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辐辐 射射 剂剂 量量 学学 Nuaa王兵 名词解释 1 互易定理互易定理 A 和 B 是两束轴上深度 Z 处的点 则射束 a 在 B 点产生的吸收剂量等于射束 b 在 A 处产生的吸收剂量 2 去弹性散射去弹性散射 中子与原子核撞击 结果发射出的粒子不同于单个中子的相互作用 称为 3 吸收剂量吸收剂量 D 是 d 除以 dm 所得的商 d 是电离辐射授于质量 dm 的物质的平均能量 4 事件频数事件频数 单位吸收剂量的平均事件数 5 相对生物效应相对生物效应 RBERBERBERBE 除吸收剂量和辐射类型之外 其他条件均相同时 产生同样效应几 率水平的辐射 A 参考 与辐射 B 的吸收剂量之比称作辐射 B 对辐射 A 的相对生物效应 6 线衰减系数线衰减系数 光子穿过单位厚度物质层时发生各种相互作用的总几率 7 质量衰减系数质量衰减系数 光子穿过单位质量厚度时发生各种相互作用过程的总几率 8 空气比释动能常数空气比释动能常数 单位活度的指定放射性核素点源在空气中 1m 远处由能量大于 的 光子产生的比释动能率 9 传能线密度传能线密度 LETLETLETLET 特定能量的带电粒子在介质中穿行单位长度路程时 由能量转移小某 一指定值 的历次碰撞所造成的平均能量损失 10 法诺定理法诺定理 受注量均匀的初级辐射照射的给定组成的介质中的次级辐射注量也是均匀 的 且与介质的密度以及介质密度从一点到另一点的变化无关 11 点核函数点核函数 源发射的能量在距离点源 r 处单位质量介质中的被吸收分数 12 AMADAMADAMADAMAD 如果在某一体系的所有气溶胶粒子中 空气动力学直径大于和小于某一空气 动力学直径 d 的粒子各占总活度的 50 则该直径 d 被称作气溶胶粒子的活度中值空气动 力学直径 13 等效厚度等效厚度 如果平行射束垂直照射某一体模时深度 A z处的吸收剂量 与照射介质 B 组成的体模时深度 B z处的吸收剂量相等 则称 A z为介质层 B z的等效厚度 14 粒子粒子 在带电粒子与物质相互作用中 如果释放的原子电子的能量足够大 则可能形 成分枝径迹 这种能产生分枝径迹的电子叫 15 照射量照射量 X 是 dQ 除以 dm 所得的商 dQ 是光子在质量为 dm 的空气中释放的全部电子 完全被空气所阻止时 在空气中所产生的一种符号离子总电荷的绝对值 简答题 1 1 1 1 光子与物质的各种相互作用的比较 光子与物质的各种相互作用的比较 光子与物质相互作用的类型大致分为 1 光电效应 光子与原子碰撞 使其中一个轨道电子挤出 而光子的能量则全部被吸收的 现象 2 康普顿效应 当入射光子受结合松散的轨道电子散射时 轨道电子获得光子的一部分能 量而被释放出来的称为反冲电子 而降低了能量的光子则称为散射光子 这一过程称为 3 电子对的生成 光子在带电粒子电场中可能转变为电子 正电子对 这种光子能量物质 化的过程称为 光子与物质的相互作用于光子的能量和吸收物质的原子序数有关 从从图中可以看出 在低 能区 光电效应为主 中能区 康普顿效应为主 高能区 电子对效应为主 2 2 2 2 高中低能量如何划分 高中低能量如何划分 通常将相对方差小于 4 即 D zD25 的吸收剂量称为高剂量 把 F Dz2 0 即位点发生 能量沉积事件的几率小于 20 的剂量称为低剂量 介于两者之间的称为中剂量 题中 D 为吸收剂量 D z为单次事件比能的剂量平均值 F z为单次事件比能的频率平均值 3 3 3 3 在中子吸收剂量测量时使用的组织等效材料有何要求 说明原因在中子吸收剂量测量时使用的组织等效材料有何要求 说明原因 氢对快中子有较大的碰撞截面 与氢碰撞产生反冲质子是快中子在软组织中损失能量的主要 方式 氢与热中子的 n 反应对大块组织中的吸收剂量有较大的贡献 氮与慢中子发 生 n p 反应释放 0 62MeV 的反应能 能产生较大的能量沉积 因此 组织等效材料对 氢和氮的含量有严格的要求 4 4 4 4 质量阻止本领与哪些因素有关 质量阻止本领与哪些因素有关 分为两部分讨论 碰撞阻止本领和辐射阻止本领 1 碰撞阻止本领与带电粒子的能量有关 能量增加 碰撞阻止本领降低 