1.3.1 Liều hấp thụ (D)
Một trong những phương pháp tính toán che chắn cho phòng máy CT là phương pháp sử dụng CTDI. Trong phương pháp này, như sẽ trình bày trong phần sau, gắn liền với đại lượng liều hấp thụ.
Liều hấp thụ là đại lượng đặc trưng cho lượng năng lượng mà vật hấp thụ từ bức xạ. Khái niệm này được định nghĩa chung cho mọi môi trường và cho mọi loại bức xạ có khả năng ion hóa trực tiếp (hạt mang điện) hay gián tiếp (photon, neutron).
Liều hấp thụ là lượng năng lượng được hấp thụ trong một đơn vị khối lượng vật chất:
/ / ( . )
D= ∆E ∆ = ∆m E ρ∆V (1.7) Trong đó, ∆E là lượng năng lượng được hấp thụ trong thể tích ∆Vcủa vật chất và ∆m là khối lượng của thể tích ∆V đó.
Khả năng hấp thụ năng lượng phụ thuộc vào loại vật chất được chiếu. Do đó khi đưa ra liều hấp thụ bao giờ người ta cũng phải cho biết loại vật chất đã hấp thụ lượng năng lượng đó.
Đơn vị của liều lượng hấp thụ trong hệ SI là Gray (Gy) 1 Gy = 1J/kg
Trong thực tế, người ta còn sử dụng đơn vị Rad 1 Rad = 0,01Gy
20
1Gy = 100 Rad 1.3.2 Kerma (K)
Để xác định được bề dày cần thiết cho lớp che chắn, đối với các bức xạ ion hóa gián tiếp, ở đây là tia X, ta cần biết giá trị air kerma tán xạ tại vị trí lưu trú do đó trước tiên cần hiểu được khái niệm kerma.
Kerma là chữ viết tắt của từ tiếng Anh “Kinetic Energy Released in Material“ (Động năng được giải phóng trong vật chất), ký hiệu là K. Kerma là tỉ số giữa dEk và dm, trong đó dEk là tổng giá trị động năng ban đầu của tất cả các hạt mang điện được sinh ra do các bức xạ ion hóa gián tiếp trong thể tích nguyên tố vật chất và dm là khối lượng vật chất của thể tích đó:
dEk
K= dm
(1.8) Kerma cũng phản ánh sự hấp thụ năng lượng bức xạ trong vật chất với đơn vị đo trong hệ SI là J/kg hay Gray (Gy). Đại lượng này thường được sử dụng đối với các bức xạ ion hóa gián tiếp như tia X, tia gamma, neutron nhanh.
Nếu ta xét kerma đối với một khối không khí thay vì khối vật chất thì khi đó kerma được gọi là air kerma (Kerma không khí). Vậy air kerma được đo bằng tỉ số giữa tổng động năng ban đầu của những hạt mang điện bị ion hóa trong thể tích nguyên tố không khí và khối lượng thể tích khối không khí đó.
1.3.3 Liều tương đương (H)
Mục đích của việc thiết kế che chắn là bảo đảm an toàn cho nhân viên bức xạ và dân chúng nên rất cần thiết phải xem xét mức độ ảnh hưởng của các loại bức xạ lên cơ thể con người trước khi tiến hành tính toán che chắn cụ thể. Tuy nhiên mức độ ảnh hưởng lại phụ thuộc vào từng loại bức xạ cụ thể. Để đánh giá mức độ nguy hiểm của các loại bức xạ, người ta đưa ra khái niệm liều tương đương.
Liều hấp thụ tương đương hay liều tương đương H là đại lượng bằng tích số giữa liều hấp thụ D và một hệ số đặc trưng cho loại bức xạ, hệ số này không có đơn vị và được gọi là trọng số bức xạ, ký hiệu là WR
21
WR H = ×D
(1.9) Đơn vị của liều tương đương trong hệ SI là Sievert (Sv)
Ngoài ra người ta cũng thường dùng đơn vị là Rem.
1 Sv = 100 Rem 1Rem = 0,01 Sv
Bảng 1.1 Trọng số bức xạ WR của một số bức xạ [2, tr. 32]
1.3.4 Liều hiệu dụng (E)
Ảnh hưởng của các loại bức xạ lên cơ thể con người không chỉ phụ thuộc vào bản thân của từng loại bức xạ mà còn phụ thuộc vào các cơ quan và mô trong cơ thể. Khi chịu cùng một liều tương đương, các cơ quan và mô khác nhau trong cơ thể có thể chịu những mức độ tổn thương khác nhau. Tức là chúng có độ nhạy bức xạ khác nhau. Độ nhạy được đặc trưng bởi một hệ số gọi là hệ số trọng số mô.
Trong trường hợp nhiều vùng trong cơ thể bị chiếu, người ta dùng liều hiệu dụng. Đó là tổng số:
Loại bức xạ Năng lượng WR
Tia X, gamma, beta Bất kỳ 1
Neutron
Nhiệt (0,025 eV) 5
0,01 MeV 10
0,1 MeV 10
0,5 MeV 20
> 0,1 MeV- 2 MeV 20
> 2 MeV- 20 MeV 5
Proton Năng lượng cao 5
Hạt α , mảnh vỡ phân
hạch, hạt nhân nặng 20
22
WT T
T
E=∑ H
(1.10) Trong đó, HT là liều tương đương nhận được ở mô T và WT là hệ số trọng số mô đặc trưng cho cơ quan (mô) đó. Liều hiệu dụng cũng như liều tương đương có cùng thứ nguyên như liều hấp thụ (năng lượng/khối lượng), nhưng người ta cũng dùng đơn vị Sievert để tránh nhầm lẫn.
Bảng 1.2 Trọng số mô của một số mô hoặc cơ quan [1, tr.47]
Mô hoặc cơ quan WT
Tuyến sinh dục
Tủy xương, ruột, phổi, dạ dày
Bàng quang, vú, gan, thực quản, tuyến giáp Da, bề mặt xương
Các vùng khác
0,20 0,12 0,05 0,01 0,05