Trong công tác phòng thí nghiệm, nghiên cứu và quan trắc, việc sử dụng Máy đo bức xạ và hiểu đúng đơn vị đo là nền tảng để đọc dữ liệu đo, phân biệt bản chất của từng đại lượng và trao đổi thông tin nhất quán. Các đơn vị như Bq, Gy và mSv không dùng để mô tả cùng một vấn đề: có đơn vị thể hiện hoạt độ phóng xạ, có đơn vị phản ánh năng lượng bức xạ hấp thụ trong vật chất, và có đại lượng được sử dụng cho mục tiêu bảo vệ bức xạ.
Hoạt độ phóng xạ và đơn vị becquerel (Bq)
Hoạt độ là đại lượng dùng để đo mức độ phóng xạ của một nguồn. Đại lượng này biểu thị số biến đổi phóng xạ trung bình của các hạt nhân xác định trong một đơn vị thời gian. Đơn vị đo hoạt độ là becquerel, ký hiệu Bq.
Một hoạt độ 1 Bq tương ứng với một biến đổi của hạt nhân phóng xạ trong một giây. Dữ liệu tham khảo cũng nêu đơn vị ngoài hệ là curie (Ci), với quy đổi: 1 Ci = 3,7 × 1010 Bq. Hoạt độ cho biết mức độ biến đổi hạt nhân của nguồn, nhưng tự nó không thay thế cho thông tin về liều mà vật chất hoặc con người có thể nhận.
Mật độ thông lượng trên bề mặt nhiễm bẩn
Để đánh giá sự phát ra từ bề mặt bị nhiễm bẩn, có thể dùng khái niệm mật độ thông lượng. Đây là số hạt đi qua vuông góc một đơn vị diện tích trong một đơn vị thời gian. Đơn vị được nêu là 1/(s × m2), tương ứng trường hợp một hạt đi qua diện tích 1 m2 trong 1 giây.
Đại lượng này khác với hoạt độ và liều hấp thụ. Vì vậy, khi đọc thông số từ thiết bị hoặc hồ sơ đo, cần xác định rõ đại lượng đang được báo cáo thay vì chỉ so sánh trực tiếp các giá trị số.
Trong thực tế, máy đo phóng xạ không nhất thiết hiển thị trực tiếp hoạt độ tính bằng Bq. Tùy nguyên lý detector và cấu hình đo, thiết bị có thể cung cấp số đếm (CPM/CPS), suất liều hoặc các thông số liên quan đến trường bức xạ. Muốn xác định hoạt độ nguồn theo Bq cần có phương pháp đo, hiệu chuẩn và điều kiện hình học phù hợp; không thể quy đổi trực tiếp từ mọi giá trị CPM hoặc suất liều sang Bq nếu thiếu các hệ số cần thiết.
Liều hấp thụ và suất liều hấp thụ
Liều hấp thụ mô tả năng lượng của bức xạ ion hóa được truyền cho vật chất. Đơn vị là gray, ký hiệu Gy. Theo định nghĩa trong dữ liệu nguồn, 1 Gy là khi 1 kg vật chất hấp thụ 1 J năng lượng của bức xạ ion hóa.
Suất liều hấp thụ cho biết cường độ tác động theo thời gian. Ví dụ, 1 Gy/s tương ứng với việc 1 kg vật chất hấp thụ 1 J năng lượng trong 1 giây. Liều hấp thụ hữu ích khi xem xét tương tác vật lý của bức xạ với vật chất, song chưa phản ánh đầy đủ khác biệt sinh học giữa các loại bức xạ hoặc độ nhạy của từng mô trong cơ thể.
Trong thực tế, máy đo phóng xạ không nhất thiết hiển thị trực tiếp hoạt độ tính bằng Bq. Tùy nguyên lý detector và cấu hình đo, thiết bị có thể cung cấp số đếm (CPM/CPS), suất liều hoặc các thông số liên quan đến trường bức xạ. Muốn xác định hoạt độ nguồn theo Bq cần có phương pháp đo, hiệu chuẩn và điều kiện hình học phù hợp; không thể quy đổi trực tiếp từ mọi giá trị CPM hoặc suất liều sang Bq nếu thiếu các hệ số cần thiết.
Liều tương đương: xét đến loại bức xạ
Các cơ quan và mô có thể phản ứng khác nhau trước những loại bức xạ khác nhau. Để tính đến yếu tố này, đại lượng liều tương đương sử dụng hệ số trọng số bức xạ wR. Với một cơ quan hoặc mô T, biểu thức được nêu là:
HT = wR × DT
Trong đó, DT là liều hấp thụ trung bình tại cơ quan hoặc mô đang xét; wR là hệ số trọng số của loại bức xạ. Cách tiếp cận này hỗ trợ diễn giải tác động bảo vệ bức xạ thay vì chỉ nhìn vào năng lượng hấp thụ.
Cần lưu ý rằng giá trị hiển thị trên một máy đo phóng xạ cầm tay, ví dụ suất liều tương đương môi trường tính bằng µSv/h, không đồng nghĩa với liều tương đương H_T của một cơ quan cụ thể. Đây là các đại lượng khác nhau về định nghĩa, điều kiện đo và mục đích sử dụng. Thiết bị đo hiện trường chủ yếu cung cấp thông tin về trường bức xạ tại vị trí đo; việc đánh giá liều cá nhân hoặc liều đối với cơ quan, mô cần sử dụng đại lượng và phương pháp đo phù hợp.
