungseinfluss ablaufenden Prozesse führt zu einer gewissen Artenvielfalt in den Formen der Energiedosis.

Ionisierende Form der Strahlung

Ionisierende Strahlung ist ein Strom verschiedener Arten von Elementarteilchen, Photonen oder Fragmenten, die durch Atomspaltung entstehen und in der Lage sind, eine Ionisation in einer Substanz zu verursachen. Ultraviolette Strahlung gehört wie die sichtbare Form von Licht nicht zu dieser Art von Strahlung, ebenso wenig wie Infrarotstrahlung und von Radiobändern emittierte Strahlung, was auf ihre geringe Energie zurückzuführen ist, die nicht ausreicht, um Atome und Moleküle zu erzeugen Ionisation im Grundzustand.

Ionisierende Strahlung, ihre Art und Quellen

Die absorbierte Dosis ionisierender Strahlung kann in verschiedenen SI-Einheiten gemessen werden und hängt von der Art der Strahlung ab. Die meisten bedeutende Arten Strahlung: Gammastrahlung, Betateilchen von Positronen und Elektronen, Neutronen, Ionen (einschließlich Alphateilchen), Röntgenstrahlen, elektromagnetische Kurzwellen (hochenergetische Photonen) und Myonen.

Die Natur von Quellen ionisierender Strahlung kann sehr unterschiedlich sein, zum Beispiel: spontan auftretender Radionuklidzerfall, thermonukleare Reaktionen, Strahlen aus dem Weltraum, künstlich erzeugte Radionuklide, Kernreaktoren, ein Elementarteilchenbeschleuniger und sogar ein Röntgengerät.

Wie wirkt ionisierende Strahlung?

Je nach Wechselwirkungsmechanismus zwischen Materie und ionisierender Strahlung kann man einen direkten Teilchenstrom geladener Art und eine indirekt wirkende Strahlung, also einen Photonen- oder Protonenstrom, einen Strom neutraler Teilchen unterscheiden. Mit dem Formationsgerät können Sie die primäre und sekundäre Form der ionisierenden Strahlung auswählen. Die absorbierte Strahlungsdosisleistung wird in Übereinstimmung mit der Art der Strahlung bestimmt, der die Substanz ausgesetzt ist. Beispielsweise beträgt die Kraft der effektiven Strahlendosis aus dem Weltraum auf der Erdoberfläche außerhalb des Schutzraums 0,036 μSv / h. Es sollte auch verstanden werden, dass die Art der Strahlungsdosismessung und ihr Indikator von der Summe einer Reihe von Faktoren abhängen, wenn man von kosmischer Strahlung spricht, sie hängt auch vom Breitengrad der geomagnetischen Spezies und der Position der elfjährigen Sonnenaktivität ab Kreislauf.

Der Energiebereich ionisierender Teilchen liegt im Bereich von Indikatoren von einigen hundert Elektronenvolt und erreicht Werte von 10 15-20 Elektronenvolt. Die Lauflänge und die Durchdringungsfähigkeit können stark variieren und von wenigen Mikrometern bis zu Tausenden oder mehr Kilometern reichen.

Einführung in die Belichtungsdosis

Als Hauptmerkmal der Wechselwirkungsform zwischen Strahlung und Medium gilt der Ionisationseffekt. Auf der Anfangszeit Die Bildung von Strahlungsdosimetrie wurde hauptsächlich untersucht und-tion, deren elektromagnetische Wellen aufgrund der Tatsache, dass sie in der Luft weit verbreitet sind, innerhalb der Grenzen zwischen Ultraviolett- und Gammastrahlung lagen. Daher diente der Luftionisationsgrad als quantitatives Strahlungsmaß für das Feld. Eine solche Maßnahme wurde zur Grundlage für die Erzeugung einer Expositionsdosis, die durch die Ionisation von Luft unter Bedingungen normalen atmosphärischen Drucks bestimmt wird, während die Luft selbst trocken sein muss.

