Dawka pochłonięta i równoważnik dawki

Dawka pochłonięta oznacza ilość energii przekazanej materii. W dozymetrii zastąpiła dawkę ekspozycyjną (jednostki - kulomb na kilogram i rentgen), która wyrażała zdolność promieniowania do jonizacji powietrza. Jednostką dawki pochłoniętej jest grej (Gy), 1 Gy = 1 J/kg. W praktyce najczęściej mamy do czynienia z mikrogrejami (1/1000000 Gy), miligrejami (1/1000 Gy) i centygrejami (1/100 Gy), choć np. przy sterylizacji żywności używa się tysięcy i dziesiątek tysięcy grejów.  Dawną jednostką był rad (radiation absorbed dose, nie mylić z pierwiastkiem i jednostką kąta płaskiego), odpowiadający energii 100 ergów przekazanej masie 1 grama. Rad był jednostką dużo mniejszą niż grej, gdyż 1 Gy = 100 rad. Poniżej rentgenoradiometr IMD-5 (izmieritiel moszcznosti dozy) wyskalowany w miliradach i radach na godzinę:

Dawka pochłonięta nie uwzględnia biologicznego działania różnych rodzajów promieniowania. Aby wyrazić skutek biologiczny promieniowania, należy wartość dawki pochłoniętej przemnożyć przez współczynnik jakości danego promieniowania QF (quality factor), otrzymamy wtedy biologiczny równoważnik dawki. Jego jednostką jest siwert (Sv), wcześniej był nią rem (roentgen equivalent for man, w krajach ZSRR znany jako ber - biologiczny ekwiwalent rentgena), z przelicznikiem 1 Sv = 100 rem. Ber jako jednostka dawki pojawia się często w literaturze poświęconej likwidacji skutków awarii w Czarnobylu. Dozymetr-krokomierz Polyn-101 podawał nie tylko nagromadzoną dawkę w nanosiwertach (nSv), ale również obliczał czas, w którym otrzymamy dopuszczalną całożyciową dawkę 35 berów, czyli 0,35 Sv - więcej w notce o nim [LINK]:

***

 Wróćmy jeszcze do współczynnika jakości QF. Dla promieniowania gamma, rentgenowskiego i beta wynosi on 1, czyli biologiczny równoważnik dawki jest równy dawce pochłoniętej. W skrócie - działanie na materię nieożywioną i organizmy żywe będzie podobne. Inaczej sprawa wygląda dla promieniowania alfa, które ma współczynnik wagowy 20, czy neutronów, które w zależności od energii mają QF między 5 a 20. Wówczas pochłonięcie 1 Gy promieniowania alfa spowoduje skutek biologiczny 20 Sv. Tak wysoka wartość QF dla cząstek alfa wynika z ich wyjątkowo silnej zdolności jonizacyjnej. 

W jednostkach mocy dawki pochłoniętej (zwykle µGy/h) były wyskalowane monitory skażeń RKP-1-2, wprowadzone w 1975 r., będące ulepszonymi wersjami RKP-1 z 1969 r., które miały skalę w milirentgenach na godzinę.

Skalę w tych jednostkach miały również niektóre wersje radiometrów RK-67 i RK-67-3.  Posiadałem nawet RK-67 z początku produkcji (1969 r.) ze skalą w µGy/h, chociaż zastanawiam się, czy to nie efekt późniejszej ponownej kalibracji (takie skale miały RK-67-3, wprowadzone w 1981 r.):

Kieszonkowe radiometry do użytku cywilnego były zwykle skalowane w jednostkach równoważnika dawki (głównie µSv/h), choć, jak już wspomniałem, dla promieniowania gamma, beta i rentgenowskiego równoważnik dawki jest równy dawce pochłoniętej. Wynik w mikrosiwertach na godzinę podaje Biełła, Master, Sinteks, Jupiter SIM, RKSB-104 i większość kieszonkowych dozymetrów ery poczarnobylskiej, za wyjątkiem ANRI Sosna, Poisk-2 i DKS-04. Polaron Pripyat ma możliwość pomiaru zarówno w mikrosiwertach, jak i w militerentgenach. Statystykę jednostek w których są wyskalowane dozymetry radzieckie dozymetry z lat 1986-1994 podaje poniższy diagram:

Z polskich nowszych wyrobów warto wymienić rentgenometr sygnalizacyjny KOS-1, w którym niższy zakres podaje wynik w µGy/h, natomiast wyższy w cGy/h:

A także produkt z końca lat 90., czyli wyskalowane w µSv/h "żelazko" RKP-2, unowocześniony miernik skażeń powierzchni RKP-1-2:

Oczywiście większość współczesnych konstrukcji kieszonkowych radiometrów podaje wynik w mikrosiwertach na godzinę - zarówno Gamma Scout, jak i Terra-P czy Voltcraft Gamma Check.

Dotyczy to również konstrukcji niefabrycznych, konstruowanych przez pasjonatów, jak choćby świetny Radiatex MRD-2:

Chociaż dla promieniowania beta QF=1, to jednak często dozymetry prowadzą pomiar beta w rozpadach na minutę z cm2. Jest to "goły" wynik, bez przeliczania na µSv, gdyż dokładne przeliczenie wymagałoby kalibracji dla każdego izotopu z osobna, a często albo nie znamy składu izotopowego próbki, albo skład ten jest mieszany.  To samo tyczy się emisji alfa, dla której choć znamy QF=20, to jednak zwykle liczniki wyskalowane są po prostu w impulsach na sekundę (cps).