Jednotky pole ionizujícího záření

Při popisu ionizujícího záření je třeba rozlišovat pole záření od účinku záření na látku. Pole záření popisuje, kolik částic nebo energie prochází daným místem v prostoru. Účinek záření na látku popisují jiné veličiny, například absorbovaná dávka, ekvivalentní dávka nebo efektivní dávka. Pro tyto jednotky slouží samostatná stránka dozimetrie.

Veličiny na této stránce se používají zejména tehdy, když potřebujeme popsat samotné záření před jeho interakcí s materiálem: tok neutronů, svazek fotonů, částicové pole v okolí zdroje nebo záření dopadající na ozařovaný vzorek.

Fluence částic

Fluence částic vyjadřuje množství částic, které dopadají do určitého místa bez ohledu na směr, odkud přicházejí. Přesněji jde o podíl počtu částic dopadajících na malou kouli a plošného obsahu jejího hlavního řezu. Obvykle se značí Φ.

Jednotkou fluence částic je m−2. Zjednodušeně lze říct, že jde o počet částic vztažený k ploše 1 m2.

Fluence se používá pro celkové množství částic, které prošly daným místem za dobu měření. Typickým příkladem je jednorázové ozáření vzorku v ozařovači nebo vyhodnocení expozice osoby během pracovní směny.

Příkon fluence částic

Příkon fluence částic udává, jak rychle fluence částic narůstá v čase. Používá se také označení hustota toku částic. Obvykle se značí φ nebo dΦ/dt.

Jednotkou příkonu fluence částic je m−2·s−1. Ve speciálním případě rovnoběžného svazku částic udává počet částic, které projdou kolmou plochou 1 m2 za 1 s.

Tato veličina se uplatňuje při okamžitých měřeních intenzity částicového pole, například při monitorování radiace v reálném čase, při hodnocení kosmického záření v letecké výšce nebo při určování neutronových toků kolem reaktoru.

Fluence energie

Fluence energie popisuje energii částicového nebo fotonového pole vztaženou k ploše. U fotonů se započítává energie fotonů, u hmotných částic zpravidla jejich kinetická energie. Obvykle se značí Ψ.

Jednotkou fluence energie je J·m−2. Na rozdíl od fluence částic tedy nezohledňuje jen počet částic, ale také jejich energii. Stejný počet částic s vyšší energií představuje větší energetický obsah pole záření.

Příkon fluence energie

Příkon fluence energie je časový přírůstek fluence energie. Lze jej chápat jako hustotu toku energie pole záření. Jednotkou je W·m−2, protože 1 W = 1 J·s−1.

Rozměrově odpovídá intenzitě elektromagnetického záření. Při srovnání s hodnotami typu solární konstanta je však vhodné mít na paměti, že solární záření není totéž co pole ionizujícího záření; shodná je zde především jednotka toku energie na plochu.

Jak veličiny spolu souvisejí

Základní vztahy lze zapsat stručně:

Symbol dN znamená počet částic, dE energii částic nebo fotonů a da plošný obsah hlavního řezu malé koule použité v definici.

Krátký příklad výpočtu

Jestliže je příkon fluence částic 2 000 m−2·s−1 a měření trvá 60 s, výsledná fluence částic je:

Φ = 2 000 m−2·s−1 · 60 s = 120 000 m−2.

Při proměnném příkonu fluence se musí příspěvky za jednotlivé časové intervaly sčítat, případně integrovat přes celý čas měření.

Praktický význam

Veličiny popisující pole záření jsou výchozí pro:

Časté otázky

Je fluence totéž co dávka?

Ne. Fluence popisuje pole záření před interakcí s látkou. Dávka popisuje energii předanou látce, případně biologicky vážený účinek záření.

Proč se fluence definuje pomocí malé koule?

Definice pomocí koule umožňuje započítat částice přicházející ze všech směrů. To je důležité u obecných polí záření, která nemusí tvořit jednoduchý rovnoběžný svazek.

Kdy stačí použít jednoduchý vztah počet částic na plochu?

U rovnoběžného svazku částic dopadajícího kolmo na rovinnou plochu. U rozptýleného pole nebo pole s částicemi z více směrů je přesnější používat obecnou definici fluence.

Související jednotky

Doplňující zdroje