Физика здоровья
Физика здоровья, также называемая наукой о радиационной защите , — это профессия, посвященная защите людей и окружающей среды от потенциальных радиационных опасностей, одновременно позволяющая получать пользу от полезного использования радиации. Физикам-медикам обычно требуется четырехлетняя степень бакалавра и квалификационный опыт, демонстрирующий профессиональные знания теории и применения принципов радиационной защиты и тесно связанных наук. Физики-медики в основном работают на объектах, где радионуклиды или другие источники ионизирующего излучения (например, генераторы рентгеновского излучения используются или производятся ); к ним относятся исследования, промышленность, образование, медицинские учреждения, атомная энергетика, вооруженные силы, охрана окружающей среды, обеспечение соблюдения государственных постановлений, а также дезактивация и вывод из эксплуатации - сочетание образования и опыта физиков-медиков зависит от конкретной области, в которой работает физик-медик. .
Подспециальности
[ редактировать ]В области физики здоровья существует множество специальностей. [ 1 ] включая
- ионизирующего излучения Приборы и измерения
- Внутренняя дозиметрия и внешняя дозиметрия
- радиоактивными отходами Управление
- Радиоактивное заражение , дезактивация и вывод из эксплуатации
- Радиологическая техника (защита, удержание и т. д.)
- Экологическая оценка, радиационный мониторинг и оценка радона
- Оперативная радиационная защита /физика здравоохранения
- Физика ускорителей частиц
- Реагирование/планирование радиационной аварийной ситуации - (например, группа поддержки ядерной аварийной ситуации )
- Промышленное использование радиоактивных материалов
- Медицинская физика здоровья
- Общественная информация и коммуникация, связанные с радиоактивными материалами
- Биологические эффекты/радиационная биология
- Нормы радиации
- Анализ радиационного риска
- Атомная энергетика
- Радиоактивные материалы и национальная безопасность
- Радиационная защита
- Нанотехнологии
Физика оперативного здоровья
[ редактировать ]Подраздел оперативной физики здоровья, который в старых источниках также назывался прикладной физикой здравоохранения, фокусируется на полевых работах и практическом применении знаний физики здоровья в реальных ситуациях, а не на фундаментальных исследованиях. [ 2 ]
Медицинская физика
[ редактировать ]Область физики здоровья связана с областью медицинской физики. [ 3 ] и они похожи друг на друга в том, что практики в обеих областях полагаются на одну и ту же фундаментальную науку (т.е. радиационную физику, биологию и т. д.). Физики-медики, однако, сосредоточены на оценке и защите здоровья человека от радиации, тогда как физики-медики и медицинские физики поддерживают использование радиации и других основанных на физике технологий практикующими врачами для диагностики и лечения заболеваний. [ 4 ]
Приборы радиационной защиты
[ редактировать ]Практическое измерение ионизирующего излучения имеет важное значение для физики здоровья. Это позволяет оценить меры защиты и оценить дозу радиации, вероятно или фактически полученную отдельными лицами. Предоставление таких инструментов обычно контролируется законом. В Великобритании это Правила об ионизирующем излучении 1999 года.
Измерительные приборы радиационной защиты бывают как «установленные» (в фиксированном положении), так и переносные (ручные или переносные).
Установленные инструменты
[ редактировать ]Установленные приборы закрепляются в положениях, которые, как известно, важны для оценки общей радиационной опасности на территории. Примерами являются установленные «зональные» радиационные мониторы, мониторы блокировки гамма-излучения, мониторы выхода персонала и мониторы загрязнения воздуха.
Зональный монитор будет измерять окружающее излучение, обычно рентгеновское, гамма-излучение или нейтроны; это излучения, которые могут иметь значительные уровни радиации на расстоянии более десятков метров от источника и, таким образом, охватывать большую территорию.
Мониторы с блокировкой используются в приложениях для предотвращения непреднамеренного воздействия на работников избыточной дозы путем предотвращения доступа персонала в зону с высоким уровнем радиации.
