第2章——辐射防护中常用的辐射量和单位

1、2.1 描述辐射场的物理量和单位描述辐射场的物理量和单位2.2 吸收剂量及其单位吸收剂量及其单位2.3 比释动能及其应用比释动能及其应用2.4 照射量照射量2.5 辐射防护中专用的量和单位辐射防护中专用的量和单位概述概述:电离辐射和非电离辐射电离辐射和非电离辐射电离辐射分为直接电离辐射和间接电离辐射电离辐射分为直接电离辐射和间接电离辐射电离辐射场：凡电离辐射在其中通过、传播以至经电离辐射场：凡电离辐射在其中通过、传播以至经由相互作用发生能量传递的整个空间范围。由相互作用发生能量传递的整个空间范围。1. 粒子注量粒子注量单位：单位：m-2单位时间内粒子的注量。单位：m-2s-1微分分布：表示在能

2、量E附近单位能量间隔内的粒子注量。积分分布：表示能量在0-E之间的粒子所组成的那部分粒子的注量。二者之间的关系：进入单位截面积小球的电离辐射的能量。单位：Jm-2单位时间内的能量注量。dtd对于单能辐射场：非单能辐射场：带电粒子与物质的相互作用系数总阻止本领S：入射带电粒子在靶物质中每单位路径长度上损失的总平均能量。总质量阻止本领： 入射带电粒子在靶物质单位质量厚度上损失的所有平均能量。S1）线性衰减系数和质量衰减系数线性衰减系数：某能量下入射粒子在物质中穿行单位长度距离时，平均每个粒子衰减掉的概率：宏观截面：某能量下的入射粒子在物质中穿行单位长度距离时，平均每一个入射粒子与靶物质发生相互作用

3、的总概率。微观截面：一个入射粒子与单位面积上一个靶原子发生相互作用的概率。在单能窄束薄靶的条件下：质量衰减系数：入射粒子在物质中穿行单位质量厚度时，平均每一个粒子衰减掉的概率。tr表示能量转移给电子的部分，称线能量转移系数r表示光子能量的辐射转移部分质量能量转移系数：表示入射光子在物质中穿行单位质量厚度时，平均每一个光子的能量转移给靶物质中电子的份额。en表示光子在物质中穿行单位长度后，其能量真正被物质吸收的份额。质量衰减系数：入射光子有多大比例参与相互作用并衰减掉。质量能量转移系数：其能量有多大比例转移给次级电子。质量能量吸收系数：有多大比例的能量真正被物质吸收了。吸收剂量及其应用1）吸收剂

4、量授予能：电离辐射给予某一体积元的能量中，被该体积元所吸收的那部分能量。QRRoutin定义：表示单位质量的受照物质吸收电离辐射能量大小的物理量。单位：单位： J/kg 1 J/kg =1Gy（戈瑞） 1 Gy = 100 rad（拉德）dmdD吸收剂量吸收剂量1 1 戈瑞（戈瑞（1 1焦耳焦耳/ /千克）时的能量效应千克）时的能量效应 1 1）水温升高）水温升高 （比热比热 4.24.210103 3J/J/千克度）千克度） 1 kg1 kg水物质吸收剂量水物质吸收剂量 1 Gy 1 Gy 水温度上升水温度上升 1/1/（4.24.210103 3）= 2.4= 2.41010-4 -4 C

5、 C2 2）转化为物体的动能）转化为物体的动能 m D= (1/2)m vm D= (1/2)m v2 2 运动速度运动速度 v = 1.4 m/sv = 1.4 m/s3) 3) 转化为物体的势能转化为物体的势能 m D = m g h m D = m g h 上升高度上升高度 h = 0.1 mh = 0.1 m剂量剂量实际上是单位物质吸收电离辐射能实际上是单位物质吸收电离辐射能 大小的一种量度大小的一种量度 吸收剂量率（吸收剂量率（absorbed dose rate）是指单位时间内的吸收剂量，以表示，SI单位为戈瑞 秒-Gy/s）。 吸收剂量是指每单位质量受照物质吸收的辐射能量。适用于

6、任何类型、任何能量的电离辐射，且适用于任何受照物质。dtdDtD)(间接电离粒子在物质中能量沉积过程分为两个步骤：间接电离粒子把能量转移给带电粒子；带电粒子通过电离和激发把能量沉积在物质中。比释动能就是描述间接电离粒子与物质相互作用时，把多少能量传递给了直接电离粒子的物理量。（1）转移能定义：不带电电离粒子在某一体积元内转移给次级带电电离粒子的初始动能总和。碰撞转移能和辐射转移能定义：不带电电离粒子与物质相互作用时，在单位质量物质中产生的带电电离粒子的初始动能的总和。碰撞比释动能：入射的不带电电离粒子在小体积元内转移给次级电子的初始动能中在小体积元内外损失于电离碰撞的那部分比释动能。dmdKc

7、trc辐射比释动能：入射的不带电电离粒子在小体积元内转移给次级电子的初始动能中在小体积元内外损失于轫致辐射的那部分比释动能。定义：单位时间内物质的比释动能。对于单能中子：在非单能的情况下：对于碰撞比释动能： 已知能量为已知能量为14.5MeV的中子注量为的中子注量为1.5*1011中子中子/米米2，求中子在参考人中的比释动能？，求中子在参考人中的比释动能？Kf=0.659*10-9拉德拉德*厘米厘米2.带电粒子平衡：当进入该体积元的次级带电电离粒子和离开该体积元的次级带电电离粒子的总能量和谱分布达到平衡，就称该点为中心的体积元存在着带电粒子平衡。在带电粒子平衡的条件下，吸收剂量等于碰撞比释动能