并且有随着吸收 介质原子序数的增加而降低的趋势 此外还与介质本身有关 在不同的介质中 同种能量的 同种粒子碰撞阻止本领也不相同 2 辐射阻止本领 由于 故其与吸收介质的原子序数和带电粒子的电荷的平 方成正比 与吸收介质的质量的平方成反比 5 5 5 5 比释动能 照射量和吸收量的区别 比释动能 照射量和吸收量的区别 1 吸收剂量涉及的是辐射在体积 v 内沉积的能量 而不管这些能量石来自 v 内还是 v 外 2 比释动能涉及的仅仅是间接致电离粒子在体积 v 内交给带电粒子的能量 而无须过问这 些带电粒子的能量是在何处 以何种方式损失的 3 照射量涉及的仅仅是 X 或 射线在空气体积 v 内交给次级电子用于电离的那部分能量 6 6 6 6 带电粒子与物理相互作用有哪些类型 带电粒子与物理相互作用有哪些类型 1 非弹性碰撞 在电离和激发的过程中带电粒子的一部分动能转变为束缚体系的位能的相 互作用 2 辐射相互作用 1 轫致辐射 即带电粒子在原子核附近穿过时 入射粒子在原子核电场 中产生加速运动 按经典物理学观点 带电粒子将以正比于其加速度平方的几率辐射电磁波 即为 2 湮没效应 一个粒子与其相应的反粒子相互作用 两者的静止质量转化为两个 光子的能量 即 3 弹性散射 不改变体系总动能的过程 4 核相互作用 高能强子带电粒子可能与原子核发生核相互作用 5 5 5 5 电子对生成 入射带电粒子与靶核发生电磁相互作用 可能直接产生电子 正电子对 7 7 7 7 中子与物质相互作用有哪些类型 中子与物质相互作用有哪些类型 1 弹性散射 如果中子与原子核相互作用的结果改变了中子原来的运动方向和动能 并使 靶核获得反冲动能 而作用前后体系的总动能不变 则称为弹性散射 2 非弹性散射 中子将一部分动能转变为靶核的反冲动能和激发能 随后靶核退激发而回 到基态 在这个过程中总能量和动量守恒但总动能不守恒 3 去弹性散射 中子与原子核撞击 结果发射出的粒子不同于单个中子的相互作用 4 俘获 n 反应通常称为辐射俘获反应 在此反应中 靶核俘获一个慢中子后形成一 个处于激发态的复合核 然后它放出一个或几个 光子而跃迁到基态 5 散裂 原子核吸收高能粒子而分裂成几个核裂片并放射出若干个粒子的反应称为散裂 8 8 8 8 S AS AS AS A 理论相对于理论相对于 B GB GB GB G 理论有哪些进步 理论有哪些进步 在推导 B G 理论时 假定带电粒子能量的碰撞损失是连续的 亦即 粒子的影响可以忽略 2 2 r m z Z S 不计 但事实上 带电粒子的能量损失是不连续的 所以不能不考虑 粒子的影响 S A 对 射线的影响进行了研究 他们以能量限值 为界将 射线划分为两种组分 1 E 为慢组 假定其射程为 0 其轫致辐射可以忽略不计 即能量全部沉积在产生点或 其能量降到 以下时的地点 因而不能传输能量 2 E 时为快组 它们能够传输能量 并将其视之为独立辐射而包括在初级带电粒子注 量之中 注 应等于射程为腔室平均弦长一半的电子能量 9 9 9 9 什么是体模 写出常用的体模及用途 什么是体模 写出常用的体模及用途 在辐射防护 放射治疗和辐射加工中 为了模拟测量和计算受外部辐射源照射的人体 实验 动物或辐照产品中的吸收剂量分布 设计或制作了一些具有约定尺寸和材料组成的模型 这 就是体模 1 标准体模 立方体均匀体模 主要用于吸收剂量分布测量 2 ICRU 组织等效球形体模 辐射防护 3 MIRD 非均匀人体模 适用于外辐射 内辐射计算 特别适用于有效剂量当量的计算 1010 输运方程各项的物理意义 输运方程各项的物理意义 11111111 靶 靶 击中理论 给出存活分数公式击中理论 给出存活分数公式 靶 击中理论是根据辐射能量在生物体内沉积的统计特性来解释剂量 效应的关系的 对于单击中模型 设细胞内有一个或多个靶 其中任一靶被击中的细胞即致死 其存活分数为 其中 c y 是事件大于等于临界线能 c y的频数 对于多靶模型 设细胞内有 m 个灵敏部位 每个部位均产生一次能量沉积事件即致死 mz e1 1 F D DS 其中 F z是单次事件比能的频率平均值 对于多次击中理论 设细胞内含有一个靶 该靶被击中 m 次细胞即致死 12121212 辐射平衡状态与吸收剂量的计算公式 辐射平衡状态与吸收剂量的计算公式 