LE GRANDEZZE FISICHE GRANDEZZE RADIOMERICHE Le grandezze radiometriche sono quelle che descrivono le caratteristiche del fascio di radiazioni in un punto e in un istante. La fluenza di particelle (Numero di particelle per m indipendentemente dal tempo) = dn/ds (unità di misura: part m ) Il flusso di particelle (o Intensità ) = dn/(ds dt) = (unità di misura: part sec m ) La fluenza di energia è l energia incidente su unità di superficie = de/ds (unità di misura: m ) Il flusso di energia = de/(ds dt) (unità di misura: sec m ) W è l energia media spesa in aria per formare coppie di ioni: W = 34 ev (54,4 10-1 erg)
LA DOSIMERIA ( Esposizione; Dose assorbita; Dose equivalente, Dose Efficace). Lo scopo è quello di individuare delle grandezze fisiche da porre in correlazione con gli effetti stocastici indotti dalle radiazioni ionizzanti Esposizione ( Roentgen; R) Grandezza che riguarda solo x e in aria e che permette di confrontare fasci di fotoni attraverso la ionizzazione prodotta in aria. L'Esposizione misura quello che sta arrivando sul bersaglio, non l'energia che il bersaglio assorbe. Esposizione X dq dm dq è la carica prodotta dentro e fuori il volumetto dv di massa dm da tutti gli elettroni secondari generati dal fascio X nel volumetto. Avremo 1 R quando in un cm 3 di aria ( 760 mmhg; 0 C; secca; massa: 1,9 mg) il fascio produce complessivamente ( dentro e fuori ),08 10 +9 elettroni/ cm 3, ovvero,58 10-4 C / kg aria. 34 ev (54,4 10-1 erg) energia media necessaria per ionizzare una molecola di gas in aria. ev erg ionizi. erg ioniz. e ev cm cm erg 1 erg gr aria cm erg 1R 88 gr 0,88 rad in aria 19 7 9 34 1,6 10 10,08 10 0,11 3 3 0,11 88 3 cm 3 gr. 1,3 10 3 aria L'energia assorbita dall aria in seguito alla esposizione di 1 R ovvero per produrre,08 10 9 ionizz./cm 3 è 88 erg / g aria cioè 0,88 rad. ass Per i tessuti molli e fotoni da 0, MeV () essuti 1,05() ass aria si ottiene E = 0,93 rad/r Sopra i 00 kev la dose assorbita nei tessuti per ogni R è circa uguale a 1 rad. Non ci sono indicazioni sul tempo durante il quale sono avvenute le ionizzazioni
DOSE ASSORBIA ( art 4 D.Lgs 30/95-D.Lgs 41/00) Radiation Absorbed Dose (rad) ( Gray; Gy) La dose assorbita è l'energia mediamente assorbita dall unità di massa del tessuto. La dose assorbita è una grandezza definita per qualunque tipo di particella e mezzo de ra deass. sf D, R (1) g dm dm erg 1 rad 100 1Gy 1 100 rad grammo Kg detr è la somma delle energie cinetiche iniziali degli elettroni prodotti dagli X massa dm. in un volume di materiale di Kerma derasf dm J [ ] Kg g = frazione della Energia trasferita alle particelle (K) che viene trasformata in X di frenamento (1-g) frazione della Energia trasferita (K) che viene assorbita dal mezzo Etr > Eass perché non tutta l energia trasferita agli elettroni viene assorbita all interno del volumetto stesso. Una parte viene trasformata in X frenamento e gli stessi elettroni possono in parte uscire dalla dm.
GRANDEZZE RADIOPROEZIONISICHE DOSE EQUIVALENE ( rem; Sievert:Sv)( All. IV, Lgs 30/95-D.Lgs 41/00) Rem (Rad Equivalent Man) La dose assorbita D è inadeguata a predire la probabilità degli effetti stocastici e anche la gravità dei deterministici. L'effetto biologico prodotto da 1 Gy è diverso a seconda del tipo della particella e della sua energia. Per poter confrontare gli effetti biologici prodotti da diversi tipi di particelle si è introdotto lo Equivalente di Dose che, a parità di dose assorbita (rad o Gray), tiene conto del diverso effetto biologico delle particelle. La dose equivalente H nel tessuto prodotto dalla radiazione R, è determinata unità di misura rem = rad x WR HR = D,R WR Sv= Gy x WR Fattori peso della radiazione incidente per ottenere dalla dose assorbita (Gy ) equivalente (Sv) ( D.Lgs. 41/00) la dose ipo di radiazione Fattore di ponderazione (WR) Fotoni di tutte le energie ed elettroni 1 Neutroni di energia inferiore a 10 KeV 5 Neutroni tra 10 KeV e 100 KeV 10 Neutroni tra 100 KeV e MeV 0 Protoni 5 Particella alfa 0 Dose efficace ( E ) )( All. IV, Lgs 30/95-D.Lgs 41/00) La dose efficace è correlata agli effetti stocastici Si osserva che, a parità di dose equivalente, i tessuti non rispondono tutti allo stesso modo relativamente a leucemie, tumori solidi e malformazioni gravi. E stata creata una nuova grandezza dose efficace che riguarda unicamente la stima degli effetti Stocastici che si ottiene moltiplicando la dose equivalente H per un fattore di ponderazione (W) caratteristico di ciascun tessuto irradiato. E = H w
Fattori di ponderazione tissutale per il passaggio dalla dose equivalente alla dose efficace (secondo ICRP 60/1990 ; D.Lgs.41/00)) essuto/organ Fattore di ponderazione tessutale Wt Gonadi 1 0,0 Colon 0,1 Esofago 3 0,05 Fegato 4 0,05 Mammella femminile 5 0,05 Midollo rosso 6 0,1 Pelle 7 0,01 Polmone 8 0,1 Stomaco 9 0,1 Superficie ossea 10 0,01 iroide 11 0,05 Vescica ot 0,95 1 0,05 Rimanenti Organi 0,05 La Dose Efficace viene ponderata da nuovi valori di W calcolati su 1+1 organi che hanno sostituito i 7 precedenti valori associati all Equivalente di dose efficace. I valori riportati si applicano a Lavoratori e popolazione di entrambi i sessi. I nuovi valori di W tengono conto oltre che dei tumori ad esito fatale e delle malformazioni ereditarie gravi, anche dei tumori ad esito non fatale e della perdita di vita media. DOSE EFFICACE IMPEGNAA In caso di contaminazione interna si introduce la Dose equivalente impegnata H () o la Dose efficace impegnata E (). Gli integrali delle due grandezze sono eseguiti su un tempo successivo all introduzione = 50 anni per adulti H ( ) H ( t ) dt z0 E( ) E( t) dt z0 = 70 anni per bambini La dose efficace impegnata è la dose che cumulativamente verrebbe assorbita nei 50 anni successivi alla incorporazione, ma viene assegnata al mese in cui è avvenuta la introduzione