辐射剂量与防护复习(全)

1、第一章（ 1 ） 什么是辐射？辐射是指以电磁波或高速粒子的形式向周围空间或物质发射并在其中传播的能量的统称。（ 2 ）辐射的分类非电离辐射：能量小于 12.4eV,如紫外线、可见光、红外线和射频辐射电离辐射：能量大于12.4eV,如X射线、丫射线、中子、a射线、3射线等电离能量12.4eV 作为界限有重要生物学意义，它是辐射使组织发生电离所需的最低能量。电离：从一个原子、分子从其束缚状态释放一个或多个电子的过程。电离辐射：与物质直接或间接作用时能使物质电离的辐射。在辐射防护领域，凡是静止能量大于电子的带电粒子，习惯上称为重带电粒子。带电粒子在物质中的损失能量的主要途径：电离和激发。其次是轫致辐

2、射。带电粒子通过物质时，其中最重要作用是带电粒子非弹性碰撞直接使原子电离或激发。非带电粒子则一般通过次级效应产生次带电粒子使原子电离或激发。带电粒子与物质的相互作用（1）电离和激发入射带电粒子与靶原子的核外电子通过库仑作用，使电子获得能量而引起原子的电离或激发。电离核外层电子克服束缚成为自由电子，原子成为正离子。激发传递能量小时， 使核外层电子由低能级跃迁到高能级而使原子处于激发状态，退激发光。退激（ 1 ）外壳层电子向内壳层空位填补使原子回到基态，跃迁时多余的能量以特征X射线的形式释放出来；（ 2） 多余的激发能直接使外层电子从原子中发射出来，这样发射出来的电子称为俄歇电子。（2）韧致辐射（

3、高能电子在物质中损失能量的主要方式）当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。按经典物理学的观点， 带电粒子将以正比于其加速度的平方（即 z2Z2/M2 ） 辐射电磁波，这就是轫致辐射。（ 3）弹性散射带电粒子与靶原子核的弹性散射入射粒子既不辐射光子，也不激发或电离原子核，但入射粒子受到偏转，其运动方向改变。作用前后系统的动能与动量不变。（ 1 ）重带电粒子发生弹性散射的几率较小，轻带电粒子的几率大。（2）小角度散射远远大于大角度的散射几率。09箧时，称为反散射。带电粒子与核外电子的弹性散射受核外电子的库仑力作用，入射粒子改变运动方向。几率非常小。只是在极低能量（100

4、eV）的3粒子方需考虑，其它情况下完全可以忽略掉。（ 4）湮没辐射正、 反粒子相遇发生湮没产生新的辐射。入射粒子的动能远远大于其静止能量时，这一过程才是重要的。遵循动量、能量守恒定律。（ 5）契伦科夫辐射当高速带电粒子在透明介质中以大于光在该介质中的速度运动时，所产生电磁辐射叫契伦科夫辐射。(1)契伦科夫辐射具有连续光谱，其频带范围主要在可见光区，峰值为蓝光。(2)契伦科夫辐射强度与带电粒子静止质量无关，仅取决于粒子的电荷和速度。(3)产生契伦科夫辐射的条件是 v= 3 cc/n 。带电粒子穿过物质时，通过各种相互作用逐渐损失其能量。总质量阻止本领(Mass stopping power )

5、S/ p ：?=而？ dE是dl距离上损失能量的数学期望值。?1一?QQ ! !?总线阻止本领(Linear stopping power ) S: ?=赤?质重碰撞阻止本领( Mass collision stopping power ) (S/ p )c ( ?质量辐射阻止本领( Mass radiative stopping power ) (S/ p )r?=1?2?, ?有？?/? (?/?+ (?/?)? ?= ?+ ?贝特公式：质量阻止本领对于重带电粒子：(?/?)?=4?c?2 功?？2?c?夕I , all 丫 , all 1?(1 - ?为?，? ?- 2对于正负电子：4?

