VYBRANÉ DOSIMETRICKÉ VELIČINY A VZTAHY MEZI NIMI

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "VYBRANÉ DOSIMETRICKÉ VELIČINY A VZTAHY MEZI NIMI"

Kristina Novotná
před 4 lety
Počet zobrazení:

1 VYBRANÉ DOSIMETRICKÉ VELIČINY A VZTAHY MEZI NIMI Přehled dosimrických veličin: Daniel KULA (verze 1.0), 1. Aktivita: Definice veličiny: Poč radioaktivních přeměn v radioaktivním materiálu, vztažený na jednotku času. dnsp A = [Bq; --, s ], (1) dt kde dn je poč samovolných přeměn v radioaktivním materiálu, k nimž dojde během sp časového intervalu dt. Jednotka SI: 1 Bq (Becquerel), [1 Bq = 1 s ] Starší mimosoustavová jednotka: 1 Ci (Curie), [1Ci = 3,7 10 s = 3,7 10 Bq ] Definice mimosoustavové jednotky: Aktivita jeden Ci je aktivitou jednoho gramu 6 izotopu Ra Měrná aktivita: Definice veličiny: Aktivita vztažená na jednotku hmotnosti radioaktivního materiálu. A a = [ Bq. kg ; Bq,, () m kde A je aktivita zkoumaného vzorku radioaktivního materiálu a m je hmotnost tohoto vzorku. Podobně lze definovat i aktivitu objemovou, plošnou a lineární s příslušnými 3 jednotkami Bq. m, Bq. m, respektive Bq. m. 1 Jednotka SI: 1 Bq/kg [1 Bq. kg = 1 s Starší mimosoustavová jednotka: 1 Ci/kg [1 Ci. kg = 3,7 10 s kg = 3,7 10 Bq.. Fluence (tok) částic: Definice veličiny: Poč částic dn, emitovaných v důstedku rozpadu radioaktivního materiálu, které vstoupí do koule o ploše hlavního řezu da, Jednotka SI: 1 / m dn Φ = [ m ; --, m ]. (3) da.1. Hustota toku částic: Definice veličiny: Poč částic dn, emitovaných v důstedku rozpadu radioaktivního materiálu, které vstoupí do koule o ploše hlavního řezu da, za jednotku času dt, Jednotka SI: 1 / m s dn ϕ = [ m s ; --, m, s]. (4) da dt

2 3 Častěji užívané jednotky: 1 / cm min [1 cm min = 6 10 m s ] 1 / cm 4 s [1 cm s = 10 m s 1 ] 3. Fluence (tok) energie: Definice veličiny: Souč energií (mimo klidových energií) N všech N částic, emitovaných v důstedku rozpadu radioaktivního materiálu, které vstoupí do koule o ploše hlavního řezu da, Jednotka SI: 1 J / m Ψ = N [ ; J, J. m m ]. (5) da 3.1. Hustota toku energie: Definice veličiny: Souč energií (mimo klidových energií) N všech N částic, emitovaných v důstedku rozpadu radioaktivního materiálu, které vstoupí do koule o ploše hlavního řezu da, za jednotku času dt, Jednotka SI: 1 J / m s ψ = N [J. m ; J,, s]. (6) da dt s m 4. Dávka: Definice veličiny: Střední energie sdělená ionizujícím zářením látce v objemovém elementu o hmotnosti D = [Gy ; J,. (7) Jednotka SI: 1 Gy (Gray) [1 Gy = 1 J. Starší jednotka CGS: 1 rad [1 rad = 1 erg. g = 0,01Gy = 0,01 J. 4.1 Dávkový příkon: Definice veličiny: Přírůstek střední energie sdělené ionizujícím zářením látce v objemovém elementu o hmotnosti, za jednotku času dt, Jednotka SI: 1 Gy/s [1. Gy s = 1W. Častěji užívaná jednotka: 1 Gy/h [1 Gy. h = 3600 W. D & = dt [ Gy. s ; J, kg, s]. (8) 1 1 Starší jednotka CGS: 1 rad/h [1 rad. h = 1. h erg g = 0,01Gy. h = 36W. 5. KERMA: Definice veličiny: Souč počátečních kinických energií všech nabitých částic uvolněných nepřímo ionizujícím zářením v látce v objemovém elementu o hmotnosti,

3 Jednotka SI: 1 J/kg KERMA... Kinic Energy Released in MAterial. K K = [ J. kg ; J,. (9) 6. Expozice: Definice veličiny: Absolutní hodnota celkového náboje všech iontů jednoho znaménka dq, vytvořených ve vzduchu při úplném zabrzdění všech elektronů, které jsou uvolněny z vazeb v objemovém elementu vzduchu o hmotnosti, prostřednictvím interakce s fotony nepřímo ionizujícího záření, dq X = [ C. kg ; C,. (10) Jednotka SI: 1 C/kg 4 Starší jednotka CGS: 1 R (Roentgen) [1 R =,58 10 C. Definice jednotky CGS: Expozice jeden R odpovídá množství náboje jednoho znaménka o velikosti jedné elektrostatické jednotky (0,336 nc), které je vytvořeno v objemu 3 vzduchu 1 cm (m = 0,00193 g), při normálním tlaku a teplotě (p = 101,3 kpa; T = 73,15 K), úplným zabrzděním elektronů uvolněných fotony ionizujícího záření. 6.1 Příkon Expozice: Definice veličiny: Přírůstek expozice za jednotku času dt. dq X & = dt [ A. kg ; C, kg, s]. (11) Jednotka SI: 1 A/kg Starší jednotka CGS: 1 R/h [1 R. h = Rs = 0,99 A. 7. Dávkový Ekvivalent: Definice veličiny: Ekvivalentní dávka ve sledovaném bodě ve tkáni, redukovaná z hlediska radiační hygieny jakostním faktorem Q, popřípadě dalšími modifikujícími faktory, jejichž součin se označuje N, která vystihuje účinky ionizujícího záření na biologické organismy, Jednotka SI: 1 Sv (Siert) [1 Sv = 1 J. kg Starší jednotka CGS: 1 rem [1 rem = 0,01 Sv = 0,01 H = DQN. (1) ], pro dávku meřenou v Gy. J. kg 7.1 Příkon dávkového ekvivalentu: Definice veličiny: Přírůstek dávkového ekvivalentu za jednotku času dt. ], pro dávku měřenou v rad. H & = DQN & (13) Jednotka SI: 1 Sv/s [1. Sv s = 1W.