Мониторы загрязнения воздуха измеряют концентрацию радиоактивных частиц в атмосфере, чтобы предотвратить попадание радиоактивных частиц в легкие персонала.
Мониторы выхода персонала используются для наблюдения за работниками, выходящими из зоны «контролируемого загрязнения» или потенциально загрязненной зоны. Они могут быть в виде ручных мониторов, датчиков для проверки одежды или мониторов всего тела. Они контролируют поверхность тела и одежды рабочих, чтобы проверить, не ли радиоактивного загрязнения осталось . Обычно они измеряют альфа, бета или гамма или их комбинации.
Великобритании Национальная физическая лаборатория опубликовала на своем Форуме по метрологии ионизирующего излучения руководство по передовой практике, касающееся предоставления такого оборудования и методологии расчета используемых уровней сигнализации. [ 5 ]
Портативные инструменты
[ редактировать ]Портативные инструменты бывают ручными или переносными. Ручной прибор обычно используется в качестве измерительного прибора для детальной проверки объекта или человека или для оценки территории, где нет установленных приборов. Их также можно использовать для мониторинга выхода персонала или проверки загрязнения персонала на местах. Обычно они измеряют альфа, бета или гамма или их комбинации.
Переносные приборы – это, как правило, приборы, которые были бы установлены стационарно, но временно размещаются в зоне для обеспечения непрерывного мониторинга, где существует вероятность возникновения опасности. Такие инструменты часто устанавливаются на тележках для облегчения развертывания и связаны с временными оперативными ситуациями.
Типы инструментов
[ редактировать ]Ниже перечислен ряд часто используемых приборов обнаружения.
- ионизационные камеры
- пропорциональные счетчики
- Счетчики Гейгера
- Полупроводниковые детекторы
- Сцинтилляционные детекторы
Для более полного описания каждого из них следует перейти по ссылкам.
Руководство по использованию
[ редактировать ]В Соединенном Королевстве HSE 15 марта 2020 выпустило руководство пользователя по выбору правильного прибора для измерения радиации для конкретного применения [2]. Архивировано г. в Wayback Machine . Он охватывает все технологии приборов ионизирующего излучения и является полезным сравнительным руководством.
Дозиметры радиации
[ редактировать ]Дозиметры — это устройства, которые носит пользователь и которые измеряют дозу радиации , которую получает пользователь. К распространенным типам носимых дозиметров ионизирующего излучения относятся:
- Дозиметр из кварцевого волокна
- Пленочный дозиметр
- Термолюминесцентный дозиметр
- Твердотельный дозиметр ( MOSFET или кремниевый диод)
Единицы измерения
[ редактировать ]
Поглощенная доза
[ редактировать ]Фундаментальные единицы не учитывают величину ущерба, наносимого веществу (особенно живой ткани) ионизирующим излучением. Это более тесно связано с количеством выделенной энергии , а не с зарядом. Это называется поглощенной дозой .
- Грей джоуля (Гр) в единицах Дж/кг — это единица поглощенной дозы в системе СИ , которая представляет собой количество радиации, необходимое для выделения 1 энергии в 1 килограмме любого вида вещества.
- Рад . (поглощенная доза радиации) — это соответствующая традиционная единица, равная 0,01 Дж, выпавшей на кг 100 рад = 1 Гр.
Эквивалентная доза
[ редактировать ]Равные дозы разных типов или энергий радиации вызывают разную степень повреждения живых тканей. Например, 1 Гр альфа-излучения причиняет примерно в 20 раз больший вред, чем 1 Гр рентгеновского излучения . Поэтому эквивалентная доза была определена как приблизительная мера биологического эффекта радиации. Она рассчитывается путем умножения поглощенной дозы на весовой коэффициент W R , который различен для каждого типа радиации (см. таблицу « Относительная биологическая эффективность#Стандартизация »). Этот весовой коэффициент также называется Q (коэффициент качества) или ОБЭ ( относительная биологическая эффективность излучения).