6、渤?0?(?+ 2)2? ?(?/?=?1?-?r+?(?- 万-2?re是电子经典半径，m0是电子静止质量，z是入射粒子的电荷，Z是介质电荷，MA是介质 摩尔质量，3 =v/c,悬电子动能与静止能量之比， C/Z代表壳层修正项，8是极化效应修正 项，I是被碰撞原子平均激发能。碰撞阻止本领(重)1 ?(?/?cl = ?J 石? ? ?(?/?”8?:碰撞阻止本领与入射粒子电荷数平方成正比1(?/?8?:碰撞阻止本领随入射粒子动能增加而降低?(s/?)?8天：碰撞阻止本领与介质的原子序数正比，与介质的相对原子量成反比。(n相关)?辐射阻止本领：1 ?(?/?= ( )CG- ?V 7 rad?

7、f ? ? .一 .一 .一、. 一一 . 一 .1?(月？8两：根据荷质比平方，带电粒子的质量越大，辐射损失越小得多。 所以辐射阻止? 本领仅对轻带电粒子才重点考虑。而电子的物致辐射能量损失率比质子、a粒子等大得多！ ?（孤?荒?表明物质的原子序数越大，辐射损失越大。在原子序数大的物质（如铅，Z=82）中，其物致辐射能量损失比原子序数小（如铝Z=13）的物质中大得多 。1/3。对于3粒子来说，辐射损失是其能量损失的重要方式。韧致辐射平均能量为为最大能量的对于重带电粒子（如a粒子），辐射损失比电子的小得多。 因此重带电粒子的辐射损失可忽略 不计。总质量阻止本领：? 1 ?= ?,?Ev 10M

8、eV 的能所有能量损失指带电粒子与物质相互作用的一切过程中能量损失之和，在 量范围内，主要为电离损失和辐射损失，其他过程可忽略不计。有：?= %嬴?+?%嬴?对于重带电粒子，质量辐射阻止本领可忽略。对电子，有如下关系：? ?,?(? 2。=当(?(!? 1600?800(?,电子的能量叫临界能量。射程：带电粒子在物质中沿着入射方向从进入到最后被吸收所经过的最大直线距离。也叫投影射程。能量损失是随机的，射程都是指平均射程。入射粒子在物质中行经的实际轨迹的长度称作路程（Path）。对重带电粒子（如粒子）由于其质量大，与物质原子的核外电子作用时，运动方向几乎不变，因此，其射程与路程相近 。如，5.3

9、MeV的 粒子在标准状态空气中的平均射程 3.84cm,同样能量的a粒子在生物肌 肉组织中的射程仅为 30-40师，人体皮肤的角质层就可把它挡住。 因而绝大多数a辐射源不 存在外照射危害问题。 但是当它进入体内时， 由于它的射程短和高的电离本领， 会造成集中 在辐射源附近的损伤。对3粒子，其路程要大得多。当3粒子通过物质时，由于电离碰撞、物致辐射和散射等因素的 影响，其径迹十分曲折，经历的路程远远大于通过物质层的厚度。正电子通过物质时与负电子一样，能量相同的正电子和负电子在物质中的能量损失和射程大体相同。但正电子与介质中的电子碰撞会发生湮灭过程。第二节X、丫射线与物质的相互作用特点：当一个X,

10、光子射向某个物体时， 它可能与物质发生作用， 也有可能不发生作用 （能 损随机，与穿透距离无关）。一旦发生作用，则光子能量降低或或光子“消失”。跟带电粒子相 比，光子与物质相互作用截面小（碰撞概率低）。一次相互作用损失能量大，几十次碰撞可损失全部能量。没有射程，能量损失随机，不能用阻止本领来研究。X、丫射线与物质相互作用时，能产生次级带电粒子和次级光子，次级带电粒子主要是电子， 次级带电粒子通过电离和激发过程把能量传递给物质。光子与物质发生相互作用有三种，即光电效应、康普顿效应和电子对效应。 在此过程中形成了次级电子。通过测量次级电子的能量，可以实现对丫光子的探测。1、光电效应射线（光子）与物

11、质原子中束缚电子作用，把全部能量转移给某个束缚电子，使之发射出去 （称为光电子），而光子本身消失的过程，称光电效应。光电效应主要发生在原子中结合的 最紧的K层电子上。丫+A=A*+ e-（光电子）注意：发生光电效应时，发射光电子的同时，还伴随有特征X射线或俄歇电子产生。2、康普顿效应康普顿效应是射线（光子）与结合松散（结合能很小）的轨道电子的非弹性碰撞过程。在作用过程中，入射光子的一部分能量转移给电子，使它脱离原子成为反冲电子，而光子受到散射，其运动方向和能量都发生变化，称为散射光子。3、电子对效应电子对效应是当入射丫射线（光子）能量较高（1.022MeV）时，当它从原子核旁经过时，在核库 仑

