Экспозиционная доза

У этого термина существуют и другие значения, см. Экспозиция.

Экспозиционная доза — устаревшая характеристика фотонного излучения, основанная на его способности ионизировать сухой атмосферный воздух.

Экспозиционная доза
Размерность	ITM−1
Единицы измерения
СИ	Кл/кг
Другие единицы	рентген

Определение

Количественно экспозиционная доза определяется как отношение суммарного электрического заряда ионов одного знака, образованных после полного торможения в воздухе электронов и позитронов, освобожденных или порожденных фотонами в элементарном объеме воздуха, к массе воздуха в этом объеме^[1][2]. Мощностью экспозиционной дозы называется приращение экспозиционной дозы в единицу времени^[3].

Единицы измерения

• Международная система единиц (СИ) — Кл/кг (1 Кл/кг ≈ 3,876⋅10³ Р^[3]);
• Внесистемная единица — рентген (1 Р = 2,58⋅10⁻⁴ Кл/кг^[4]).

Для выражения мощности экспозиционной дозы применяются соответственно единицы А/кг и Р/с^[5].

В связи с отказом от самого понятия экспозиционной дозы переход к единице Кл/кг не выполняется^[6].

Применение

Понятие экспозиционной дозы установлено только для фотонного излучения в диапазоне энергий фотонов от нескольких килоэлектронвольт до 3 МэВ^[7][8]. Экспозиционная доза также не учитывает ионизацию, обусловленную поглощением тормозного излучения, что для рассматриваемого диапазона энергий несущественно^[9][10]. В качестве дозиметрической величины, используемой для установления пределов допустимого облучения человека, не используется с 1954 года, когда было введено понятие поглощенной дозы, применимое для любых типов ионизирующего излучения^[11]. В отечественной метрологии применение экспозиционной дозы и выпуск новых приборов для ее измерения не рекомендуется с 1990 года^[6][10]. По состоянию на 2016 год выпуск приборов для измерения экспозиционной дозы или её мощности прекращён^[12].

Переход к другим дозиметрическим величинам

Керма в воздухе является энергетическим эквивалентом экспозиционной дозы фотонного излучения. Эти величины связаны следующим соотношением, справедливым для фотонов с энергией порядка 1 МэВ^[13][14][15]:

${\displaystyle K_{\text{возд}}={\frac {W}{e(1-{\bar {g}})}}X,}$

где ${\displaystyle W}$ — средняя энергия ионообразования, ${\displaystyle e}$ — заряд электрона, ${\displaystyle {\bar {g}}}$ — средняя доля энергии вторичных частиц идущая на тормозное излучение в воздухе (в диапазоне энергий фотонов от 0,005 до 10 МэВ ${\displaystyle g}$ меняется от 0 до 0,03), ${\displaystyle X}$ — экспозиционная доза.

В условиях электронного равновесия^{[примечание 1]} керма численно равна поглощенной дозе^[17], соответственно экспозиционная доза в 1 Р эквивалентна 8,73⋅10^-3 Гр поглощенной дозы в воздухе. При этом в биологической ткани поглощенная доза будет составлять 9,6⋅10^-3 Гр^[18][15] (строго говоря это соотношение справедливо при облучении фотонами с энергией от 100 кэВ до 3 МэВ^[19]). Так как коэффициент качества для фотонов равен единице, то поглощенная доза в данном случае равна эквивалентной, выраженной в зивертах.

В работе Брегадзе Ю.И. приведено сравнение экспозиционной дозы X, выраженной в рентгенах, и измеряемого современными дозиметрами амбиентного эквивалента дозы H*(10), выраженного в зивертах. Показано, что при энергии фотонов свыше 500 кэВ справедливо соотношение H*(10) ≈ X/100. В диапазоне от 30 до 500 кэВ значение H*(10) дает более консервативную оценку полученной дозы, а при энергиях фотонов ниже 30 кэВ прибор измеряющий экспозиционную дозу (при достаточной чувствительности) будет завышать вклад низкоэнергетического излучения в облучение внутренних органов человека^[20].

См. также

• Керма