4 Častěji užívaná jednotka: 1 Sv/h [1 Sv. h = 3600 W. Starší jednotka CGS: 1 rem/h [1 rem. h = 0,01 Sv. h ] Součin modifikujících faktorů N=1 pro zdroje ozáření nalézající se vně organismu, pro zdroje uvnitř organismu (radioaktivní materiál v plicích, trávicím traktu,v krním řečišti či deponovaný v kostech) se může od jednotky lišit. Jakostní faktor Q se vztahuje k lineární mikroskopické distribuci absorbované energie ionizujícího záření. Jeho přibližné hodnoty pro různé druhy primárního ionizujícího záření jsou uvedeny v tabulce. Primární záření Q RTG záření (paprsky X) 1 záření Gama 1 záření Ba (elektrony) 1 volné neutrony 10 jednoduše nabité ionty 10 částice Alfa 0 vícenásobně nabité ionty 0 Vztah dávky a expozice: Při splnění poínky rovnováhy nabitých částic platí mezi expozicí a dávkou ve vzduchu následující vztah: Dv = EIv X [ J. kg ; J. C, C., (14) kde střední ionizační energie pro vytvoření páru elektron - kladný iont ve vzduchu E v = 78%. 34,6 + 1%. 31,8 + 1%. 30,1 = 34 ev. Pro expozici a dávku ve vzduchu tedy platí: 1 C. kg = 34 Gy, 1 R = 8,76 mgy = 0,876 rad. Dávka ve tkáni µ = [ J. kg ; --, --, J., (15) D t Dv µ kde µ reprezentuje hmotnostní součinitel absorbce energie ve tkáni, respektive ve vzduchu. V prvním přiblížení lze uvažovat µ > µ, avšak µ µ, tudíž lze pro dávku ve tkáni přibližně uvažovat: 1 R = 10 mgy = 1 rad. Určení aktivity z expozičního příkonu: Aktivitu quasibodového zdroje záření gama, lze určit z expozičního příkonu měřeného ve vzdálenosti r od tohoto zdroje, pomocí ionizační komory či GM počítače, dle následujícího vztahu:

5 r A = KX& 1 1 [Bq; m,. Bq Am kg,--, A., (16) Γ kde Γ je expoziční konstanta měřeného radionuklidu pro záření gama ( pro 60 Co je Γ =, Bq A m kg, pro I je Γ = 1 10 A. m kg Bq ) a K je opravný koeficient zahrnující absorbci záření ve vzduchu mezi zářičem a dektorem. Pro malé vzdálenosti mezi zdrojem a dektorem lze položit K=1. Měření aktivity bodového zdroje záření: Aktivitu izotropního bodového zdroje záření, u něhož jeden rozpad radioaktivního nuklidu emituje právě jednu částici, lze určit z následujícího vztahu. 4π A = N t [Bq; s, sr] (17) Ω kde N t je poč částic prošlých kruhovým okénkem (clonou) dektoru za jednotku času a prostorový úhel Ω = π 1 1 d r, (18) kde d je průměr kruhového okénka dektoru (clony) a r je vzdálenost mezi zářičem a okénkem dektoru (clonou). Je-li dektor částic cejchován v jednotkách hustoty toku částicϕ, pak pro kruhovou clonu dektoru platí π d Nt = ϕ Sef = ϕ η [ s ; m s, --, m], (19) 4 kde S je efektivní plocha dektoru, respektive η je faktor ústí dektoru ( η 1). ef V praktických poínkách je třeba vztah (17) násobit opravnými koeficienty respektujícími účinnost dektoru, absorbci záření mezi zdrojem a dektorem, vliv mrtvé doby dektoru, samoabsorbci ve zdroji záření, odraz a rozptyl záření, c. Změna aktivity radioaktivního zdroje v čase Rychlost samovolných přeměn ve vzorku radioaktivního materiálu, tj. rychlost úbytku atomů radioaktivního nuklidu je v každém okamžiku úměrná okamžitému počtu atomů radioaktivního nuklidu ve vzorku. Pro aktivitu vzorku tedy platí A( t) = A(0) e λt [Bq; Bq, s, s], (0) kde A(0) je aktivita na počátku měřeného časového intervalu a přeměnová konstanta ln 0,693 λ = = [ s ; s], (1) T T 60 kde T je poločas rozpadu radionuklidu ve vzorku. Například pro Co T = 5,6 roků, pro pro Sr T = 8,1 roků, pro I = 8,05 dne, pro 14 T C T = 5730 roků, pro Rn T = 3,8 dne, pro 41 = 458 roků, pro Am T U T = 4, 5 10 roků, pro Ra T = 160 roků.

Podobné dokumenty

Rozměr a složení atomových jader

Rozměr a složení atomových jader Poloměr atomového jádra: R=R 0 A1 /3 R0 = 1,2 x 10 15 m Cesta do hlubin hmoty Složení atomových jader: protony + neutrony = nukleony mp = 1,672622.10 27 kg mn = 1,6749272.10