Promieniowanie jonizujące: aktywność, dawka i zastosowania

Potrzebne wiadomości: Energia, masa, aktywność i budowa atomu.

Źródło i odbiorca odpowiadają na inne pytania

Aktywność w bekerelach mówi, jak szybko zachodzą przemiany w źródle. Dawka pochłonięta dotyczy odbiorcy: ile energii zostało przekazane określonej masie materii. Te wielkości nie mają tej samej jednostki i nie można zamieniać jednej na drugą bez modelu emisji, drogi promieniowania i pochłaniania.

Jeśli w wybranej masie m pochłonięto energię E, średnia dawka wynosi:

D=\frac{E}{m},\qquad 1\ \mathrm{Gy}=1\ \mathrm{J/kg}.

Jednakowa energia nie oznacza jednakowej dawki

Niebiologiczny pochłaniacz o masie 0,40 kg otrzymuje 0,002 J. D = 0,005 Gy = 5 mGy. Gdy tę samą energię otrzyma masa 0,10 kg, dawka wyniesie 0,020 Gy = 20 mGy. Czterokrotnie mniejszy mianownik daje czterokrotnie większą energię na kilogram. Nie zmieniła się całkowita energia, tylko masa, do której ją odnosimy.

Średnia po całej bryle nie mówi jeszcze o lokalnym rozkładzie energii. Jeśli pochłanianie jest nierównomierne, niewielki obszar może dostać większą dawkę niż średnia. To dodatkowy powód, aby przy wyniku wskazać, jakiej masy i jakiego obszaru dotyczy.

Dlaczego Bq nie wystarczy?

Dwa źródła o tej samej aktywności mogą emitować inne cząstki, energie i liczby fotonów na przemianę. Do odbiorcy dociera tylko część emisji, a tylko część docierającej energii jest pochłaniana. Znaczenie mają odległość, geometria, materiał po drodze i właściwości pochłaniacza. Aktywność 1000 Bq nie wyznacza więc bezpośrednio liczby Gy w ciągu minuty.

Ładunek cząstki i jonizacja

Cząstki naładowane mogą oddziaływać elektrycznie z elektronami materii, powodując jonizację. Foton gamma sam nie ma ładunku, lecz może przekazać energię elektronowi; powstała cząstka naładowana powoduje kolejne jonizacje. Brak ładunku nie oznacza braku oddziaływania. Zasięg i przenikliwość zależą od rodzaju promieniowania, jego energii oraz materiału.

Cząstki alfa zwykle szybko tracą energię w materii. Nie oznacza to, że każda alfa-promieniotwórcza substancja jest nieszkodliwa: istotna jest również możliwość dostania się źródła do wnętrza organizmu. Sam opis zatrzymywania przez cienką warstwę nie jest pełną oceną ekspozycji.

Gy i Sv nie są dowolnie wymienne

Dawki równoważna i skuteczna, wyrażane w siwertach, uwzględniają dodatkowe współczynniki i sposób narażenia. Szkolny iloraz E/m nie ustala automatycznie skutku biologicznego ani dawki skutecznej. Detekcja, obrazowanie i kontrolowane zastosowania medyczne korzystają z oddziaływania promieniowania z materią, ale ocenę konkretnej procedury wykonuje się na podstawie właściwych danych. Przykłady tutaj dotyczą obliczeń i niebiologicznych modeli, nie domowych doświadczeń ze źródłami jonizującymi.

Zadania do tego tematu

• Dawka pochłonięta przez modelowy detektor
• Czy z samej aktywności wyznaczymy dawkę?
• Promieniowanie gamma i jonizacja

Dalsza lektura

Materiał referencyjny