8、，若轫致辐射的能量损失可以忽略，吸收剂量等于比释动能。若轫致辐射的能量损失不能忽略：带电粒子平衡条件下：非带电粒子平衡条件下：q电子平衡系数1）照射量及其单位定义：X或射线在单位质量的空气中击出的全部次级电子完全被阻止时，在空气中产生一种符号的带电粒子的总电荷量。单位：伦琴（R）1伦琴（R）=2.5810-4C/kg定义：单位时间内的照射量照射量因子：注意注意x单位为单位为C/Kg 测得空气中某一点的照射率为测得空气中某一点的照射率为100毫伦毫伦/小时，小时，已知光子的能量为已知光子的能量为0.4兆电子伏。求处于同一兆电子伏。求处于同一位置小块肌肉和骨骼中的吸收剂量率？位置小块肌肉和骨骼中的

9、吸收剂量率？A=dN/dt 单位名称为：贝可勒尔贝可勒尔（Becquerel)，简称贝可贝可，符号为Bq每秒一次核衰变每秒一次核衰变，即为1Bq=1 s-1 2.2 2.2 辐射量和单位辐射量和单位2RAX计算计算1居里的居里的60Co源源1米处的照射率为多少？米处的照射率为多少？求同一位置空气和皮下肌肉组织内的吸收剂量率为多少？求同一位置空气和皮下肌肉组织内的吸收剂量率为多少？（已知（已知60Co点源的照射率常数为点源的照射率常数为1.32仑仑米米2/小时小时居里，对于肌居里，对于肌肉组织肉组织39.5 10f戈戈/伦伦） 某一吸收剂量产生的生物效应与射线的种类、能量及照射条件有关。剂量当量

10、是用适当的修正因数对吸收剂量进行加权，使得修正后的吸收剂量能更好地和辐射引起的有害效应联系起来。v 定义定义H H为在组织内某点上的为在组织内某点上的D、Q和和N的乘积，用公式表示如下：的乘积，用公式表示如下：H=DQNH=DQNv D D：吸收计量（戈）；吸收计量（戈）；Q Q：品质因数，不同辐射类型影响危害的参数；品质因数，不同辐射类型影响危害的参数；v N N：所有其他修正因素的乘积。它反映了吸收剂量不均匀的空间和时间分布等所有其他修正因素的乘积。它反映了吸收剂量不均匀的空间和时间分布等因素。因素。ICRPICRP（国际辐射防护委员会）指定：（国际辐射防护委员会）指定：N=1N=1（不论

11、是内照射还是外照射）（不论是内照射还是外照射）；v H H：剂量当量，剂量当量，SISI单位为焦耳每千克，单位的专门名称为西弗，用符号单位为焦耳每千克，单位的专门名称为西弗，用符号SVSV表示。表示。v 定义定义H H为在组织内某点上的为在组织内某点上的D、Q和和N的乘积，用公式表示如下：的乘积，用公式表示如下：H=DQNH=DQNv D D：吸收计量（戈）；吸收计量（戈）；Q Q：品质因数，不同辐射类型影响危害的参数；品质因数，不同辐射类型影响危害的参数；v N N：所有其他修正因素的乘积。它反映了吸收剂量不均匀的空间和时间分布等所有其他修正因素的乘积。它反映了吸收剂量不均匀的空间和时间分布

12、等因素。因素。ICRPICRP（国际辐射防护委员会）指定：（国际辐射防护委员会）指定：N=1N=1（不论是内照射还是外照射）（不论是内照射还是外照射）；v H H：剂量当量，剂量当量，SISI单位为焦耳每千克，单位的专门名称为西弗，用符号单位为焦耳每千克，单位的专门名称为西弗，用符号SVSV表示。表示。v 1 1西弗西弗=1=1焦耳焦耳/ /千克（千克（JKgJKg-1-1）v 暂时与暂时与SISI单位并用的专用单位为雷姆（单位并用的专用单位为雷姆（remrem），），v 1 1西弗西弗=10=102 2雷姆（雷姆（remrem）v 由上式可以看出，剂量当量是用适当的修正系数对吸收剂量进行加权

13、，由上式可以看出，剂量当量是用适当的修正系数对吸收剂量进行加权，使得修正后的吸收剂量能更好的和辐射引起的有害效应联系起来。使得修正后的吸收剂量能更好的和辐射引起的有害效应联系起来。dtdHH v剂量当量率剂量当量率：v单位时间内物质吸收的当量剂量，称之为当量剂单位时间内物质吸收的当量剂量，称之为当量剂量率。如果量率。如果dt时间内剂量当量的增量为时间内剂量当量的增量为dH，剂，剂量当量率即为量当量率即为照射类型照射类型射线种类射线种类品质因数品质因数外照射外照射X、电子、电子1热中子热中子3中能中子（中能中子（0.02MeV）5中能中子（中能中子（0.1MeV）8快中子（快中子（0.5-10MeV）10重反冲核重反冲核20内照射内照射、x、e110裂变过程中的碎片裂变过程中的碎片