Die absorbierte Strahlungsdosis dient als Mittel zur Bestimmung der Ionisierungsmöglichkeiten der Strahlung von Röntgen- und Gammastrahlen und zeigt die abgestrahlte Energie, die nach einer Umwandlung geworden ist kinetische Energie geladene Teilchen in einem Bruchteil der Luftmasse in der Atmosphäre.

Die Einheit der absorbierten Strahlendosis für den Expositionstyp ist Coulomb, die SI-Komponente, dividiert durch kg (C/kg). Art der nicht systemischen Maßeinheit - Röntgen (P). Ein Anhänger/kg entspricht 3876 Röntgen.

Absorbierte Menge

Die absorbierte Strahlendosis als klare Definition ist für eine Person aufgrund der Vielzahl möglicher Formen der Exposition gegenüber der einen oder anderen Strahlung gegenüber dem Gewebe von Lebewesen und sogar unbelebten Strukturen notwendig geworden. Die Erweiterung des bekannten Spektrums ionisierender Strahlungsarten zeigte, dass das Ausmaß der Beeinflussung und Auswirkung sehr unterschiedlich sein kann und nicht der üblichen Definition unterliegt. Nur eine bestimmte Menge absorbierter Strahlungsenergie ionisierender Art kann chemische und physikalische Veränderungen in Geweben und Substanzen hervorrufen, die der Strahlung ausgesetzt sind. Die Anzahl, die benötigt wird, um solche Veränderungen auszulösen, hängt von der Art der Strahlung ab. Die absorbierte Dosis von i-nia entstand genau aus diesem Grund. Tatsächlich ist dies eine Energiemenge, die von einer Materieeinheit absorbiert wurde und dem Verhältnis der absorbierten Energie vom ionisierenden Typ und der Masse des Subjekts oder Objekts entspricht, das Strahlung absorbiert.

Die Energiedosis wird mit der Einheit Gray (Gy) gemessen – ein integraler Bestandteil des C-Systems. Ein Gray ist die Menge an Dosis, die in der Lage ist, ein Joule ionisierender Strahlung auf 1 Kilogramm Masse zu übertragen. Rad ist eine nicht-systemische Maßeinheit, wertmäßig entspricht 1 Gy 100 rad.

Absorbierte Dosis in der Biologie

Die künstliche Bestrahlung von Geweben tierischen und pflanzlichen Ursprungs hat dies deutlich gezeigt verschiedene Typen Strahlung kann bei gleicher absorbierter Dosis den Körper und alle darin ablaufenden biologischen und chemischen Prozesse auf unterschiedliche Weise beeinflussen. Dies liegt an der unterschiedlichen Anzahl von Ionen, die von leichteren und schwereren Teilchen erzeugt werden. Für denselben Weg entlang des Gewebes kann ein Proton mehr Ionen erzeugen als ein Elektron. Je dichter die Teilchen infolge der Ionisierung gesammelt werden, desto stärker wird die zerstörerische Wirkung der Strahlung auf den Körper sein, unter Bedingungen der gleichen absorbierten Dosis. In Übereinstimmung mit diesem Phänomen, dem Unterschied in der Stärke der Wirkungen verschiedener Arten von Strahlung auf Gewebe, wurde die Bezeichnung der äquivalenten Strahlungsdosis verwendet. Die absorbierte Strahlung ist die vom Körper empfangene Strahlungsmenge, berechnet durch Multiplikation der absorbierten Dosis und eines speziellen Koeffizienten, der als relativer biologischer Effizienzfaktor (RBE) bezeichnet wird. Er wird aber auch oft als Qualitätsfaktor bezeichnet.

Die Einheiten der absorbierten Dosis der äquivalenten Strahlungsart werden in SI gemessen, nämlich Sievert (Sv). Ein Sv entspricht der entsprechenden Dosis einer beliebigen Strahlung, die von einem Kilogramm Gewebe biologischen Ursprungs absorbiert wird und eine Wirkung verursacht, die der Wirkung von 1 Gy photonischer Strahlung entspricht. Rem - wird als ein außerhalb des Systems gemessener Indikator der biologischen (äquivalenten) absorbierten Dosis verwendet. 1 Sv entspricht hundert Rems.

