Величины и единицы в дозиметрии НПП Доза www

Величины и единицы в дозиметрии НПП «Доза» www. doza. ru info@doza. ru

Величины В дозиметрии применяются величины : Нормируемые, такие как эффективная доза, эквивалентная доза в органе или ткани Физические: такие как активность, флюенс, плотность потока, поглощенная доза и т. д. Операционные: физические величины измеряемые в стандартных условиях так, чтобы с одной стороны они характеризуют полностью поле излучения, с другой стороны результат измерения можно было сравнивать с нормируемыми величинами (дозовыми пределами)

Соотношение дозиметрических величин.

Дозиметрические физические величины Керма (Kinetic Energy Released per unit Mass) = Кинетическая энергия выделенная (выделенная = поглощенная) на единицу / массы: K= d. Etr dm где d. Etr сумма начальных кинетических энергии всех заряженных частиц высвобожденных незаряженными частицами в массе dm. Единица кермы Дж кг -1 или Гр Керма относится только к незаряженным частицам (фотоны, нейтроны)

Дозиметрические физические величины-Экспозиционная доза Х = d. Q/dm где d. Q суммарный заряд всех ионов одного знака, созданных в воздухе при полном торможении электронов и позитронов, высвобожденных фотонным излучением в массе воздуха dm. Единица измерения Кл/кг (Рентген = 2, 58 10 -4 Кл/кг)

Экспозиционная доза определена и измеряется только для условия электронного равновесия (электронное равновесие для данного объема существует тогда, когда для каждой заряженной частицы, уходящей из данного объема, существует такая же заряженная частица, входящая в этот объем). Для фотонов с энергиями выше 3 Мэ. В пробег вторичных электронов становится значимым по сравнению с длинами ослабления фотонов и электронное равновесие нарушается. Таким образом экспозиционная доза определяется только для фотонного излучения с энергией не более 3 Мэ. В и только для воздуха.

Поглощенная доза определяется как: D = d. E/dm, где d. E – средняя энергия переданная излучением веществу с массой dm. Единица поглощенной дозы Дж/кг (Грей). Определена для всех видов излучений и всех веществ Определена в точке Энергия переданная массе вещества равна разнице между энергией падающей в массу и энергии покидающей данную массу вещества. Таким образом поглощенная доза есть физическая величина однозначно связанная с основными физическими величинами такими как масса и энергия

Поглощенная доза Но обнаружено, что при одной и той же поглощенной дозе от разных видов излучения можно получить разный биологический эффект (число погибших или поврежденных клеток). Эквивалент дозы учитывает биологическую эффективность излучения

Эквивалент дозы H: H= k·D где D - поглощенная доза в точке; k - средний коэффициент качества излучения, воздействующего на биологическую ткань в данной точке. Коэффициент качества излучения нормированное значение относительной биологической эффективности излучения - взвешивающего коэффициента для излучения (WR)

Эквивалент дозы: Операционная величина Определяется для стандартной биологической ткани. Относится к излучению, непосредственно передающему энергию в точке внутри облучаемого объекта. Характеризует воздействие излучения на биологическую ткань в указанной точке.

Операционные величины Для целей радиационного контроля определены операционные величины: амбиентный эквивалент дозы направленный эквивалент дозы индивидуальный эквивалент дозы Амбиентный и направленный эквиваленты дозы применяются при радиационном контроле рабочих мест и радиационном мониторинге Индивидуальный эквивалент дозы применяется при индивидуальном дозиметрическом контроле

Операционные величины, однозначно определяются через физические характеристики поля излучения в точке и максимально возможно приближены к нормируемым величинам (для того чтобы их можно было сравнивать) в стандартных условиях облучения. Дозиметрические приборы должны измерять операционные величины

Амбиентный эквивалент дозы H*(d) – эквивалент дозы, который был бы создан в шаровом фантоме МКРЕ на глубине d (мм) от поверхности по диаметру, параллельному направлению излучения, в поле излучения, идентичном рассматриваемому по составу, флюенсу и энергетическому распределению, но широком и направленном. Амбиентный эквивалент дозы используется для характеристики поля излучения в точке, совпадающей с центром шарового фантома.