12、场的作用下，入射光子转化为一个正电子和一个电子的过程。M + 丫 - M + e+ +e- 丫1+ 丫 2基本条件：根据能量守恒，丫 射线能量Ey402 MeV电子对效应除涉及入射光子与电子对以外，必须有第三者一一原子核的参与，否则不能同时满足能量和动量守恒。电子对效应之后伴随正负电子湮没。对低能光子，光电效应占优势。 低能光子的光电效应截面与光子能量的三次方成反比，随着光子能量的降低，光电效应急剧增加。在中能区，康普顿散射起主导作用。低能区康普顿散射随光子的能量增加而缓慢变小；在高能区康普顿截面逐渐变小。在高能区，电子对生成占优势。 电子对生成截面随光子的能量增而增大。与光子能量的对数成正比

13、。光电效应的截面正比于 Z4-5 ,康普顿散射与 Z成正比，电子对正比于 Z2。随着原子序数 的增加，光电效应和电子对产生占优势的能区将展宽，康普顿散射占优势能区将变窄。-第 O.L 0.5 152950 IOOhvt兆电子伏尸射线三种主褰相互作用与光子能量，吸收物面原子序数的关系2OM 触0加加1 i Z演粗中圜空得写婴案采用高原子序数的材料，可提高探测效率。采用高中子不带电，与核外电子之间没有库仑相互作用, 相互作用，产生能引起电离反应的次级带电粒子。 子的吸收两部分或者说两个阶段。慢中子w 1kev中能中子1kev0.5mevZ材料可以有效阻挡丫射线。不能引起直接电离。中子主要是和原子核

14、 中子和原子核的作用包括中子的慢化和中快中子 0.5mev10mev.非弹性散射：中子使核激发入射中子的能量大于第一激发能级高能中子主要发生非弹性散射，低能弹性散射。非弹性散射有阈能，且截面随中子能量增加而增大，随原子序数增加而增大。对高能中子，屏蔽要采用高Z物质！.弹性散射:在能量低于第一激发能级后，将主要进行弹性散射来损失能量。靶核质量=1时，慢化效果最好3、辐射俘获中子射入靶核后与靶核形成一个复合核，而后复合核通过发射一个或几个特征丫光子跃迁到基态。由于这些丫光子的发射与复合核的寿命相关，一般很快，故称为“中子感生瞬发丫射 线”！低能中子对组织中沉积能量重要的一种反应，截面1/V律。热力

15、学中子可以产生十几MeV的丫射线。防护要十分关注。4、其他核反应1,发射带电粒子的核反应入射中子与靶核形成激发态的复合核，复合核通过发射带电粒子的衰变而回到基态采用该原理的探测器：正比计数管、电离室、闪烁探测器2,裂变反应易裂变同位素：233U, 235U, 239Pu除慢中子外，中子与组织的相互作用最主要的是弹性散射。大于10MeV的中子，散裂反应。1、质量减弱系数、质量能量转移系数和质量能量吸收系数3个系数都是针对不带电粒子 （X射线和中子）穿过物质时发生的物理现象而定义的。它们分别量度：平均有多少粒子减少；平均有多少粒子转移为带电粒子的动能和平均有多少能量被物质所吸收。它们的单位都是m2

16、?kg-1。丫射线穿物质时其注量率随着穿过的厚度的增加而指数衰减。称做线性吸收系数-其单位为cm-1 ,它表示丫射线穿过单位厚度物质时发生相互作用的概率。线能量转移系数科tr：光子在吸收介质中穿行单位长度距离时，其能量在相互作用过程中转 移为电子动能的份额。?= ?+ ? ?质量能量转移系数科tr/ p? ? ? ?一 ?其中、b、K分别表示光电效应、康普顿散射和电子对效应的的减弱系数。第2章 辐射防护中常用的辐射物理量及单位放射性活度：A=dN/dt（单位为Bq）A=叫 1Ci=3.7*10A10Bq比放射性活度：Sx=A/W ,常用单位为Bq/mg1ev=1.6*10A-19J1、粒子数和