Liều hiệu dụng và độ nhạy của mô
Không phải mọi cơ quan, mô trong cơ thể đều có độ nhạy bức xạ giống nhau. Liều hiệu dụng được đưa vào để xét thêm yếu tố này. Đại lượng được tính bằng tổng các tích của liều tương đương ở từng cơ quan hoặc mô với hệ số trọng số mô tương ứng wT:
E = ΣT(wT × HT)
Trong theo dõi liều kế cá nhân của nhân viên bức xạ và giám sát nơi làm việc, đại lượng vận hành gọi là liều tương đương môi trường cũng được đề cập để hỗ trợ xử lý dữ liệu đo trong các liều kế hiện đại.
Vì vậy, không nên lấy một giá trị suất liều đo được bằng máy đo phóng xạ cầm tay rồi đồng nhất với liều hiệu dụng của người lao động. Suất liều là tốc độ tích lũy liều tại vị trí đo, còn liều hiệu dụng là đại lượng bảo vệ bức xạ được tính từ liều tương đương của các mô và hệ số trọng số mô. Trong thực tế, đánh giá phơi nhiễm nghề nghiệp cần kết hợp điều kiện chiếu xạ, thời gian làm việc, vị trí cơ thể và dữ liệu từ hệ thống đo liều cá nhân.
Giới hạn liều bức xạ được nêu trong dữ liệu tham khảo
Theo Ấn phẩm 103 của ICRP ban hành năm 2007, dữ liệu nguồn nêu các giới hạn hằng năm đối với bức xạ từ nguồn nhân tạo bổ sung ngoài nền bức xạ tự nhiên. Giới hạn liều hiệu dụng là 20 mSv mỗi năm cho nhóm nghề nghiệp, tính trung bình trên các giai đoạn 5 năm xác định; đồng thời không vượt 50 mSv trong bất kỳ năm đơn lẻ nào. Với công chúng, giá trị được nêu là 1 mSv trong một năm, với lưu ý có thể có điều kiện đặc biệt miễn trung bình 5 năm không vượt 1 mSv mỗi năm.
| Đại lượng/đối tượng | Nghề nghiệp | Công chúng |
|---|---|---|
| Liều hiệu dụng | 20 mSv/năm, trung bình theo giai đoạn 5 năm | 1 mSv/năm |
| Liều tương đương hằng năm tại thủy tinh thể | 150 mSv | 15 mSv |
| Liều tương đương hằng năm tại da | 500 mSv | 50 mSv |
| Liều tương đương hằng năm tại bàn tay và bàn chân | 500 mSv | Không nêu |
Các giới hạn liều hiệu dụng trong dữ liệu này bao gồm tổng phần liều hiệu dụng liên quan từ chiếu xạ ngoài trong giai đoạn xác định và liều hiệu dụng cam kết sau khi hấp thụ chất phóng xạ. Khoảng thời gian tính liều cam kết được nêu là 50 năm; đối với trẻ em là đến 70 tuổi.
Diễn giải mức phơi nhiễm: cần thận trọng
Các mức liều hấp thụ cao được sử dụng để mô tả khả năng gây tổn thương do bức xạ ion hóa. Theo dữ liệu tham khảo, khoảng 1–10 Gy có thể liên quan đến hội chứng nhiễm xạ cấp điển hình; ở mức 10–50 Gy, tổn thương đường tiêu hóa có thể trở nên chiếm ưu thế. Các mức 50–100 Gy và trên 100 Gy được xem là những mức phơi nhiễm đặc biệt nghiêm trọng, có thể gây tổn thương cấp tính trên diện rộng.
Tuy nhiên, các giá trị trên là liều hấp thụ (Gy) và không phải là thông số có thể đọc trực tiếp từ mọi máy đo phóng xạ. Trong khảo sát hiện trường, thiết bị thường hiển thị suất liều như µSv/h hoặc mSv/h, hoặc tốc độ đếm CPS/CPM tùy loại detector. Đây là các đại lượng dùng để đặc trưng trường bức xạ hoặc tín hiệu phát hiện tại vị trí đo, không đồng nhất với liều hấp thụ mà một cơ quan hoặc toàn cơ thể đã nhận.
Vì vậy, khi sử dụng máy đo phóng xạ để đánh giá một khu vực có bức xạ, cần phân biệt rõ giá trị đo tại thời điểm khảo sát với liều tích lũy của cá nhân. Suất liều đo được chỉ cho biết tốc độ phơi nhiễm tại vị trí và điều kiện đo cụ thể. Để ước tính liều nhận được, cần xét thêm thời gian lưu lại trong trường bức xạ, hình học chiếu xạ, khoảng cách tới nguồn, đặc tính năng lượng và loại bức xạ.
Đối với các trường bức xạ thấp hoặc có dao động thống kê lớn, thời gian đo cũng ảnh hưởng đáng kể đến độ ổn định của kết quả. Máy đo phóng xạ sử dụng detector đếm xung cần có thời gian tích phân phù hợp để giảm sai số thống kê; đồng thời phải xem xét đáp ứng năng lượng và hiệu chuẩn của detector trước khi sử dụng kết quả cho mục đích đánh giá an toàn.
Phơi nhiễm thực tế không chỉ phụ thuộc vào giá trị suất liều tại một thời điểm. Một người làm việc trong trường bức xạ có suất liều tương đối thấp nhưng tiếp xúc trong thời gian dài vẫn có thể tích lũy liều đáng kể. Ngược lại, một phép đo suất liều cao trong thời gian rất ngắn không thể được diễn giải đơn giản bằng cách lấy giá trị đó làm liều toàn thân.
Do đó, việc đánh giá phơi nhiễm cần kết hợp số liệu từ máy đo phóng xạ, thời gian tiếp xúc, điều kiện chiếu xạ và dữ liệu liều kế khi đánh giá liều đối với người lao động. Không nên dùng một giá trị đo tức thời để trực tiếp kết luận về mức độ tổn thương sinh học hoặc so sánh với giới hạn liều năm.