1 完全辐射平衡状态 如果进入某一无限小体积元 dv 的辐射能等于离开该体积元的辐射能 时则称 这时 D DS c y e v e v 1 m 0v F ZD ZD DS F dV Qd D 1 其中 Q是指定体积内发生任何核和基本粒子转变中 所有原子核和基本粒子静止质量 能改变总和的期望值 2 带电粒子平衡 如果进入某一无限小体积元的带电粒子的辐射能等于离开该体积元的带 电粒子的辐射能 则称 这时 其中 UE 是不带电粒子能量注量的谱分布 uen是不带电粒子的质量能量吸收系数 cut E是不带电粒子作为电离粒子的能量下限 j 代表不带电粒子的类型 3 粒子平衡 带电粒子授予无限小体积元中介质的能量等于带电粒子在其中碰撞损失的能 量中未转变成光子电离辐射的部分 称为 E p 是初级带电粒子注量的谱分布 col S 是质量碰撞阻止本领 col P是初级带电粒子 通过电子库仑碰撞损失的能量中 转变为如下两部分光子电离辐射能的份额 受激原子退激 发时放出的特征 X 射线和次级电子在慢化过程中产生的轫致辐射 j 表示带电粒子的类型 13131313 什么叫离子致死 什么叫离子致死 致死 给出存活分数致死 给出存活分数 当生物样品受高能离子照射时 细胞内的 m 个靶可能被穿过的单个离子及其伴随的 射线钝化 这种灭活机制称为离子致死 离子致死的存活分数可以表示为 其中 是高能离子的注量 eff 是细胞的有效钝化截面 由一束高能离子产生的 射线将一个细胞的 m 个靶钝化而使细胞死亡称作 致死 致死存活分数的表达式为 其中 P 是生物样品中由 射线产生的吸收剂量分数 14141414 中子 光子混合物中的中子光子剂量测量 给出剂量的计算公式 中子 光子混合物中的中子光子剂量测量 给出剂量的计算公式 设剂量计在 o 60C 参考射束中的灵敏度为 c S所得的商称作相对相应 即 是相对灵敏度 设有一个组织等效剂量计 T 和一个不含氢的剂量计 U 它们在中子 混合场中的相对相应 可表示为 rUnUUTTT DhDDD rhr rn 式中 T 和 T h是组织等效剂量计 T 对中子和 辐射的相对灵敏度 U 和 U h是不含氢的剂 量计对中子和 辐射的相对灵敏度 n D和 D是混合场中的中子和 射线的吸收剂量 由上式可解得 15151515 库伦理论 库伦理论 为了研究放射性核素在体内的传输过程 假设指定器官或组织包含有 n 个库室 这些库室模 型 可以用图或者方程组表示的理论 eff eeDS D I m zpD F eDS 11 dEEP S D jcol j jcol E jpE jcut 1 D S S S R cc r c S S UTTU TUUT UTTU UTTU khkh rkrk D khkh rhr D n 计算题计算题 1 一个充空气的石墨壁空腔电离室放在受 60CO 射束照射的水中测量 石墨壁的 厚度大于次级电子的射程 空腔空气的有效体积为 0 100 3 cm 空气密度为 3 0011965 0 cmg 在 射线照射下产生的电离电荷为C 10 1000 9 设电离室对辐 射场的干扰可以忽略 试求空腔中的平均吸收剂量 D 石墨壁中的吸收剂量 Wc DD和水中的吸收剂量 解 GyQ e w m D g g 255 0 10985 33 0011965 0 1 0 1 1 10 g GyDUD gmtrc 256 0255 0004 1 5 5 5 5 一个空腔电离室充以组织等效气体 在 60CO 标准射束中的刻度因子 17 1045 2 CGyN cg 在组织等效材料中受中子照射时空腔气体的电离电荷为 C 7 1001 1 已知光子和中子的w值分别为98 0 963 0 1 313 29 ugt pevev 和 试求组织中的吸收剂量 书上例题 P212 用到公式 2 r t AK 其中 A 是活度 空气比释动能常数 根据不同的放射源查表可得 此处为 60CO 应取 8 67 17 10 t 是照射时间 r 是某深度距源的距离 是体表和源的距离与体表某深度的和 z f ack TKD 其中 k f是由空气比释动能转化为介质吸收剂量的因子 在这里取 1 1 ca K是自由空气 中距离源 f m z处的空气比释动能 为上式结果 zT是组织 空气比 根据源深