17、辐射能粒子数N:发射、转移或接受的粒子数目，单位是 1。辐射能R:发射、转移或接受的辐射粒子的能量（不包括静止能），单位是Jo2、通量、注量（1）通量：表征辐射场中粒子数或能量随时间的变化率。粒子通量 N=dN/dt , sA-1能量通量 R=dR/dt , J.sA-1（2）注量：表征辐射场的空间疏密程度。定义：粒子注量： =dN/da, mA-2能量注量 W: =d =dR/da , J.mA-2（3）注量率粒子注量率（）:（）=dQ /dt=d2N/dadt ,m-2s-1*（）为粒子通量密度：d/da（dN/dt）能量注量率 j :少=dW/dt=d2R/dadt , J.mA-2.s

18、A-1吸收剂量 D （Absorbed dose ）电离辐射在物质中沉积能量是通过一次又一次的相互作用实现的。如电离粒子在介质中引起电离或激发、晶格缺陷、化学键断裂等。（作用点沉积的能量并不等于电离粒子在该点损失的能量。如电离后的退激，电离过程沉积的能量并不等于此过程损失的能量。）.沉积能定义：单次相互作用中沉积的能量SE=Ep-汇Es+Q,带电粒子与原子电子碰撞过程.授予能授予能是电离辐射以电离、激发的方式沉积某一体积中物质的能量。?= ?% -Rout + 汇?？单位 J.吸收剂量电离辐射授予某一体积元中物质的平均能量除以该体积元中物质的质量的商。?=丽？单位：戈瑞，1Gy=1J/kg吸收

19、剂量率：某一时间间隔内吸收剂量的增量除以该时间间隔的商。?= ?单位：戈瑞/秒，Gy/s 不带电粒子在物质中传递能量过程：第一阶段：由不带电粒子一次级带电粒子（PE、CE、PP等）第二阶段：次级带电粒子 一作用介质（碰撞） 必要对二个阶段（过程）分别考虑。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1、比释动能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。转移能str1.定义：在指定体积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, 表不 ,单位是 Jo打通用表示方法?= ?,? ?,?汇Eu,in是进入体积V的所有不带电粒子的能

20、量（不包括静止质量能）。是从体积V逸出的不带电粒子的能量（不包括静止质量能），也不包括次级带电粒子动能辐射损失逸出的部分。汇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。比释动能K:比释动能只适用于不带电粒子，但适用于任何物质。在受照物体上的每一点都 有它特定的比释动能值。?=-?其中d（ tr）是由不带电粒子在质量为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，即平均转移能。单位：戈瑞（gray）,简写Gy,拉德（rad）,1rad=10A-2Gy。比释动能率?=?单位：JKg

21、A-1sA-1或 GysA-1 或 radsA-1K = A/rA2 ?r 8r s:空气比释动能率常数比释动能因子k （Kerma factor）_ ?= ?”比释动能K通过比释动能因子fk与不带电粒子注量或其谱分布联系起来。?=f?= ?(?) ?. 一 ?= ? r s ：空气比释动能率常数照射量（最早应用的一个剂量学量，多用空气比释动能代替。）X、丫射线，在空气中，单位体积元内产生的全部电子完全被空气阻止时，空气中产生的一 种符号的离子总电荷除以该体积元空气质量。?=一?dQ 在一个体积元的空气中，产生的一种符号的离子总电荷的绝对值；dm体积元内空气的质量。照射量单位：C / kg ,

22、专用单位伦琴（R）伦琴的定义：在1伦琴X射线照射下，标准状况下，1立方厘米空气的质量中释放出来的次级电子，在空气中总共产生电量各为1静电单位的正离子和负离子。1静电单位电量=3.33 x 1010c1?=3.33 X10-101.293 X 10-6?=2.58 X10-4?1/( ?)?= 33.85?1照射量率：？?=?单位：C / Kg .s , R/s等?=?（?只有满足电子平衡情况下，才能严格按照定义精确测量照射量。能被精确测量的光子现限于10keV-30MeV 。辐射平衡完全辐射平衡(Complete radiations equilibrium ,CRE )： dRin=dRou