Effektive Dosisform

Die effektive Dosis ist ein Größenindikator, der als Maß für das Risiko langfristiger Auswirkungen der Exposition des Menschen auf seine einzelnen Körperteile, von Geweben bis zu Organen, verwendet wird. Dabei wird seine individuelle Strahlenempfindlichkeit berücksichtigt. Die absorbierte Strahlendosis ist gleich dem Produkt der biologischen Dosis in Körperteilen mit einem bestimmten Gewichtungsfaktor.

Unterschiedliche menschliche Gewebe und Organe haben unterschiedliche Strahlungsanfälligkeit. Bei einigen Organen ist es wahrscheinlicher als bei anderen, bei demselben Wert der absorbierten Äquivalentdosis an Krebs zu erkranken, z. B. entwickelt die Schilddrüse weniger wahrscheinlich Krebs als die Lunge. Daher verwendet eine Person den erstellten Strahlungsrisikokoeffizienten. CRC ist ein Mittel zur Bestimmung der Dosis von i-tion, die Organe oder Gewebe beeinflusst. Der Gesamtindikator für den Grad des Einflusses einer effektiven Dosis auf den Körper wird berechnet, indem die Zahl, die der biologischen Dosis entspricht, mit dem CRC eines bestimmten Organs, Gewebes multipliziert wird.

Das Konzept der Kollektivdosis

Es gibt ein Konzept der Gruppenabsorptionsdosis, die die Summe der individuellen Werte der effektiven Dosis in einer bestimmten Gruppe von Probanden über einen bestimmten Zeitraum ist. Berechnungen können für alle durchgeführt werden Siedlungen, bis hin zu Staaten oder ganzen Kontinenten. Multiplizieren Sie dazu die durchschnittliche effektive Dosis und Gesamtzahl Personen, die einer Strahlung ausgesetzt sind. Diese Energiedosis wird mit Mann-Sievert (Mann-Sv.) gemessen.

Neben den oben genannten Formen der Energiedosis gibt es noch: Verpflichtung, Schwelle, Kollektiv, Vermeidbar, Höchstzulässige, biologische Dosis Gamma-Neutronen-Strahlung, tödlich minimal.

Die Stärke der Dosis und Maßeinheiten

Der Indikator für die Intensität der Exposition ist der Ersatz einer bestimmten Dosis unter dem Einfluss einer bestimmten Strahlung für eine temporäre Messeinheit. Dieser Wert ist gekennzeichnet durch die Differenz der Dosis (äquivalent, absorbiert usw.) dividiert durch die Zeiteinheit. Es gibt viele kundenspezifische Einheiten.

Die absorbierte Strahlungsdosis wird durch eine Formel bestimmt, die für eine bestimmte Strahlung und die Art der absorbierten Strahlungsmenge (biologisch, absorbiert, Exposition usw.) geeignet ist. Es gibt viele Möglichkeiten, sie zu berechnen, basierend auf verschiedenen mathematischen Prinzipien, und es werden verschiedene Maßeinheiten verwendet. Beispiele für Maßeinheiten sind:

1. Integrale Ansicht - graues Kilogramm in SI, außerhalb des Systems wird in Radgramm gemessen.
2. Die Äquivalentform ist im SI Sievert, außerhalb des Systems wird sie in rem gemessen.
3. Expositionstyp - Anhänger-Kilogramm in SI, außerhalb des Systems wird gemessen - in Röntgen.

Es gibt andere Maßeinheiten, die anderen Formen der absorbierten Strahlungsdosis entsprechen.

Schlussfolgerungen

Aus der Analyse dieser Artikel können wir schließen, dass es viele Arten gibt, sowohl der ionisierenden Strahlung selbst als auch der Formen ihrer Wirkung auf Substanzen der belebten und unbelebten Natur. Alle werden in der Regel im SI-Einheitensystem gemessen, und jeder Typ entspricht einer bestimmten System- und Nicht-System-Messeinheit. Ihre Quelle kann die unterschiedlichsten sein, sowohl natürlich als auch künstlich, und die Strahlung selbst spielt eine wichtige biologische Rolle.