Il existe plusieurs façons de définir une dose de rayonnement ionisant, chacune appropriée à des fins différentes.
Dose absorbée
La dose absorbée ressemble le plus à la dose pharmacologique. Alors que la dose pharmacologique est la quantité de substance administrée à un sujet par unité de poids ou de surface, la dose radiologique absorbée est la quantité d'énergie transmise par les rayonnements ionisants par unité de masse. La dose absorbée est mesurée en Grays (1 Gray = 1 joule/kg).
Lorsque les individus sont exposés de manière homogène, par exemple par irradiation externe par des rayons cosmiques et terrestres ou par irradiation interne par le potassium 40 présent dans l'organisme, tous les organes et tissus reçoivent la même dose. Dans ces circonstances, il convient de parler de tout le corps dose. Il est cependant possible que l'exposition ne soit pas homogène, auquel cas certains organes et tissus recevront des doses significativement plus élevées que d'autres. Dans ce cas, il est plus pertinent de penser en termes de dose d'organe. Par exemple, l'inhalation de produits de filiation du radon n'expose essentiellement que les poumons, et l'incorporation d'iode radioactif entraîne une irradiation de la glande thyroïde. Dans ces cas, on peut parler de dose pulmonaire et de dose thyroïdienne.
Cependant, d'autres unités de dose qui tiennent compte des différences dans les effets des différents types de rayonnement et des différentes sensibilités aux rayonnements des tissus et des organes ont également été développées.
Dose équivalente
Le développement d'effets biologiques (par exemple, inhibition de la croissance cellulaire, mort cellulaire, azoospermie) dépend non seulement de la dose absorbée, mais également du type spécifique de rayonnement. Le rayonnement alpha a un plus grand potentiel ionisant que le rayonnement bêta ou gamma. La dose équivalente tient compte de cette différence en appliquant des facteurs de pondération spécifiques au rayonnement. Le facteur de pondération des rayonnements gamma et bêta (faible potentiel ionisant) est égal à 1, tandis que celui des particules alpha (haut potentiel ionisant) est de 20 (ICRP 60). La dose équivalente est mesurée en Sieverts (Sv).
Dose efficace
Dans les cas impliquant une irradiation non homogène (par exemple, l'exposition de divers organes à différents radionucléides), il peut être utile de calculer une dose globale qui intègre les doses reçues par tous les organes et tissus. Cela nécessite de prendre en compte la radiosensibilité de chaque tissu et organe, calculée à partir des résultats des études épidémiologiques des cancers radio-induits. La dose efficace est mesurée en Sieverts (Sv) (ICRP 1991). La dose efficace a été élaborée à des fins de radioprotection (c'est-à-dire de gestion des risques) et ne convient donc pas aux études épidémiologiques sur les effets des rayonnements ionisants.
Dose collective
La dose collective reflète l'exposition d'un groupe ou d'une population et non d'un individu, et est utile pour évaluer les conséquences de l'exposition aux rayonnements ionisants au niveau de la population ou du groupe. Elle est calculée en additionnant les doses individuelles reçues, ou en multipliant la dose individuelle moyenne par le nombre d'individus exposés dans les groupes ou populations considérés. La dose collective est mesurée en hommes-Sieverts (homme Sv).