2.2. Дози іонізуючих випромінювань

Опромінення рослин іонізуючим випромінюванням в експерименті досягається тим, що на визначений проміжок часу рослину приміщують у поле іонізуючого випромінювання – простір, у якому поширюється випромінювання. Для характеристики поля випромінювання необхідно знати, скільки часток або квантів, з якою енергією і напрямком попадають у кожну точку середовища в даний момент часу. У зв'язку з тим, що поле випромінювань частіше створюється в повітрі або іншому середовищі, у якому відбувається взаємодія квантів або заряджених часток випромінювання з атомами речовини, змінюються і спочатку заданий напрямок руху часток і квантів і їхня енергія. Тому повний опис поля випромінювань – досить складна задача, і частіше використовують інтегральні характеристики, що не охоплюють напрямку часток, обмежуючи значеннями просторового розподілу енергії і потоку випромінювань.

Енергетичну характеристику поля випромінювань одержують, оцінюючи в кожній його точці можливий ефект взаємодії випромінювання з речовиною. З інтегральних потокових характеристик використовують щільність потоку та флюенс часток – інтеграл потоку часток за даний проміжок часу.

У якості інтегральної енергетичної характеристики поля випромінювань, у якій відбивається можливість у даній точці поля здійснитися певному радіаційному ефектові взаємодії випромінювання з речовиною, прийнята експозиційна доза випромінювання, яка характеризує якість поля випромінювання незалежно від того, чи опромінюють у ньому який-небудь конкретний об'єкт. Експозиційна доза є мірою іонізаційної дії випромінювання (її одиниця – кулон на кілограм у мінус першому ступені (Кл∙кг^-1)).

1 Кл∙кг^-1 – експозиційна доза рентгенівського або γ-випромінювання, за якої у сухому атмосферному повітрі утворяться іони, що несуть електричний заряд кожного знака, рівний 1 Кл. Довгий час широке поширення мала і зараз ще використовується позасистемна одиниця експозиційної дози – рентген (l P = 2,58∙10^-4 Кл∙кг^-1).

Швидкість збільшення експозиційної дози у полі випромінювання називають потужністю експозиційної дози (P_экс – одиниця – Кл∙кг^-1∙с^-1).

У самих початкових роботах з дії рентгенівських променів експозиційну дозу характеризували тривалістю експозиції, напругою, подаваною на рентгенівську трубку, товщиною. фільтра, через який пропускали рентгенівські промені. За цими даним лише приблизно вдається оцінювати дозу в рентгенах.

Один час у ході була так звана «еритемна доза», рівна. тій кількості рентгенівських променів, яка викликає почервоніння шкіри, еритему. Перехід від еритемної дози до експозиційного носить умовний характер.

Поглинена доза випромінювання. Оскільки ефект опромінення визначається енергією, поглиненою об'єктом, приміщеним у поле випромінювання, то як енергетичну характеристику опромінення. використовують поглинену дозу. Вона відноситься не до поля випромінювання, а до об'єкта, що опромінюється. У поглиненій дозі відбивається віднесена до одиниці маси об'єкта, який опромінюється, поглинена ним енергія. іонізуючого випромінювання.

Одиницею поглиненої дози є доза, за якої 1 Дж: енергії поглинається 1 кг матеріалу, що опромінюється. Найменування цієї одиниці – грей (Гр). Швидкість нагромадження поглиненої дози. називається потужністю поглиненої дози (одиниця P_погл – Гр∙с^-1).

Для розрахунку поглиненої дози по експозиційній використовують співвідношення

де μ_kz – коефіцієнт передачі енергії випромінювання речовині з даним ефективним атомним номером; μ_ka – коефіцієнт передачі енергії повітря; η – енергетичний еквівалент експозиційної дози, який залежить від енергетичного складу випромінювань.

Оскільки біологічна дія випромінювань залежить не тільки від поглиненої дози, але і від якості випромінювання, його відносної біологічної ефективності, уведене поняття еквівалентної дози опромінення, яка визначається у такий спосіб: доза даного типу випромінювання, що чинить таку ж біологічну дію на даний біологічний об'єкт, як доза в 1 Р, складає 1 біологічний еквівалент рентгена – 1 бер. Цю одиницю еквівалентної дози використовували до введення нової одиниці СІ – зіверта (Зв). 1 Зв дорівнює дозі даного типу випромінювання, за якої ефект біологічної дії випромінювання такий же, як і за дії 1 Гр рентгенівських або γ-променів.

Поле випромінювання може створюватися джерелами, розташованими поза об'єктом, які опромінюється, а також у самому об'єкті. Наприклад, опромінення тканин рослини можна здійснити як від зовнішніх джерел випромінювань, так і введенням у них голки, яка містить те або інше джерело випромінювання. Особливі умови створюються під час влучення у тканину і концентрації в окремих клітинах або їх органелах радіонуклідів, наприклад ³Н-тимідину у ДНК ядер клітин. У такому випадку дозу і потужність дози опромінення приходиться розраховувати за значеннями активності інкорпорованих радіонуклідів, енергії їхніх випромінювань, коефіцієнту поглинання радіації.

Для реєстрації доз і потужностей доз іонізуючої радіації використовують дозиметри різноманітної конструкції, що найчастіше показують експозиційну дозу. Для виміру поглинених доз у біологічних об'єктах використовують тканиноеквівалентні детектори випромінювань.