电离辐射剂量与防护课件(4)

1、电离辐射剂量与防护 电离辐射剂量学电离辐射剂量学第二章第二章 剂量学基本概念剂量学基本概念 引言1.剂量学的研究对象：研究辐射能量在物质中的转移过程、能量沉积的分布以及它的测量和计算的方法。2.剂量防护学中（三类物理量）辐射量（Radiation quantities）Radiometric quantities（辐射计量学量）：描述辐射物自身固有特性。Dosimetric quantities（剂量学量）：描述辐射能量在物质中的转移和沉积（K、X、D）。Radiation protection quantities（辐射防护量）：用品质因数加权的吸收剂量。第一讲 比释动能比释动能K(Kerm

2、a) 第二讲 照射量照射量X (Exposure) 第三讲 吸收剂量吸收剂量D(Absorbed Dose) 第一讲 比释动能比释动能K(KermaK(Kerma) )一、描述对象：一、描述对象： 不带电粒子在物质中传递能量过程： 第一阶段：由不带电粒子 次级带电粒子（PE、CE、PP等） 第二阶段：次级带电粒子 作用介质（碰撞） 两个阶段的能量转移发生在介质中的不同地点 研究不带电粒子在介质中的能量转移，有必要对二个阶段（过程）分别考虑 比释动能是描述不带电粒子在物质中转移能量的第一阶段的一个物理量二、二、Energy transferred （转移能）（转移能）trtr 1.定义 在指定体

3、积V内由不带电粒子释放出来的所有带电的电离离子初始动能之和，用tr表示，单位是J。2.典型过程的转移能分析 (1)CE能量为h的光子在V中的CE过程的转移能分析：(1)在中 CE+激发 h k+俄歇电子; (2)对反冲电子Ee,在,发生轫致辐射h1, h2, h3 (3) h1在发生CE过程, h1 反冲电子E1+散射光子h1 (4) h在发生CE过程, h 反冲电子Ee+散射光子h (5)treAekEEEhv hvhv注：E1是由反冲电子Ee的轫致辐射释放的带电粒子，不能作为独立事件产物再加到tr中去。(2)PP22trEEhvmchvQ 电子对生成过程中反应能为Q=-2mc2，mc2为正

4、负电子的静止质量能。 3.tr通用表示方法综上分析:在指定体积中的转移能tr可表示为 ,nrtru inu outEEQ 式中：式中：Eu,in是进入体积V的所有不带电粒子的能量,但不包括带电粒子的静止能量。 E nu,out是从体积V逸出的不带电粒子的能量,但不包括不带电粒子的静止质量能和次级带电粒子动能辐射损失逸出的部分。 Q是入射的不带电粒子在体积V内引起的任何核和基本粒子的转变中,所有相关的核和基本粒子静止质量能改变(质量减少时为正,增加时为负)的总和。 tr还可以表示为： 式中：rtr辐射转移能，ctr为碰撞转移能(或净转移能)。rctrtrtr对于前面分析的CE过程:123rtrh

5、 vh vh v通常的过程很少发生,特别是V很小的时候更是如此，所以 123rtrhvhvhv123123()()ctrAeeAeeEEEhvhvhvEEEhvhvhvrctrtrtrAeekEEEhvhvhv三、比释动能三、比释动能K 1.定义 其中, 是由不带电粒子在质量为dm的无限小体积内释放出来的所有带电粒子的初始动能之和(即转移能)的期望值. 单位:戈瑞(gray)，简写Gy，1Gy=1JKg-1; 拉德(rad),1rad=10-2Gy。trKddmtrd 2.讨论 扩展定义：比释动能K是感兴趣点P处单位质量介质中转移给带电粒子的能量（动能）的期望值，其中包括轫致辐射损失的能量，但

6、不包括由一个带电粒子转移给另一个带电粒子的能量。 扩展定义中带电粒子的能量不仅包括不带电粒子转移给扩展定义中带电粒子的能量不仅包括不带电粒子转移给带电粒子的初始动能，还包括介质内分布的电离辐射源通带电粒子的初始动能，还包括介质内分布的电离辐射源通过自发核转变过程释放的带电粒子的初始动能过自发核转变过程释放的带电粒子的初始动能。 tr是一个随机量（Stochastic quantity），但K是一个非随机量（Nonstochastic quantity）。 随机量：时空变化不连续，服从统计规律，观测值不能随机量：时空变化不连续，服从统计规律，观测值不能预测，某一值出现的几率可以由分布函数确定。预

7、测，某一值出现的几率可以由分布函数确定。四、比释动能与注量的关系（四、比释动能与注量的关系（The relationship of Kerma and Fluence）1.对单能单向的不带电粒子辐射场对单能单向的不带电粒子辐射场()trtrEddadl dmdadl(/)(/)trEtrEKE 在体积元dadl中：2.对任意方向分布的单能不带电粒子对任意方向分布的单能不带电粒子 dV是不带电粒子在小体积元dV内的总径迹长度。显然 () () trtrEddVE/() / (/ )(/ )trtrtr EtrtrEKddmddVdVEdVE3.对于各种不带电粒子构成的辐射场，且各种粒子存在谱对于

8、各种不带电粒子构成的辐射场，且各种粒子存在谱分布分布E E,j,j和和 E E,j,j,.,.(/ )(/ )cut jcut jE jtr jEE jtr jEEEjjKdEEdE4.比释动能因子比释动能因子k（Kerma factor） (/)trEkE 比释动能K通过比释动能因子k与不带电粒子注量或其谱分布联系起来。 (/)(/)trEtrEKE ,.,.(/)(/)cut jcut jE jtr jEE jtr jEEEjjKdEEdE五、碰撞比释动能五、碰撞比释动能Kc若定义： /ctrcKddm/rtrrKddm则： crKKK 根据我们前面已经学习的知识，不带电粒子转移给带电粒根

9、据我们前面已经学习的知识，不带电粒子转移给带电粒子的全部动能中，最终损失于电离碰撞的那一部分所占的份额子的全部动能中，最终损失于电离碰撞的那一部分所占的份额为：为： ，则，则 ：/1/entrg,() (1)cut jtr jcE jEEjKg dE 对单能且只有一种不带电粒子辐射场，有：对单能且只有一种不带电粒子辐射场，有： (/ ) (1)(/ )ctrEenEKg特别对中子有：特别对中子有： ,c nnKK/entr六、比释动能率六、比释动能率(Kerma rate) 1.定义定义/KdK dt单位：JKg-1s-1或Gys-1或 rads-1对单能不带电粒子的辐射，有： (/)(/) (/) trEtrEtrEKEE 2.空气比释动能率常数空气比释动能率常数 （Air Kerma-rate constant） 对于