23、t带电粒子平衡(charged particle equilibrium,CPE )： dRc,in=dRc,out3)对不带电粒子车M射场，在 CPE下?= ?1 - ?=K?Dm=fk*Kc,aDm=fmXfk和fm是空气中的碰撞比释动能kc,a和照射量X到介质中的吸收剂量 Dm的转换因子。Dm吸收剂量，Gy; fm因子，J/C; X照射量，C/kg.Da=33.85*X表.4 D,K和X的区别福射量吸收剂量D比移动能K照射量X适用范围适用于任何带电粒子 及不带电粒子和任何物 质适用于不带电粒子如光子、中子等和任何物质仅适用于X或下射 线，并仅限于空气介质剂量学 含意表征辐射在所关心的 体

24、积V内沉积的能量， 这些能量可来自V内或V外表征不带电粒子在所 关心的体积V内交给带 电粒子的能量，不必注意 这些能量在何处，以何种 方式损失的表征x或y射线在所 关心的空气体积v内交 给次级电子用于电离、激 发的那部分能量带电粒子平衡的条件：(1)离介质边界有一定距离，d Rmax;(2)均匀照射条件；(3)介质均匀条件：介质对次级带电粒子的阻止本领，对初级辐射的质能吸收系数不变。 带电粒子平衡不成立：(1)辐射源附近；(2)两种物质的界面；(3)高能辐射。3)过渡平衡(Transient equilibrium ) ?(?= ?(?) , / , /其中，q=eAd 齐U量当量 dose

25、equivalent为了统一表示各种射线对有机体的伤害，在辐射防护中引入了剂量当量概念H=DQN其中Q是辐射品质因数 品质因数是按带电粒子在水中的传能线密度L8确定的。Loo=Sco| f dE/d|目前剂量当量主要用于实际的环境和个人监测，是一种运行实用量。 不一定能代表辐射事故中遇到的高剂量及高剂量率下各类辐射的真实的相对生物效应系数，因而剂量当量不应当用来评价严重事故照射所引起的人体早期效应。.当量剂量HT,R当量剂量是反映各种射线或粒子被吸收后引起的生物效应强弱的辐射量，是一个与危险度关联的一个量。?=汇?,?WR 辐射权重因子；DT,R 器官、组织的平均剂量。SI单位：希沃特，1Sv

26、=1J/kg有效剂量E:它是人体所有组织或器官的加权后的当量剂量之和。?=汇？?WT 组织T的权重因子；HT器官或组织的当量剂量。SI单位：希沃特，1Sv= 1J/kg（&蚯M重阳孑阚些也并三鼻孔打*超鳍忸0.Khf日alt般就M Ui丸专).OS肝喏iff平枇制加小直推片爱修J.D：在林班玩或招胃a45】当量剂量：针对某个器官或组织，是平均值。有效剂量：针对全身而言，取平均值。辐射权重因子：描述了辐射类型、能量的不同对生物效应的影响。组织权重因子：则描述了不同器官、组织对全身总危害的贡献。第三章1、自由空气电离室照射量的测量?= ? ? 0.773 ?Q 总电荷量，C; a0入射光栏截面积，

27、 m2; L收集极有效长度，m; p 标准状况下空气密度，kg ,佛3。比释动能的测量? ?=左?-1一 =33.85?1 ?Wa是电子在标准状态干燥空气每产生一对离子所需要的平均能量。e是一个电子的电荷量。按照照射量的定义设计，可以对照射量进行直接测量；测量准确度可以达到1%以内（考虑射线减弱、复合损失、散射等的修正）；体积大、结构要求高；适用的 X射线的能量范围一 般限于 5kev-500keV。 布喇格-格雷理论G条件(两条基本假设)a.腔室的线度比撞击腔室的带电粒子的射程小得多，以致腔室的存在不会干扰带电粒 子辐射场。b.腔室内的吸收剂量完全是由穿过腔室的带电粒子产生的。我们要测量一个

28、介质的吸收剂量就需要放探测器，就会产生一个空腔，就会影响原本的空间里的电子注量，这个空腔不能对原来的空间注量有影响，就要求这个空腔满足一定条件，就是空腔的大小小于电子射程，这样不会有电子损失在空腔，就不会影响电子注量，进一步就可以得到空腔里面的沉积的能量等于刚刚穿过去的电子沉积的能量，这一条又可以说明能量很高的电子在空腔内部产生的次级电子的能量被我们忽略了，这样我们计算照射量就可以算出这个介质中的吸收剂量。bg腔，就直接弄个等效壁，看成无壁腔室，满足电子 bg腔，我不用满足电子平衡但是我腔里面的注量等然后能量很小的电子射程太小做不成 平衡，来计算。能量比较大就可以搞个 于外面的注量，相当于我电

