Doza absorbită

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare

Doza absorbită D este o cantitate fizică definită ca cantitatea de energie absorbită de un mediu după expunerea la radiații pe unitate de masă :

Doza absorbită este măsurată în gri (simbol Gy) în sistemul internațional , unde 1 Gy reprezintă 1 J de radiație absorbită de 1 kg de masă. Înainte de introducerea griului, rad a fost folosit ca unitate de măsură (1 Gy = 100 rad). Doza absorbită este o cantitate extinsă care nu este legată direct de daunele biologice cauzate unui organism sau unui țesut organic . De fapt, aceeași cantitate de energie absorbită de un organism produce daune biologice diferite în funcție de tipul de radiație la care a fost expus. 1 Gy din cauza razelor alfa este de aproximativ 20 de ori mai dăunător decât 1 Gy din cauza razelor gamma . O cantitate fizică mai relevantă pentru măsurarea daunelor biologice și a efectelor asupra unui organism sau a unui țesut organic este doza echivalentă . Pentru o radiație eterogenă, energia eliberată este suma câmpurilor de radiații ale fiecărei componente, înmulțită cu energia medie care este eliberată de fiecare particulă care o compune la interacțiune, la rândul său, este o fracțiune din propria energie E i , corespunzătoare secțiunea transversală de absorbție a masei, [1] , prin urmare, doza absorbită este explicită:

,

care în formă integrală devine, dacă radiația are o distribuție a energiei între E min și E max :

,

prin urmare, doza eliberată de un anumit nivel de energie este:

.

Prin urmare, putem rescrie doza ca:

,

unde f i este fracțiunea câmpului de radiație al componentei a i-a pe câmpul total C. Este de multe ori interesant să ne referim la rata dozei absorbite care corespunde:

,

unde P este puterea totală absorbită de fascicul. Rata este măsurată în sistemul internațional în Gy / s și este de obicei mică în această unitate pentru care se folosesc de fapt submultipli: μGy / s sau Gy / Y (anual) care evident nu se încadrează în sistemul internațional.

Sursa punctului izotrop

O sursă punctuală la o distanță r de corp (fizic o sursă reală destul de îndepărtată) care generează un flux izotrop N în spațiu neatenat de mediu, prin teorema lui Gauss generează un câmp:

,

a cărei primă derivată este:

,

unde este este activitatea sursei: Prin urmare, în general rata dozei primite fără atenuare este:

,

Constanta de doză Γ a unui radioizotop este acum definită ca valoare , și în cazul mai general în care există o grosime x a unui atenuator cu secțiune de atenuare totală (secțiune de absorbție + secțiune de deviere) Σ între sursă și observator și factorul de geometrie B , legea devine:

.

Constantele caracteristice ale unor radioizotopi frecvenți sunt prezentate în tabel:

Radioizotop Z LA Γ ( eV m 2 / kg )
Antimoniu -122 51 137 98,4
Cesiu -137 55 122 136
Crom -51 24 51 65.4
Cobalt-60 27 60 542
Aur -198 79 198 94.3
Iod -125 53 125 28.7
Iod-131 53 131 90.2
Iridium -192 77 192 197
Mercur -203 80 203 53.3
Potasiu -42 19 42 81,9
Radio -226 88 226 339
Sodiu -22 11 22 493
Sodiu -24 11 24 755
Zinc -65 30 65 111

Sursă internă

Rata dozei absorbite de un corp care conține izotopi radioactivi în interiorul său este proporțională cu activitatea sa, deoarece distanța d a sursei este zero:

,

se definește pe sine ca energie eficientă specifică (SEE), care este mai mare pentru radiațiile materiale decât pentru radiațiile nemateriale și, din moment ce activitatea este distribuită în mod uniform, se poate trece la activitatea de masă:

Având în vedere legea descompunerii , într-un corp generic rata dozei tinde să scadă exponențial în timp:

,

unde este este timpul de înjumătățire al izotopului pentru corpuri inerte. În cazul unui țesut biologic, scăderea activității poate fi accelerată prin excreția izotopului, care este, de asemenea, exponențială negativă în ceea ce privește concentrația (activitatea) cu timpul de înjumătățire biologică. , deci de fapt în loc de este suficient să se introducă un timp de înjumătățire efectiv scăzut . Introducând astfel doza inițială [2] :

,

este posibil să se evalueze doza acumulată în momentul t:

,

și, prin urmare, doza comisă de la început merită de fapt:

,

Sursă izotropă infinită

Pe de altă parte, în cazul în care fluxul este întotdeauna izotrop, dar extern corpului (adică corpul este înconjurat de un mediu radioactiv), ne putem referi la cazul anterior, corectându-l prin considerarea că acum iradierea va provin doar din exterior spre interior (prin urmare fluxul va fi redus la jumătate) și introducerea raportului dintre coeficienții de absorbție c ai corpului față de mediu,

,

unde în realitate doza scade odată cu adâncimea x din corp, datorită atenuării radiației care are o geometrie bună:

,

se definește pe sine ca factor de conversie a dozei (DCF). În cazul în care corpul uman este de fapt tratată ca prima x = 70 μ m de piele ca și insensibil, astfel încât doza absorbită este atenuat în mod eficient printr - un factor:

Notă

  1. ^ unde (Σ a ) i este secțiunea transversală de absorbție macroscopică și ρ densitatea țintă
  2. ^ este de fapt rata dozei inițiale, dar nu există nicio ambiguitate de atunci

Bibliografie

  • C. Polvani, Elemente de protecție împotriva radiațiilor , ediția II, Roma, Ediții ENEA, 1993, ISBN 978-88-8286-234-3 .

Elemente conexe

Controlul autorității GND ( DE ) 4353923-3