Амбиентный эквивалент дозы

Амбиентный эквивалент дозы и экспозиционная доза Современные дозиметры для контроля рабочих мест (инспекционные) калибруются в единицах амбиентного эквивалента дозы (мощности дозы) Н*(10), т. е. для глубины d=10 мм. Н*(0, 07) (кожная доза), Н*(3) (доза для хрусталика глаза) для инспекционной дозиметрии практически не используются. Инспекционные дозиметры должны калиброваться в единицах направленного эквивалента дозы (мощности дозы) H’(d, Ω). При d=3 доза H’(3, Ω) доза для хрусталика глаза, при d=0, 07 доза H’(0, 07, Ω)- кожная доза.

Оценка эффективной дозы с помощью Н*(10) по МКРЗ 74

Направленный эквивалент дозы Эквивалент дозы направленный H’(d, Ω) - эквивалент дозы, который был бы создан соответствующим широким полем в сфере МКРЕ на глубине d от поверхности сферы по радиусу, ориентированному в данном направлении Ω. Направленный эквивалент дозы определен для слабопроникающих излучений. К слабопроникающим излучениям относятся фотоны с энергиями меньше 15 кэ. В и бета-излучение. Рекомендуемыми значениями глубины d являются 0, 07 мм (доза в коже) и 3 мм (доза в хрусталике глаза).

Направленный эквивалент дозы Схема определения H’(d, α) для случая однонаправленного поля

Индивидуальный эквивалент дозы Hp(d) – эквивалент дозы в мягкой биологической ткани, определяемый на глубине d (мм) под рассматриваемой точкой на теле

Индивидуальный эквивалент дозы Hp(10) (для глубины 10 мм) применяется при индивидуальной дозиметрии от сильно проникающих излучений фотонов и нейтронов Hp(0, 07) для дозы в коже Hp(3) для дозы в хрусталике глаза от слабопроникающих излучений (бета- и мягкое фотонное излучение)

Оценка эффективной дозы с помощью Нр(10) по МКРЗ 74

Эквиваленты дозы амбиентный и направленный Привязаны к месту Не зависят от индивидуальных особенностей человека Предполагают неизменными радиационные поля, расположение человека и источников. Характеризуют ожидаемую дозу индивидуальные Привязаны к конкретному человеку Зависят от особенностей поведения человека, его сложения и веса. Относятся к реальным радиационным полям, расположение человека и источников может меняться. Характеризуют реальную дозу

Необходимость введения В соответствии с задачами обеспечения радиационной безопасности персонала главной функцией дозиметрического контроля в контролируемых условиях обращения с источниками ионизирующего излучения является определение значений • эффективной дозы и • эквивалентных доз облучения отдельных органов и тканей работника.

Дозиметрические величины для радиационной защиты (нормируемые величины) Эквивалентная доза в ткани типа Т: HT = WR DT, R где DT, R средняя поглощенная доза от излучения типа R в ткани или органе Т WR – взвешивающий коэффициент для излучения типа R, характеризующий качество, т. е. биологический эффект излучения типа R Единица эквивалентной дозы Дж/кг с названием Зиверт (Зв). Нормируется (НРБ-99) эквивалентная доза в коже, хрусталике глаза, кистях и стопах

WR – взвешивающий коэффициент для излучения Тип и энергия w. R Фотоны: для всех энергии 1 Электроны и мюоны: для всех энергии 1 Нейтроны: энергия < 10 кэ. В 5 Нейтроны: 10 кэ. В до 100 кэ. В 10 Нейтроны: от 100 кэ. В до 2 Мэ. В 20 Тип и энергия w. R Нейтроны: от 2 Мэ. В до 20 Мэ. В 10 Нейтроны: > 20 Мэ. В 5 Протоны: > 2 Мэ. В 5 Альфа-частицы, фрагменты деления, тяжелые ядра 20

Эффективная доза Эквивалентная доза определяет ущерб от излучения в органе или ткани. Для определения ущерба для организма в целом с учетом чувствительностей разных органов к излучению введена эффективная доза (нормируемая величина).

