Szmidt Michał Politechnika Warszawska

gr. 2.2 wydział SiMR

zespół nr 6

Dawka ekspozycyjna jest specyficzną wielkością dozy metryczną wprowadzoną dla promieniowania elektromagnetycznego tj. promieniowania gamma lub X. Definicja dawki ekspozycyjnej opiera się na względnie łatwym pomiarze jonizacji powietrza i dlatego większość przyrządów dozy metrycznych wyskalowana jest właśnie w jednostkach dawki ekspozycyjnej. Dawka ekspozycyjna jest równa sumie ładunków Q jednakowego znaku uwolnionych przez promieniowanie elektromagnetyczne w jednostce masy powietrza. Należy podkreślić, że ładunek Q zawiera ładunki wszystkich jonów jednakowego znaku, powstałych w wyniku całkowitego wyhamowania elektronów w powietrzu, niezależnie od miejsca powstania jonów, przy czym rozpatrujemy tylko elektrony powstałe w rozpatrywanej jednostce masy powietrza.

Dawka pochłonięta. Ponieważ jednostki dawki ekspozycyjnej zostały zdefiniowane tylko dla promieniowania X i gamma, aby usunąć to ograniczenie wprowadzono pojęcie dawki pochłoniętej, będącej miarą energii pochłoniętej przez jednostkę masy napromieniowanej substancji. Jednostką dawki pochłoniętej w układzie SI jest grej [Gy], przy czym: 1Gy = 1 J/kg. Jednostką pozaukładową jest rad (radiation absorbed dose): 1rad = 10^-2 J/kg. Ponieważ do wytworzenia jednej pary jonów (różnego znaku) w powietrzu potrzeba około 34 eV = 5,44•10^-17J można łatwo obliczyć, że

1 rad odpowiada 0,87R.

Równoważnik dawki w przypadku napromieniowania żywych organizmów informacja o wielkości pochłoniętej przez materię energii okazuje się niewystarczająca. Ważne jest jeszcze od jakiego rodzaju promieniowania ta energia pochodzi. Największe szkody w komórkach organizmu żywego, jak wspomniano wcześniej, wyrządza promieniowanie o dużej zdolności jonizującej. Cząstki cięższe powodują większe szkody biologiczne w napromieniowanym organizmie. W oparciu o te przesłanki przypisano poszczególnym rodzajom promieniowania tzw. współczynniki jakości Q (Tabela 1) i wprowadzono wielkość zwaną równoważnikiem dawki H, która opisuje ilościowo biologiczne skutki promieniowania. Równoważnika dawki odnosi się do pojedynczego narządu lub tkanki i jest równy iloczynowi dawki pochodnej D i odpowiedniego współczynnika jakości: H = D • Q . jednostka równoważnika dawki w układzie SI jest sivert (Sv): 1 Sv = 1 J/kg.

Tabela 1: Wartość współczynników jakości Q:

Rodzaj promieniowania	Q
Rentgenowskie, γ, β o energii > 30 keV	1
α, neutrony, protony, ciężkie jony	25
Neutrony termiczne	4,5

Efektywny równoważnik dawki. Poszczególne narządy i tkanki ciała człowieka, ze względu na różną czułość w różny sposób reagują na napromieniowanie tą samą dawką danego promieniowania. Współczynniki wagowe narządu w_T uwzględniające różną czułość poszczególnych organów podane są w tabeli 2. Efektywny równoważnik dawki H_E odnosi się do całego ciała lub kilku narządów i jest równy sumie iloczynów równoważników dawki w poszczególnych organach H_T i odpowiednich współczynników wagowych. Jednostką efektywnego równoważnika dawki jest 1 Sv.

Tabela 2: Wartość współczynników:

Wagowych tkanek i narządów w_T

Tkanka lub narząd	wT
Gonady	0,25
Gruczoły piersiowe	0,15
Czerwony szpik kostny	0,12
Płuca	0,12
Tarczyca	0,03
Powierzchnie kości	0,03
Reszta	0,30

Dawki graniczne według obecnie przyjmowanych hipotez twierdzi się, że prawdopodobieństwo wystąpienia zmian w tkankach organizmów żywych jest wprost proporcjonalne do otrzymanej dawki. Nie ma zatem progu poniżej którego otrzymane dawki byłyby z pewnością nieszkodliwe. Z punktu widzenia biologicznego nie ma więc dawki dopuszczalnej. Praktyka wymaga jednak ustalenia pewnych granic napromieniowania organizmu, które można akceptować ze względu na nieznaczne ryzyko zagrożenia zdrowia. Granice te przyjęto nazywać dawkami granicznymi, a każdą wartość niższą określa się jako wartość dopuszczalną. W tabeli 4 podane są roczne dawki graniczne przyjęte w Polsce. Obejmują one zarówno napromieniowanie zewnętrzne jak i wewnętrzne, a w ich skład nie wchodzą dawki otrzymywane przy wykonaniu zabiegów medycznych oraz dawki od tła naturalnego.

Tabela 3: Roczne dawki graniczne:

Kategoria osób narażonych na działanie promieniowania jonizującego	Równoważnik dawki H [mSv]		Efektywny równoważnik dawki HE [mSv]
		Oczy	Inne tkanki lub narządy
Narażenie zawodowe	150	500	50
Narażenie ludności	15	50	1

Tabela 4: Zasięg cząstek β w zależności od ich energii maksymalnej:

Emaxβ [MeV]	Al. [mm]	Woda [mm]	Powietrze [mm]
0,5	0,6	1,9	120
0,8	1,15	3,6	230
1	1,5	4,8	310
10	19	61	3900

Tabela 5 Grubość w centymetrach warstw (lewa tabela) żelaza (ρ=7,9 g/cm³), (prawa tabela) ołowiu (ρ=11,3 g/ cm³) dla różnych krotności osłabienia k promieniowania γ.

k	Eγ=0,5MeV	Eγ= 1 MeV	Eγ=1,5 MeV		Eγ=0,5MeV	Eγ= 1 MeV	Eγ=1,5 MeV
2	2,5	3,3	3,6			0,5	1,3	1,7
5	4,8	6,4	7,4		1,1	2,8	3,8
10	6,3	8,5	10		1,6	3,8	5,1

-wzór na wartość dawki pochłoniętej

-wzór na ilość jąder w preparacie

-wzór na aktywność

-wzór na energię kwantową

Gdzie:

Γ_r - parametr charakterystyczny dla danego izotopu tzw. stała ekspozycyjna,

A - aktywność źródła,

t - czas narażenia na działanie promieniowania,

k - krotność osłabienia promieniowania przez zastosowaną osłonę

T - okres

H - stała Plancka

λ - dł. fali

1

2

---