辐射剂量与防护第1章绪论ppt课件.pptx

辐射剂量与防护 1 课程说明 1 教材 高等电离辐射防护教程 夏益华主编哈尔滨工程大学出版社 20102 课时 1 17周每周星期四晚上3学时 19 30 20 15 20 20 21 05 21 10 21 55 3 课程内容 1 10章的全部内容 附录的部分内容 11 12章部分内容 参考资料 4 授课方式 课堂教学 分组讨论 分组报告 课堂作业 计算软件编写及演示 仪器演示 5 考试方式 笔试 2 教师目标 提高参与性 增强对本课程的兴趣 加深印象 6 成绩计算方法 平时成绩1 15 课堂作业 平时成绩2 15 课堂作业 分组讨论及报告 30 期末考试 40 笔试 闭卷 学生目标 射线与物质相互作用的应用建立剂量与防护的基本概念 名词术语定义 剂量单位 大小量级 基本的防护知识能解决简单实际问题 3 1 李士骏主编 电离辐射剂量学基础 苏州大学出版社 2008 2 李星洪等编 辐射防护基础 原子能出版社 1982 3 田志恒编 辐射剂量学 原子能出版社 1992 4 中华人民共和国国家标准 电离辐射防护与辐射源安全基本标准 GB18871 2002 5 ICRP第103号出版物 2007 潘自强等译校 6 刘漫天 辐射剂量与防护讲义 2011 7 吴丽萍 辐射剂量与防护课件 2011 参考资料 4 1 辐射防护简史 第一阶段 早期辐射损伤认识时期 1895 1930 第二阶段 中期辐射损伤认识时期 1930 1960 第三阶段 近期辐射损伤认识时期 与辐射相关的活动电离辐射防护的目的 主要内容 5 6 特点 对辐射可能造成的损伤认识不足 第一阶段 早期辐射损伤认识时期 1895 1930 时间 19世纪后期电力工业的发展 电气照明开始广泛应用 研究气体放电和真空技术 当时著名英国物理学家克鲁克斯为了研究在低压气体中的放电现象发明了放电管 后来称为阴极射线管 即克鲁克斯管 威廉 克鲁克斯 WilliamCrookes 1832年6月17日 1919年4月4日 男 英国著名物理学家与化学家 1 辐射防护简史 CRT CathodeRayTube 7 1858年德国物理学家普吕克尔 JuliusPl cker 1801 1868 在观察放电管中的放电现象时就发现正对阴极的管壁发出绿色的荧光 1876年德国物理学家哥尔茨坦 E genGoldstein 1850 1930 认为这是从阴极发出的某种射线 与阳极管壁的作用而发出绿色的荧光 并命名这种射线为阴极射线 由阳极的管壁发出绿色的荧光 发现了阴极射线 克鲁克斯管示意图 A是低压电源 提供阴极C加热的能量 B是高压电源 为覆磷的阳极P提供电压 M是蒙片 其电位与阴极相同 其图像显示在屏幕上磷不发光的部位 8 现代CRT 9 阴极射线到底是什么 伦琴 WilhelmKonradR ntgen 1845 1923 德国 一位治学严谨 造诣很深的实验物理学家 热门的研究课题 偶然事件 10 阴极射线是在真空管中可以观察到的电子流 真空管是一个被抽成真空的 装有两个电极 一个阳极和一个阴极 的玻璃管 阴极被加热后 会释放出电子 在电场作用下飞往阳极 假如阳极后面的玻璃片覆有磷光物质的话 它会发光 阴极与阳极之间的金属板会在磷光玻璃板上留下影子 问题 为什么要抽真空 磷光和荧光的区别 11 荧光 fluorescence 是一种光致冷发光现象 入射光照射后 进入激发态 立即退激发并发出出射光 一旦停止入射光 发光现象立即消失 磷光 phosphorescence 是一种缓慢发光的光致冷发光现象 照射后其低能态的电子跃迁到高能态 不能立即退激 须在一些条件作用下而缓慢退激 荧光和磷光的区别 12 当时房间一片漆黑 工作的阴极射线放电管用黑纸包严 突然发现在不超过一米远的小桌上有一块亚铂氰化钡做成的荧光屏发出闪光 