Veličiny a jednotky

Účinky rádioaktivity a ionizujúceho žiarenia je potrebné merať a vyjadrovať pomocou vhodných fyzikálnych veličín a jednotiek. Frekvencia rádioaktívnych premien sa označuje ako aktivita, množstvo energie odovzdanej žiarením látke predstavuje absorbovanú dávku a rozdielne biologické účinky jednotlivých druhov žiarenia na človeka vyjadruje ekvivalentná dávka.

Aktivita

Základnou vlastnosťou rádioaktívnych látok je aktivita, ktorá sa meria v jednotkách becquerel (Bq). Jeden becquerel (1 Bq) znamená, že v danej látke nastane jedna rádioaktívna premena za sekundu.

Ide o veľmi malú jednotku. V ľudskom tele sa každú sekundu rozpadnú tisíce atómov izotopu draslíka ⁴⁰K. V praxi sa preto často používajú násobné jednotky – kilobecquerel (kBq), megabecquerel (MBq) alebo gigabecquerel (GBq). Možno sa stretnúť aj so staršou jednotkou curie (Ci).

1 Ci = 3,7 × 10¹⁰ Bq

 

Absorbovaná dávka

Dôležitou veličinou je aj množstvo energie, ktoré ionizujúce žiarenie odovzdá ožiarenej látke. Táto veličina sa nazýva absorbovaná dávka a jej jednotkou je gray (Gy).

Jeden gray (1 Gy) predstavuje odovzdanie energie 1 joule jednému kilogramu látky.

Možno sa stretnúť aj so staršou jednotkou rad.

1 rad = 0,01 Gy

 

Ekvivalentná dávka

Jednotlivé druhy ionizujúceho žiarenia majú na živé tkanivá rozdielne biologické účinky. Napríklad absorbovaná dávka 1 Gy alfa žiarenia spôsobí podstatne väčší biologický účinok než rovnaká dávka gama žiarenia. Preto bola zavedená veličina ekvivalentná dávka, ktorá zohľadňuje biologickú účinnosť jednotlivých druhov žiarenia. Jej jednotkou je sievert (Sv).

• 1 Gy alfa žiarenia = 20 Sv
• 1 Gy beta žiarenia = 1 Sv
• 1 Gy gama žiarenia = 1 Sv
• 1 Gy neutrónového žiarenia ≈ 10 Sv (v závislosti od energie neutrónov)

Sievert je pomerne veľká jednotka, preto sa v praxi používajú najmä milisievert (mSv) a mikrosievert (μSv).

Možno sa stretnúť aj so staršou jednotkou rem.

1 rem = 0,01 Sv

 

Príkon dávky

Rovnako ako je rozdiel vypiť fľašu whisky za jednu minútu alebo počas jedného roka, existuje významný rozdiel medzi prijatím určitej dávky žiarenia za minútu alebo počas celého roka. Preto sa používa veličina príkon dávky, ktorá vyjadruje dávku prijatú za jednotku času.

Príkon absorbovanej dávky sa vyjadruje v Gy/s. Pri hodnotení ožiarenia človeka sa používa príkon ekvivalentnej dávky, ktorého jednotkou je Sv/s. V praxi sa najčastejšie používajú jednotky μSv/h alebo mSv/rok. 

 

Detektory a dozimetre

Na detekciu ionizujúceho žiarenia sa používajú rôzne typy detektorov. Na meranie dávky prijatej človekom slúžia dozimetre. Základný princíp všetkých detektorov je rovnaký – prechádzajúce žiarenie vyvolá v detektore fyzikálny jav, ktorý možno zaznamenať a vyhodnotiť.

Scintilačné detektory – dopadajúce žiarenie vyvolá v scintilačnom kryštáli záblesk svetla, ktorý je zachytený a zosilnený fotonásobičom.

Ionizačné komory – žiarenie ionizuje plyn vo vnútri detektora. Vzniknuté ióny na krátky čas umožnia prechod elektrického prúdu, ktorý možno zmerať. Na tomto princípe pracuje aj Geigerov-Müllerov detektor, ktorý umožňuje zaznamenávať počet prechádzajúcich častíc, nie však ich energiu.

Proporcionálne detektory – pri prechode žiarenia plynom vznikajú elektróny, ktoré sa v elektrickom poli urýchľujú a vyvolávajú lavínové násobenie ďalších elektrónov. Celkový elektrický náboj je úmerný energii dopadajúcej častice.

Stopové detektory – používajú sa najmä na meranie koncentrácie radónu. Prechádzajúce častice zanechávajú v špeciálnom materiáli mikroskopické stopy, ktoré sa po určitom čase vyhodnotia.

Filmové dozimetre – prechádzajúce žiarenie postupne sfarbuje fotografický film. Miera jeho sčernenia zodpovedá prijatej dávke žiarenia.

Kalorimetre – merajú množstvo tepla uvoľneného pri absorpcii ionizujúceho žiarenia.

Termoluminiscenčné dozimetre – ionizujúce žiarenie excituje elektróny v materiáli dozimetra. Pri následnom zahriatí sa elektróny vracajú do základného energetického stavu a pritom emitujú svetlo, ktorého intenzita je úmerná prijatej dávke.

Polovodičové detektory – žiarenie prechádzajúce polovodičom uvoľňuje elektróny do vodivostného pásma a vytvára páry elektrón – diera. Tým vzniká krátkodobý elektrický prúd, ktorý možno merať.

Wilsonova difúzna hmlová komora – predstavuje jednu z metód priamej vizualizácie stôp ionizujúceho žiarenia. Prechádzajúce častice ionizujú presýtenú paru vody alebo alkoholu. Vzniknuté ióny slúžia ako kondenzačné jadrá, okolo ktorých sa vytvára hmla zobrazujúca dráhu častice. Na podobnom princípe pracuje aj bublinková komora, v ktorej častica prechádzajúca prehriatou kvapalinou spôsobuje vznik drobných bubliniek pozdĺž svojej dráhy.

 

Vedeli ste, že...?

Curie (Ci) bolo pôvodne definované ako aktivita približne jedného gramu rádia ²²⁶Ra.