Одиниці вимірювання радіації. Одиниці виміру проникаючої радіації

Із середини минулого століття в науку прийшло нове слово - радіація. Її відкриття вчинила переворот в умах фізиків усього світу і дозволило відкинути деякі теорії ньютона і зробити сміливі припущення щодо будови Всесвіту, її освіти і нашого місця в ній. Але це все - для фахівців. Обивателі ж тільки зітхають і намагаються скласти воєдино такі розрізнені знання про цей предмет. Ускладнює процес той факт, що одиниць вимірювання радіації існує досить багато, і всі вони правомочні.

Термінологія

Перший термін, з якими варто познайомитися, – це, власне, радіація. Так називають процес випромінювання якоюсь речовиною найдрібніших частинок, таких як електрони, протони, нейтрони, атоми гелію та інші. В залежності від виду частинки властивості випромінювання відрізняються один від одного. Випромінювання спостерігають або при розпаді речовин на більш прості, або при їх синтезі.

Одиниці вимірювання радіації – це умовні поняття, які вказують, скільки елементарних частинок вивільняється з речовини. На даний момент фізика оперує сім'ю різними одиницями та їх комбінаціями. Це дозволяє описувати різні процеси, що відбуваються з матерією.

Радіоактивний розпад - довільна зміна будови нестабільних ядер атомів за допомогою вивільнення мікрочастинок.

Постійна розпаду – це статистичне поняття, пророкує ймовірність руйнування атома на певний відрізок часу.

Період напіврозпаду – це часовий проміжок, за який розпадається половина всієї кількості речовини. У деяких елементів він обчислюється хвилинами, а в інших – роками, і навіть десятиліттями.

Більше:

Перший штучний супутник Землі

Перший штучний супутник Землі є одним з найбільших досягнень науки ХХ століття. Тим не менш, як це ні парадоксально, цьому великому науковому і технічному досягненню значною мірою сприяла холодна війна між двома наддержавами: США і Радянським Союзом....

Що таке соціалізація, і як вона змінює людину

Спробуємо розібратися, що таке соціалізація, в чому її сутність і особливість. Адже для кожної особистості входження у суспільство і засвоєння його основних норм є фундаментом до подальшої безпроблемною і успішного життя і діяльності. Отже, що таке с...

Принц Чарльз – головний спадкоємець британського престолу

Згідно із законом королівства Великобританія, спадкоємець британського престолу - це старший закононароджена син чинного монарха або ж попереднього претендента на престол. Однак якщо у царюючого особи немає дитини чоловічої статі, то право спадкуванн...

У чому вимірюється радіація

Одиниці вимірювання радіації - не єдині, які використовуються для оцінки властивостей радіоактивних матеріалів. Крім них застосовують такі величини, як:
- активність джерела радіації;
- щільність потоку (кількість йонізуючих частинок на одиницю площі).

Крім цього, існує різниця в описі впливу радіації на живі і неживі об'єкти. Так, якщо речовина неживе, то до нього застосовні поняття:

- поглинута доза;
- експозиційна доза.

Якщо ж випромінювання подіяло на живу тканину, то використовують такі терміни:

- еквівалентна доза;
- ефективна еквівалентна доза;
- потужність дози.

Одиницями вимірювання радіації є, як вже говорилося вище, умовні числові значення, прийняті вченими для полегшення розрахунків і побудови гіпотез і теорій. Можливо, саме тому не існує єдиної загальноприйнятої одиниці виміру.

Кюрі

Однією з одиниць вимірювання радіації є кюрі. Вона не належить до системних (не належить до системи СІ). У Росії її використовують у ядерній фізиці і медицині. Активність речовини буде дорівнювати одному кюрі, якщо за одну секунду в ньому буде відбуватися 3,7 мільярдів радіоактивних розпадів. Тобто можна сказати, що один кюрі дорівнює трьом мільярдам семистам мільйонам бекерелів.

Таке число вийшло завдяки тому, що Марія Кюрі (яка і ввела в науку цей термін) проводила свої досліди на заради і взяла за основу його швидкість розпаду. Але з часом фізики вирішили, що числове значення цієї одиниці краще прив'язати до іншої - беккерелю. Це дозволило уникнути певних помилок у математичних розрахунках.

Крім кюрі, часто можна зустріти кратні або долішні одиниці, такі як:
- мегакюри (дорівнює 3,7 на 10 16 ступеня беккерелів);
- килокюри (3,7 тисячі мільярдів беккерелів);
- милликюри (37 мільйонів беккерелів);
- микрокюри (37 тисяч беккерелів).

За допомогою цієї одиниці можна виразити об'ємну, або питому поверхневу активність речовини.

Беккерель

Одиниця виміру дози радіації беккерель є системною і входить в Міжнародну систему одиниць (СІ). Вона є найпростішою, тому що активність радіації в один бекерель означає, що в речовині відбувається всього один радіоактивний розпад за секунду.

Вона отримала свою назву на честь Антуана Анрі Беккереля, французького фізика. Назва була схвалена в кінці минулого століття і використовується до цих пір. Так як це досить маленька одиниця, то для позначення активності використовують десяткові приставки: кіло-, мілі-, мікро - та інші.

останнім часом разом з беккерелями стали використовуватися такі позасистемні одиниці, як кюрі і резерфорд. Один резерфорд дорівнює мільйону бекерелів. В описі об'ємної або поверхневої активності можна зустріти позначення бекерелів на кілограм, бекерель на квадратний метр (квадратний або кубічний) і різні їх похідні.

Рентген

Одиниця виміру радіації рентген теж не є системною, хоч і використовується широко для позначення експозиційної дози отриманого гамма-випромінювання. Один рентген дорівнює такій дозі випромінювання, при якій один кубічний сантиметр повітря при стандартному атмосферному тиску і нульовій температурі несе в собі заряд, рівний 3,3*(10*-10). Це дорівнює двом мільйонам пар іонів.