他很奇怪 就移远荧光屏继续实验 只见荧光屏的闪光 仍随放电过程的节拍断续出现 他取来各种不同的物品 包括书本 木板 铝片等等 放在放电管和荧光屏之间 发现不同的物品效果很不一样 有的挡不住 有的起一定的阻挡作用 显然从放电管发出了一种穿透力很强的射线 X射线发现过程 13 为了确证这一新射线的存在 并且尽可能了解它的特性 伦琴 Roentgen 用了6个星期深入地研究这一现象 最后发现了X射线 NobelPrizein1901 并用他夫人的手拍摄了第一张X射线照片 由于当时对于它的性质还不了解 故如此命名 研究阴极射线的本质时偶然发现了X射线 伦琴夫人的手 14 1895年底 伦琴的第一篇描述X射线的论文 初步通信 一种新射线 和一些用X射线拍摄的照片分别寄给各国知名学者 彭加勒在法国科学院每周的例会上 带去了伦琴寄给他的论文和照片 贝克勒尔很感兴趣 彭加勒说 这种射线也许是从阴极对面发荧光的那部分管壁发出的 荧光和X射线可能是出于同一机理 不过他不太有把握 15 试验 荧光物质在发荧光的同时会不会发出X射线刚开始 试来试去没有任何结果后来 终于找到一种铀盐有可以和X射线一样 能对底片感光 过程 两张厚黑纸包一张感光胶片晒太阳 一整天不变色放些含铀磷光物质几小时看到影像抽屉里 好几天底片的廓影十分强烈 结论 所研究的含铀磷光物质会发射一种辐射 能贯穿对光不透明的纸而使银盐还原 这一作用很可能在黑暗中也能进行 荧光和X射线不属于同一机理 16 1896年贝克勒尔 Becquerel 发现了铀 Uranium 具有天然放射性 Nobelprizein1903 贝克勒尔只知道铀能使底片感光 但不知道是什么东西使底片感光 1898年玛丽 居里 MariesklodowskaCurie 和皮埃尔 居里 PierreCurie 夫妇发现了放射性核素镭 Ra 和钋 Po 音p 17 放射性核素放出的是什么辐射后来由J J汤姆生的学生卢瑟福发现 并最先提出了 射线的概念 射线由法国物理学家维拉尔 1860 1934 发现 ErnestRutherford1871 1937 JamesChadwick1891 1974 1932年查德威克发现了中子 1935年获诺贝尔物理学奖 18 1899年4月法国物理学家贝克勒尔从居里夫妇那里借来少量镭盐 将放有镭盐的小瓶装在衬衣口袋里走了几小时回自己的实验室 几天后在口袋后面的腹部皮肤出现了类似烧伤 电离辐射的伤害记录 19 皮埃尔 居里为了弄明白这种镭射线的生物效应 特意在自己的手腕部用镭照射了几小时居里夫人由于长期从事镭及其它放射性物质的研究工作 身体受到过量的照射 几乎双目失明 造血组织也受到严重的辐射损伤 1934年7月 她死于白血病 伊伦娜 居里 IreneCurie 居里夫妇的女儿 人工放射性同位素的发现者 也死于白血病 当然对辐射会对人体造成损伤就更不清楚 20 在了解X射线的本质和特点的过程中 人们对此做了大量实验并逐步发现了X射线及某些放射性物质的一些有害效应 如 1896年1月末美国的格鲁柏 Grubbe 在制造射线管并进行射线实验时 在他的手上发生了皮炎 直至晚年作了手和手指的一部分切除手术 1896年3月美国的埃迪森 T Edison 在改进X射线管和制造X射线荧光透视装置时 他说数小时后感到眼痛 继而发生了结膜炎 21 1896年4月美国的丹尼尔 J Daniel 在用X射线确定头颅中异物位置时 发现了X射线对头发有脱毛作用 1896年7月德国的马修斯 W Marouse 记述了X射线透视后引起了脱毛和皮炎 1897年奥地利医生费兰德 L Freund 受到丹尼尔和马修斯实验的启发 试用X射线治疗小儿背部的长毛痣 治疗后不久 这些患者的皮肤出现了红斑和脱毛 结果发生了严重的皮炎和溃疡 22 直到1902年有报道 X射线引起慢性溃疡并继而诱发癌症事实是这样的 