Значение ДОЗА (В ФИЗИКЕ) в Большой советской энциклопедии, БСЭ

ДОЗА (В ФИЗИКЕ)

ионизирующего излучения, энергия ионизирующего излучения , поглощённая в единице массы облучаемого вещества. В этом смысле Д. излучения называется также поглощённой Д. ( Dп ). Поглощённая энергия расходуется на нагрев вещества, а также на его химические и физические превращения. Величина Д. зависит от вида излучения (рентгеновское излучение, поток нейтронов и т.п.), энергии его частиц, плотности их потока и состава облучаемого вещества. При прочих равных условиях Д. тем больше, чем больше время облучения. Т. о., Д. накапливается со временем. Д., отнесённая к единице времени, называется мощностью Д.

Зависимость величины Д. от энергии частиц, плотности их потока и состава облучаемого вещества различна для разных видов излучения. Например, для рентгеновского и g-излучений Д. зависит от атомного номера Z элементов, входящих в состав вещества; характер этой зависимости определяется энергией фотонов hv ( h - Планка постоянная , v - частота электромагнитных колебаний). Для этих видов излучений Д. в тяжёлых веществах больше, чем в лёгких (при одинаковых условиях облучения; см. Гамма-излучение , Рентгеновские лучи ). Нейтроны взаимодействуют с ядрами атомов. Характер этого взаимодействия существенно зависит от энергии нейтронов. Если происходят упругие соударения нейтронов с ядрами, то средняя величина энергии, переданной ядру в одном акте взаимодействия, оказывается большей для лёгких ядер (см. Замедление нейтронов ). В этом случае (при одинаковых условиях облучения) поглощённая Д. в лёгком веществе будет выше, чем в тяжёлом. Др. виды ионизирующих излучений имеют свои особенности взаимодействия с веществом, которые определяют зависимость Д. от энергии излучения и состава вещества. Поглощённая Д. в системе единиц СИ измеряется в дж/кг . Широко распространена внесистемная единица рад : 1 рад 10-2 дж/кг 100 эрг/г . Мощность дозы измеряется в рад/сек , рад/ч и т.п.

Кроме поглощённой Д., существуют понятия экспозиционной и эквивалентной Д. Экспозиционная Д. - мера ионизации воздуха под действием рентгеновского и g-излучений - измеряется количеством образованных зарядов. Единицей экспозиционной Д. в системе СИ является к/кг . Экспозиционная Д. в 1 к/кг означает, что суммарный заряд всех ионов одного знака, образованных в 1 кг воздуха, равен одному кулону . Широко распространена внесистемная единица экспозиционной Д. - рентген : 1 р 2,57976×10-4 к/кг , что соответствует образованию 2,08 ×109 пар ионов в 1 см3 воздуха (при О|С и 760 мм рт . ст .). На создание такого количества ионов необходимо затратить энергию, равную 0,114 эрг/см3 или 88 эрг/г . Т. о., 88 эрг/г есть энергетический эквивалент рентгена. По величине экспозиционной Д. можно рассчитать поглощённую Д. рентгеновского и g-излучений в любом веществе. Для этого необходимо знать состав вещества и энергию фотонов излучения.

При облучении живых организмов, в частности человека, возникают биологические эффекты, величина которых определяет степень радиационной опасности. Для данного вида излучения наблюдаемые радиационные эффекты во многих случаях пропорциональны поглощённой энергии. Однако при одной и той же поглощённой Д. в тканях организма биологический эффект оказывается различным для разных видов излучения. Следовательно, знание величины поглощённой Д. оказывается недостаточным для оценки степени радиационной опасности. Принято сравнивать биологические эффекты, вызываемые любыми ионизирующими излучениями, с биологическими эффектами, вызываемыми рентгеновским и g-излучениями. Коэффициент, показывающий во сколько раз радиационная опасность для данного вида излучения выше, чем радиационная опасность для рентгеновского излучения при одинаковой поглощённой Д. в тканях организма, называется коэффициентом качества К . В радиобиологических исследованиях для сравнения радиационных эффектов пользуются понятием относительной биологической эффективности . Для рентгеновского и g-излучений К 1 . Для всех др. ионизирующих излучений коэффициент качества устанавливается на основании радиобиологических данных. Коэффициент качества может быть разным для различных энергий одного и того же вида излучения. Например, для тепловых нейтронов К 3 , для нейтронов с энергией 0,5 Мэв К 10, а для нейтронов с энергией 5,0 Мэв К 7 . Эквивалентная доза Dэ определяется как произведение поглощённой Dn на коэффициент качества излучения К ; Dэ DnК . Коэффициент К является безразмерной величиной, и эквивалентная Д. может измеряться в тех же единицах, что и поглощённая. Однако существует специальная единица эквивалентной Д. - бэр . Эквивалентная Д. в 1 бэр численно равна поглощённой Д. в 1 рад , умноженной на коэффициент качества К .