Незважаючи на те, що по законодавству РФ більшість позасистемних одиниць використовувати заборонено, рентген використовується у маркуванні дозиметрів. Але і вони скоро перестануть використовуватися, так як більш практичним виявилося записувати іобчислювати все в греях і зивертах.

Радий

Одиниця виміру радіації радий знаходиться поза системи СІ і дорівнює такій кількості випромінювання, при якому одному граму речовини передається одна мільйонна джоуля енергії. Тобто один радий – це 0,01 джоуль на кілограм матерії.

Матеріалом, який поглинає енергію, може бути як жива тканина, так і інші органічні та неорганічні речовини і субстанції: грунт, вода, повітря. Як самостійна одиниця радий був введений в 1953 році і в Росії має право використовуватися у фізиці і медицині.

Грей

Це ще одна одиниця виміру рівня радіації, яка визнана Міжнародною системою одиниць. Вона відображає поглинену дозу радіації. Вважається, що речовина отримала дозу в один грей, якщо енергія, яка передалася з випромінюванням, дорівнює одному джоулю на кілограм.

Ця одиниця одержала свою назву на честь англійського вченого Льюіса Грея і була офіційно введена в науку в 1975 році. За правилами, повна назва одиниці пишеться з маленької літери, але її скорочене позначення – з великої. Один грей дорівнює ста радам. Крім простих одиниць, в науці використовують ще кратні і долішні їх еквіваленти, такі як килогрей, мегагрей, децигрей, сантигрей, микрогрей та інші.

Зіверт

Одиниця виміру радіації зіверт використовується для позначення ефективної та еквівалентної доз випромінювання і також входить в систему СІ, як грей і беккерель. Використовується в науці з 1978 року. Один зіверт дорівнює енергії, яку поглинув кілограм тканини після впливу одного грея гамма-променів. Назву свою одиниця отримала в честь Рольфа Зіверт, вченого зі Швеції.

Судячи з визначенням, зиверты і греї рівні, тобто еквівалентна і поглинена дози мають однакові розміри. Але різниця між ними все-таки є. При визначенні еквівалентної дози необхідно враховувати не тільки кількість, але і інші властивості випромінювання, такі як довжина хвилі, амплітуда і які частки її представляють. Тому числове значення поглиненої дози множать на коефіцієнт якості випромінювання.

Так, наприклад, при всіх інших рівних умовах поглинений ефект альфа-частинок буде в двадцять разів сильніше, ніж така ж доза гамма-випромінювання. Крім цього, необхідно враховувати тканинної коефіцієнт, який показує, як органи реагують на випромінювання. Тому еквівалентна доза використовується в радіобіології, а ефективна – в гігієні праці (для нормування впливу випромінювання).

Сонячна постійна

Існує теорія, що життя на нашій планеті з'явилася завдяки сонячній радіації. Одиниці виміру випромінювання від зірки – калорії і вати, поділені на одиницю часу. Так було вирішено тому, що величина радіації від Сонця визначається за кількістю тепла, яке отримують об'єкти, та інтенсивністю, з якою воно надходить. До Землі доходить лише половина мільйонної частки від загальної кількості викидається енергії.

Радіація від зірок поширюється в космосі зі швидкістю світла і в нашу атмосферу потрапить у вигляді променів. Спектр цього випромінювання досить широкий – «білого шуму», тобто радіохвиль до рентгенівських променів. Частинки, які теж потрапляють разом з випромінюванням, – це протони, але іноді можуть бути і електрони (якщо викид енергії був великим).

Випромінювання, що отримується від Сонця, є рушійною силою усіх живих процесів на планеті. Кількість одержуваної нами енергії залежить від часу року, положення зірки над горизонтом, прозорості атмосфери.

Вплив радіації на живих істот

Якщо однакові за своїми характеристиками живі тканини опромінювати різними видами радіації (в однаковій дозі і інтенсивності), то результати будуть різнитися. Тому для визначення наслідків мало тільки поглиненої або експозиційної дози, як у випадку з неживими об'єктами. На сцені з'являються одиниці виміру проникаючої радіації, такі як зиверты бэры і греї, які вказують на еквівалентну дозу радіації.

Еквівалентної називається доза, поглинена живою тканиною і помножена на умовний (табличний) коефіцієнт, який враховує, наскільки небезпечний той чи інший вид радіації. Найчастіше для її вимірювання використовується зіверт. Один зіверт дорівнює ста бэрам. Чим більше коефіцієнт, тим, відповідно, небезпечніше випромінювання. Так, для фотонів це – одиниця, а для нейтронів і альфа-частинок – двадцять.

З часу аварії на Чорнобильській АЕС в Росії та інших країнах СНД стали приділяти особливу увагу рівнем радіаційного впливу на людину. Еквівалентна доза від природних джерел випромінювання не повинна перевищувати п'яти мілізівертів на рік.

Дія радіонуклідів на живі об'єкти

Радіоактивні частинки несуть в собі заряд енергії, який вони передають речовині, коли стикаються з ним. І чим більше частинок стикнеться на своєму шляху з певною кількістю речовини, тим більше воно отримає енергії. Кількість її оцінюється у дозах.

1. Поглинена доза – це кількість радіоактивного випромінювання, яке булоотримано одиницею речовини. Вимірюється в греях. Ця величина не враховує той факт, що вплив різних видів випромінювання на матерію відрізняється.
2. Експозиційна доза – являє собою поглинену дозу, але з урахуванням ступеня іонізації речовини від впливу різних радіоактивних частинок. Вимірюється в кулонах на кілограм або рентгенах.