在X射线使用初期 每当透视和拍片时 放射性工作人员先把自己的手放在荧光屏和照相底片之间作试验 用荧光屏或底片上骨骼和组织的黑度来判断X射线的透过度和剂量 因此 他们的手和手指受到了严重的辐射损伤 甚至有的人因辐射所致皮肤癌而死亡 23 1903 1904年期间亥耐克 Heineke 发现X射线照射引起末梢循环血液中白细胞数显著减少以半致死剂量对豚鼠进行全身照射 证实了白细胞减少是由于生物造血器官对辐射极为敏感 淋巴组织和脾脏受到损害 使血液中的淋巴细胞减少 又由于骨髓受照后遭到损伤 致使白细胞降低 还证实了辐射所致人的骨髓和动物骨髓的影响是一样的 X射线发现后10年 对操作者的血相进行了调查 从当时所调查的10个病例中几乎都看到了白细胞数有所降低 24 1905年布朗 Brown 和奥斯古德 Osgood 对10名从事X射线工作的人员进行了调查 结果发现有的人没有精子 有的人好几年没有精子 但在脱离X射线数年后 他们的妻子又生育了子女 另外 也发现妇女在妊娠初期接受X射线照射后 胎儿会受到损伤 引起死胎 畸形和流产 25 1907年 报道了用X射线治疗小儿胸腺肥大症引起了甲状腺癌病例 1911年 有人搜集了94例由辐射引起的皮肤癌和其它恶性疾患 也有辐射致死的报道 1922年Ledoux Lebard计算约有100名放射性工作者死于恶性疾病1925年 Martland报告说美国新泽西卅夜光涂料厂标度盘绘制女工发生了职业性镭中毒 以至后来有超过50人得了骨癌 26 发现X射线10年后人们认识到辐射损伤严重时会诱发白内障 1875 1917年在德国的Schneeberg矿 矿工容易患上一种高死亡率的肺病 死亡的622名工人中有322人死于癌症 其中肺癌占87 后来称之为 Schneeberg 肺病 27 由以上典型事例可看出早期辐射损伤认识时期 辐射损伤的特点 1 外照射引起的急性体表损伤 2 氡及其子体内照射引起的肺癌 3 镭的照射引起骨肿瘤 这一阶段损伤的对象主要是 X射线机的制造者和应用X射线的技术人员 从事放射性物质研究的科学家铀矿工人及用含镭夜光涂料的操作女工 28 1 许多物质对X射线是透明的 但不同的物质透明的程度不一样 2 一些物质受到X射线照射时会发光3 X射线在空气中产生电离4 高能电子打到固体上产生X射线5 X射线对照相感光板起作用6 X射线在电场和磁场中并不偏转 通过实验人们逐步确定了X射线对人体有生物效应 同时还具有下列性质 29 第二阶段 中期辐射损伤认识时期 1930 1960 又称放射线诊断 治疗损伤时期 特点 医学界把辐射看作是时髦的诊断和治疗手段 却缺乏对辐射的远期效应的认识 病人由于接受高累积剂量而诱发过多的白血病 骨肿瘤 肝癌等恶性肿癌 损伤对象 接受超剂量辐射照射的病人 30 较突出的例子有 1935 1954年在英国应用X射线局部照射治疗强直性脊椎炎的病人 1944 1951年在德国应用镭 224注射治疗强直性脊椎炎 关节炎及结核病的病人 1928 1954年在一些国家中应用钍造影剂进行X射线造影的病人 31 第三阶段 近期辐射损伤认识时期 1960 现在 又称流行病学调查所见的辐射损伤时期 特点 早期的职业性急性辐射损伤 除事故外 已极为罕见了 中期所见到的高发生率的恶性肿瘤 得以避免 除事故外 只能用大群体的流行病学的调查方法 才能发现辐射损伤或危害的增加 32 重点调查对象包括 职业性受照射群体的流行病学调查 放射事故受害者调查 出生前受X射线诊断照射的群体的流行病学调查 高辐射本底地区居住者的流行病学调查 原子弹 切尔诺贝利事故受害者跟踪调查 33 调查结论 迄今为止的流行病学的调查资料证明 在低剂量下 唯一潜在的辐射危害是致癌 非特异性 不是不同寻常的 寿命缩短末见发生 遗传危害也末见增加 低于职业性剂量限值的辐射水平的长期慢性照射 