Т. о., одинаковой величине эквивалентной Д. соответствует одинаковая радиационная опасность, которой подвергается человек при воздействии на него любого вида излучения. Естественные источники ионизирующего излучения (космические лучи, естественная радиоактивность почвы, воды, воздуха, а также радиоактивность, содержащаяся в теле человека) создают в среднем мощность эквивалентной Д. 125 мбэр в год. Эквивалентная Д. в 400-500 бэр , полученная за короткое время при облучении всего организма, может привести к смертельному исходу (без специальных мер лечения). Однако такая же эквивалентная Д., полученная человеком равномерно в течение всей его жизни, не приводит к видимым изменениям его состояния. Эквивалентная Д. в 5 бэр в год считается предельно допустимой дозой (ПДД) при профессиональном облучении.

Минимальная Д. g-излучения, вызывающая подавление способности к размножению некоторых клеток после однократного облучения, составляет 5 бэр . При длительных ежедневных воздействиях Д. в 0,02-0,05 бэр наблюдаются начальные изменения крови, а Д. в 0,11 бэр - образование опухолей. Об отдалённых последствиях облучения судят по увеличению частоты мутаций у потомков. Д., удваивающая частоту спонтанных мутаций у человека, вероятно, не превышает 100 бэр на поколение. При местном облучении, например с целью лечения злокачественных опухолей, применяют (при соблюдении защиты всего организма) высокие Д. (6000-10000 бэр за 3-4 недели) рентгеновских или g-лучей (см. Лучевая терапия ).

В радиобиологии различают следующие Д., приводящие к гибели животных в ранние и поздние сроки. Д., вызывающая гибель 50% животных за 30 дней (летальная доза - ЛД30/50), составляет при однократном одностороннем рентгеновском или g-облучениях для морской свинки 300 бэр , для кролика 1000 бэр . Минимальная абсолютно летальная доза (МАЛД) для человека при общем g-облучении равна ~ 600 бэр . С увеличением Д. продолжительность жизни животных сокращается, пока она не достигает 2,8-3,5 сут , дальнейшее увеличение Д. не меняет этого срока. Лишь Д. выше 10000-20000 бэр сокращают продолжительность жизни до 1 сут , а при последующем облучении - до нескольких часов. При Д. в 15000-25000 бэр отмечаются случаи 'смерти под лучом'. Каждому диапазону Д. соответствует определённая форма лучевого поражения. Ряд беспозвоночных животных, растений и микроорганизмов обладает значительно более низкой чувствительностью (см. также Биологическое действие ионизирующих излучений ).

Измерение Д. излучения с целью предсказания радиационного эффекта осуществляют дозиметрами (см. Дозиметрические приборы ).

Лит.: ГОСТ 8848-63. Единицы радиоактивности и ионизирующих излучений, М., 1964; ГОСТ 12631-67. Коэффициент качества ионизирующих излучений, М., 1967; Иванов В. И., Курс дозиметрии, 2 изд., М., 1970; Голубев Б. П., Дозиметрия и защита от ионизирующих излучений, 2 изд., М., 1971.

В. И. Иванов, Н. Г. Даренская.

Большая советская энциклопедия, БСЭ. 2012