- Зиверт (Зв) — это единица эквивалентной дозы в системе СИ. Хотя у него те же единицы измерения, что и у серого, Дж/кг, он измеряет нечто иное. Для данного типа и дозы радиации, примененной к определенной части тела определенного организма, он измеряет величину дозы рентгеновского или гамма-излучения, примененной ко всему телу организма, такую, что Согласно текущей статистике, вероятность того, что оба сценария вызовут рак, одинакова.
- Бэр (рентген - эквивалент человека) — традиционная единица эквивалентной дозы. 1 зиверт = 100 бэр. Поскольку бэр — относительно большая единица измерения, типичная эквивалентная доза измеряется в миллибэр (мбэр), 10 −3 бэр, или в микрозивертах (мкЗв), 10 −6 Св. 1 мбэр = 10 мкЗв.
- Единицей, иногда используемой для измерения низких доз радиации, является BRET ( эквивалентное время фонового излучения ). Это количество дней фонового радиационного воздействия на среднестатистического человека, которому эквивалентна доза. Эта единица не стандартизирована и зависит от значения, используемого для средней дозы фонового излучения. Используя значение НКДАР 2000 года (ниже), одна единица BRET равна примерно 6,6 мкЗв.
Для сравнения, средняя «фоновая» доза естественной радиации, получаемая человеком в день, по оценке НКДАР ООН 2000 года, составляет BRET 6,6 мкЗв (660 мкмэр). Однако местные уровни облучения различаются: среднегодовое значение в США составляет около 3,6 мЗв (360 мбэр). [ 6 ] а на небольшой территории в Индии - до 30 мЗв (3 бэр). [ 7 ] [ 8 ] Смертельная доза облучения всего тела человека составляет около 4–5 Зв (400–500 бэр). [ 9 ]
История
[ редактировать ]В 1898 году Рентгеновское общество (ныне Британский институт радиологии ) учредило комитет по рентгеновским травмам, положив начало дисциплине радиационной защиты. [ 10 ]
Термин «физика здоровья».
[ редактировать ]По словам Пола Фрейма: [ 11 ]
«Считается, что термин «физика здоровья» возник в Металлургической лаборатории Чикагского университета в 1942 году, но точное происхождение неизвестно. Возможно, этот термин был придуман Робертом Стоуном или Артуром Комптоном , поскольку Стоун был главой отдела здравоохранения. и Артур Комптон был главой металлургической лаборатории. Первой задачей отдела медицинской физики было разработать защиту для реактора CP-1 , который Энрико Ферми строил , поэтому первоначальные HP были в основном физиками, пытавшимися решить проблемы, связанные со здоровьем. Объяснение, данное Робертом Стоуном, заключалось в том, что «... термин «Физика здоровья» использовался в Плутониевом проекте для определения той области, в которой физические методы используются для определения существования опасностей для здоровья персонала».
Вариант был предложен Рэймондом Финклем, сотрудником отдела здравоохранения того периода. «Сначала монеты просто обозначали физический отдел Отдела здравоохранения... название также служило безопасности: « радиационная защита » могла вызвать нежелательный интерес; «физика здоровья» ничего не дала».
Величины, связанные с радиацией
[ редактировать ]В следующей таблице показаны количества радиации в единицах СИ и других единицах СИ.