是否会增加恶性肿瘤尚不明确 出生前诊断性X的照射量 是否能增加出生后小儿癌症的发病率尚有争议 高本底地区居民流行病学的调查 均未证实遗传危害的增加或恶性肿瘤较对照群体有过多的发生 34 辐射防护简史与辐射相关的活动电离辐射防护的目的 35 2 与辐射有关的活动 问题1 电离辐射有危害 个人不从事放射性工作就没有危害了 答案 天然放射性不可避免问题2 电离辐射有危害 是否就可以不从事与辐射有关的活动呢 答案 否定从1895年至今的100多年中 其间与辐射有关的科学技术发展极其迅速 并已在国民经济中得到广泛应用 取得了很大的经济效益和社会效益 36 37 与核辐射有关的活动 核技术核技术在工农医等各部门的应用 核电 先进 安全 经济的能源核武器的制造 同位素示踪核成像技术核分析技术检测用核技术辐射工艺 核能开发利用 37 核动力 核电站 核供热 包括民用核供暖 化工核供热 海水淡化 核舰船 核航母 核宇航 38 研究堆及其应用 包括脉冲核反应堆 加速器及应用 同位素应用 非动力核技术 辐射技术应用 39 研究堆及其应用 包括脉冲核反应堆 加速器及应用 同位素应用 非动力核技术 辐射技术应用 军民用同位素生产堆内辐照 单晶硅中子掺杂 黄玉等宝石辐照改色 中子照相中子治癌中子活化分析 40 研究堆及其应用 包括脉冲核反应堆 加速器及应用 同位素应用 非动力核技术 辐射技术应用 缺中子同位素生产加速器辐照治疗癌症加速器用于辐照加工加速器中子治癌 41 研究堆及其应用 包括脉冲核反应堆 加速器及应用 同位素应用 非动力核技术 辐射技术应用 工业 农业 医学科研 勘探 防恐防毒 环境监测与保护 侦探等 42 研究堆及其应用 包括脉冲核反应堆 加速器及应用 同位素应用 非动力核技术 辐射技术应用 辐射加工 辐射消毒灭菌辐射保鲜保质辐射育种辐射杀虫 43 重水反应堆 新型核反应堆 脉冲堆 44 核燃料元件 45 辐照装置 湿式贮源辐照装置全景图 干式贮源辐照装置全景图 46 60Co辐照装置 Co 60工业辐射源 放射性治疗源 47 相机 48 SPECTImaging单光子发射计算机断层扫描装置 49 正电子PET 50 医用直线加速器 51 放射性药物显像 放射性诊断药盒 碘 131化钠口服液 凝胶型99Mo 99mTc发生器 52 放射性物质检查系统 工业无损探伤加速器 工业示踪剂 53 工业用 探伤机 54 X射线安检系统 航空集装箱检测系统 55 固定核子测量 料位计 56 固定核子测量 厚度测量仪 57 58 辐射防护简史与辐射相关的活动电离辐射防护的目的 58 电离辐射带来的问题 电离辐射的存在 电离辐射的应用 辐射对人体的可能的损伤 电离辐射的防护 辐射防护 研究 如何保护人类和环境免受辐射照射的有害效应 而又不过多的限制可能与照射相关的有益于人类的事业和活动的学科 3 电离辐射防护的目的 59 辐射防护的主要内容 制定辐射防护标准和监测方法进行辐射防护检测并进行评价研究辐射防护方法和防护措施实施有效的辐射防护管理和医学监护 辐射防护的目的 防止有害的非随机性效应限制随机性效应的发生率 使之达到可以接受的水平 60 ICRU国际辐射单位和测量委员会InternationalCommissiononRadiationUnitsandMeasurements权威的国际性学术团体 辐射和放射性的量和单位的研究推荐在临床和放射医学领域内 测量和应用这些量的适当方法提出用到这些方法时需要用到的物理参数 主要从事 61 ICRP国际放射防护委员会InternationalCommissiononRadiologicalProtection国际放射防护委员会 对整个辐射防护领域承担提供指导的义务ICRP建议的辐射防护的基本标准和原则已为世界许多国家所采用 62 UNSCEAR联合国原子辐射效应科学委员会