Эффективная доза: E = w. T H T где: HT - эквивалентная доза в ткани или органе Т; w. T - взвешивающий коэффициент учитывающий радиочувствительность органа или ткани Т (т. е. вероятность возникновения стохастических эффектов).

w. T - взвешивающий коэффициент для ткани Ткань или орган WT Гонады 0. 20 Печень 0. 05 Костный мозг (красный) 0. 12 Пищевод 0. 05 Толстая кишка 0. 12 0. 05 Легкие 0. 12 Щитовидная железа Желудок 0. 12 Кожа 0. 01 Мочевой пузырь 0. 05 Кость 0. 01 Молочная железа 0. 05 Остальные 0. 05

Вклад доз в органах и тканях в эффективную дозу по МКРЗ 74 (АР проекция)

Вклад доз в органах и тканях в эффективную дозу по МКРЗ 74 (РА проекция)

Соответствие между нормируемыми и операционными величинами Индивидуальный эквивалент дозы соответствует нормируемым величинам при условии соблюдения соответствующего положения дозиметра на теле человека указанного в следующей таблице. При этом эффективная доза внешнего облучения соответствует Нр(10) для стандартных условий облучения когда коэффициент неоднородности облучения тела человека не превышает 2 -х.

Соответствие между нормируемыми и операционными величинами Операционная величина: Индивидуальный эквивалент дозы Нормируемая величина Положение индивидуального дозиметра d, мм Условное обозначе ние 0, 07 HР (0, 07) Эквивалентная доза внешнего облучения кожи Непосредственно на поверхности наиболее облучаемого участка кожи Эквивалентная доза внешнего облучения хрусталика глаза На лицевой части головы 3 HР (3) Эквивалентная доза на поверхности нижней части области живота женщины На соответствующем месте поверх спецодежды 10 HР (10) Эффективная доза внешнего облучения На нагрудном кармане спецодежды либо внутри него 10 HР (10)

Некоторые ограничения • • • Эффективная доза не может являться мерой воздействия для детерминированных эффектов. Эффективная доза не может использоваться как параметр для расчета ожидаемых раков у населения. Эффективная доза – показатель уровня радиационной безопасности.

Дозиметрия пациентов В Публикации 103 МКРЗ Рекомендации 2007 года Международной Комиссии по Радиационной Защите, М. , 2009 заявлено: (341) Оценка и интерпретация эффективных доз медицинского облучения становится проблематичной, если органы или ткани облучены частично, или время (годы) облучения носит крайне неравномерный характер, что особенно часто встречается при проведении диагностических и интервенционных процедур

Основные величины и единицы: Физические величины - характеристики источников и полей ИИ и их взаимодействия с веществом Нормируемые величины - мера ущерба (вреда) от воздействия ИИ на человека Операционные величины - являются величинами, однозначно определяемыми через физические характеристики поля излучения в точке или через физикохимические характеристики аэрозоля в точке, максимально возможно приближенные к соответствующим нормируемым величинам в стандартных условиях облучения и предназначенными для консервативной оценки этой величины при дозиметрическом

Пример применения операционной величины Измерение физической величины Определение операционной величины F Оценка нормируемой величины Сравнение с пределом дозы Поглощенная Эквивалент Эффективная доза дозы доза

Амбиентный и индивидуальный эквиваленты доз Определен для фотонного и нейтронного излучений Характеризует окружение (рабочее место) по ожидаемой эффективной дозе при равномерном облучении Определен для всех излучений, кроме альфа-излучения Характеризует реальную дозовую нагрузку на конкретного человека. Необходим для перехода к эквивалентной и эффективной дозам