| Количество | Единица | Символ | Вывод | Год | СИ эквивалент |
|---|---|---|---|---|---|
| Деятельность ( А ) | беккерель | Бк | с −1 | 1974 | единица СИ |
| кюри | Там | 3.7 × 10 10 с −1 | 1953 | 3.7 × 10 10 Бк | |
| Резерфорд | Роуд | 10 6 с −1 | 1946 | 1 000 000 Бк | |
| Экспозиция ( X ) | кулон на килограмм | С/кг | C⋅kg −1 воздуха | 1974 | единица СИ |
| рентген | Р | есу / 0,001 293 г воздуха | 1928 | 2.58 × 10 −4 С/кг | |
| Поглощенная доза ( D ) | серый | Гай | J ⋅kg −1 | 1974 | единица СИ |
| очень за грамм | эрг/г | erg⋅g −1 | 1950 | 1.0 × 10 −4 Гай | |
| рад | рад | 100 erg⋅g −1 | 1953 | 0,010 Гр | |
| Эквивалентная доза ( H ) | зиверт | Св | J⋅kg −1 × В Р | 1977 | единица СИ |
| Рентгеновский эквивалент человека | рем | 100 erg⋅g −1 × В Р | 1971 | 0,010 Зв | |
| Эффективная доза ( Е ) | зиверт | Св | J⋅kg −1 × В Р × В Т | 1977 | единица СИ |
| Рентгеновский эквивалент человека | рем | 100 erg⋅g −1 × В Р × В Т | 1971 | 0,010 Зв |
Хотя Комиссия по ядерному регулированию США разрешает использовать единицы кюри , рад и бэр наряду с единицами СИ, [ 12 ] Директивы Европейского Союза о европейских единицах измерения требовали, чтобы их использование в «целях общественного здравоохранения…» было прекращено к 31 декабря 1985 года. [ 13 ]
См. также
[ редактировать ]- Общество медицинской физики
- Сертифицированный медицинский физик
- Радиационная защита пациентов
- Радиационная защита
- Общество радиологической защиты Главный орган Великобритании, занимающийся продвижением науки и практики радиационной защиты. Это британская национальная дочерняя организация IRPA.
- IRPA Международная ассоциация радиационной защиты. Международная организация, занимающаяся продвижением науки и практики радиационной защиты.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Карьера в области медицинской физики
- ^ Миллер, Кеннет Л. (июль 2005 г.). «Физика оперативного здравоохранения» . Физика здоровья . 88 (6): 638–652. дои : 10.1097/01.hp.0000138021.37701.30 . ПМИД 15891458 . S2CID 8808841 – через ResearchGate.
- ^ «Американская ассоциация физиков в медицине» .
- ^ AAPM - Медицинский физик
- ^ Руководство по передовой практике оперативного мониторинга «Выбор уровней сигнализации для мониторов выхода персонала», декабрь 2009 г. - Национальная физическая лаборатория, Теддингтон, Великобритания [1]. Архивировано 13 мая 2013 г. в Wayback Machine.
- ^ Радиоактивность в природе < http://www.physical.isu.edu/radinf/natural.htm. Архивировано 5 февраля 2015 г. в Wayback Machine >
- ^ «Фоновое излучение: естественное или искусственное». Архивировано 2 мая 2012 г. в Wayback Machine, Департамент здравоохранения штата Вашингтон.
- ^ «Монацитовый песок не вызывает повышенного уровня заболеваемости раком» , The Hindu
- ^ «Смертельная доза» , Глоссарий NRC (2 августа 2010 г.)
- ^ Молд Р. Век рентгеновских лучей и радиоактивности в медицине . Бристоль: Издательство IOP, 1993.
- ^ Происхождение «физики здоровья». Архивировано 27 сентября 2007 г. в Wayback Machine.
- ^ 10 С.Ф.Н. 20.1004 . Комиссия по ядерному регулированию США. 2009.
- ^ Совет Европейских сообществ (21 декабря 1979 г.). «Директива Совета 80/181/ЕЕС от 20 декабря 1979 г. о сближении законов государств-членов, касающихся единиц измерения, и об отмене Директивы 71/354/ЕЕС» . Проверено 19 мая 2012 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]
- Общество физики здоровья — научная и профессиональная организация, члены которой специализируются в области радиационной безопасности труда и окружающей среды.
- [3] - «Запутанный мир радиационной дозиметрии» - М.А. Бойд, 2009 г., Агентство по охране окружающей среды США. Отчет о хронологических различиях между дозиметрическими системами США и МКРЗ.
- Вопросы и ответы: Последствия радиационного воздействия для здоровья , BBC News , 21 июля 2011 г.