Параметры для определения значений нормируемых эквивалентных доз облучения отдельных органов или тканей Контролируемая величина Параметры чувствительной области облучаемого органа или ткани Эквивалентная доза Тонкий слой, расположенный на облучения глубине 300 мг/см 2 под хрусталика глаза поверхностью органа При облучении кожи всего тела за исключением кожи ладоней – плоский слой с площадью сечения 1 см 2 и толщиной 5 мг/см 2, расположенный под покровным Эквивалентная доза слоем толщиной 5 мг/см 2 облучения кожи При облучении кожи ладоней - плоский слой с площадью сечения 1 см 2 и толщиной 5 мг/см 2, расположенный под покровным слоем толщиной 40 мг/ см 2 Эквивалентная доза Тонкий слой, расположенный на на поверхности глубине 1000 мг/см 2 под

Нормируемые величины облучения персонала группы А в нормальных условиях эксплуатации источников излучения Нормируемая величина Значение предела, м. Зв Годовая эффективная доза 50 Годовая эффективная доза, усредненная за любые последовательные 5 лет 20 Годовая эквивалентная доза облучения хрусталика глаза Годовая эквивалентная доза облучения кожи Годовая эквивалентная доза облучения кистей и стоп Месячная эквивалентная доза на поверхности нижней части области живота женщин в возрасте до 45 лет 150 (20) 500 1

ICRP pub. 75, 1997 3. 3. 6 Профессиональное облучение женщин (123) Как указано в разделе 2. 3. 3, общие риски, связанные с облучением мужчин и женщин достаточно похожи, и, в целом, Комиссия не видит необходимости проведения различий между обоими полами при контроле профессионального облучения.

Доза в хрусталике глаза Зависимость отношения поглощенной дозы в хрусталике к эффективной дозе от энергии фотонов для проекции облучения АР (красная) и ROT (синяя) (МКРЗ 74), т. е. доза в хрусталике глаза выше эффективной дозы для энергии фотонов 0, 01 -10 Мэ. В

Доза в хрусталике глаза

Типичные дозы хрусталика глаза для различных рентгеновских процедур Процедура Дозы в глазу (m. Sv) Замечания Hepatic chemoembolization [VA 1] 0. 27 -2. 14/ 0. 016 -0. 064 без защиты/ с защитой Iliac angioplasty [VA 1] 0. 25 -2. 22/ 0. 015 -0. 066 без защиты/ с защитой Neuroembolization (head, spine) [VA 1] 1. 38 -11. 20/ 0. 083 -0. 329 без защиты/ с защитой Pulmonary angiography [VA 1] 0. 19 -1. 49/ 0. 011 -0. 045 без защиты/ с защитой TIPS creation [VA 1] 0. 41 -3. 72/ 0. 025 -0. 112 без защиты/ с защитой

Типичные дозы хрусталика глаза для различных рентгеновских процедур Процедура Дозы в глазу (m. Sv) Замечания Cerebral angiography 0. 014 [MA 2] с защитой CA and PTCA [EF] 0. 013 с экраном CA and PTCA [VA 3] 0. 294 без защиты EVAR [HO] 0. 010 без защиты Urology [SA] 0. 026 без защиты

Типичные дозы хрусталика глаза для различных рентгеновских процедур Процедура Дозы в глазу (m. Sv) Замечания Orthopedic [TS] 0. 050 без защиты HSG [SU] 0. 22 без защиты ERCP [OL] 0. 094 -0. 340 Рентген. трубка под креслом ERCP [BU] 2. 8 Рентген. трубка над креслом

Литература МАГАТЭ. Серия норм по безопасности. Оценка профессионального облучения от внешних источников ионизирующего излучения. МАГАТЭ, Вена, 1999. Методические указания МУ 2. 6. 1. 016 - 2000 Определение индивидуальных эффективных и эквивалентных доз и организация контроля профессионального облучения в контролируемых условиях обращения с с источниками излучения. Общие требования. Международная комиссия по радиационной защите (МКРЗ), Публикация 74, 103

Благодарю за внимание!