29、子平衡了。?= ?=-?3、能量响应(响应)为灵敏度。同样的照射量仪器的读数称为响应。定义每单位照射量的仪器读数下，不同能量的光子，产生的电荷Q是不一样的。仪器灵敏度对光子能量的关系，称为能量响应。 ?（避?=吊数? ?=火敏度?射线、软X3粒子和电子束的剂量测量外推电离室是一个空腔体积可以改变的平行板空腔电离室，用来测量电子束、3 射线在物体浅表部位产生的吸收剂量分布。3射线射程短，容易被吸收和散射，随深度增加，剂量迅速减小。它在室内不同深度处剂量变化很大，电离室给出的实际上是整个体积的平均剂量，远远小于接近表面处的最大剂量。普通电离室给出的结果不安全。外推电离室可以由组织等效材料或其他材料

30、构成。它对光子和电子是组织等效的吸收剂量的深度分布:?（?1?（?）=（万?我?上 ?（ ?）?外推Jg (x)是空腔内深度x处的单位质量气体中的电离电荷，p是气体密度，S是收集电极面积，dQ是x-x+dx气体层中的电离电荷。 测量外推电离室输出电荷随空腔两极间距离 x变 化的微分曲线，可以得出在空腔气体中吸收剂量的深度分布Dg (X)。中子剂量的测量可以利用电离室、正比计数管等探测器来测定中子在介质中的吸收剂量。中子产生的次级带电粒子射程较短，不满足B-G条件。最好电离室壁和腔内气体的原子组成相同(匀质电离室)。组织等效匀质电离室，DT=qg(wg/e)。室壁材料一般选用含氢物质。 若室壁材

31、料选用组织等效材料，则可测量机体组织的吸收剂量当使用电离室测量中子吸收剂量时，由于它对丫射线也有响应，这时所测得的将是中子和丫射线两者的总的吸收剂量。一般要使用两个电离室，其中一个要选用不含氢的材料作为室壁使它对中子是不灵敏的，利用它们的读数之差，得出中子的吸收剂量。正比计数管的丫射线甄别当使用正比计数管来测量时，可以把仪器做得对丫射线很不灵敏从而把中子、丫射线区分开来。这是根据丫射线在室壁中打出的次级电子所引起的脉冲，远小于由中子打出的反冲质子所引起的脉冲，因而前者很容易用电子学线路甄别掉。因此，正比计数管在快中子剂量测量方面比电离室更经常使用。中子吸收剂量测量的探测器?初组织等效均质电离室

32、：？?二 ?附方)双电离室：含氢与不含氢正比计数器：脉冲幅度甄别去除丫射线影响在一定能量范围内，使仪器的探测效率刀( En)正比于fhi中央是一个慢中子计数器，外面加一层热中子吸收体，面再包一层较厚的含氢慢化体。由于慢化体较厚且里面含有热中子吸收层，它对能量高的中子探测效率较高，对能量低的中子探测效率低。G-M计数器在剂量测量中的应用?= ?光子注量率，刀计数探测率? ?劣？?1?)?= ? = .= .?彳选?彳?!?彳?!?(?) ?( ?) ?( ?) ?E(科en/ p能量为E的单个光子与物质作用的沉积能量?探测效率与光子能量几乎正比，即?近似常数。计数器计数率与照射量率、空气比释动能

33、率、 吸收剂量率大致正比G-M计数器不适用于强辐射场。死时间较长，误认为无辐射。 闪烁计数器在剂量测量的应用?（郭? ?则能量响应好。有机闪烁体和无机闪烁体能R,能量通量，单位为 W; V,闪烁体体积。 晶体材料的原子序数接近空气的有效原子序数, 响大不相同。有机闪烁体在很大能量范围被认为是空气等效的。闪烁计数器测量剂量灵敏度高，可用于小剂量的现场监测。胶片剂量计黑度：?= ?患?带电粒子穿过照片时，与澳化银作用，使其发生变化形成潜影。胶片显影，澳化银颗粒被还原成银原子。I0表示光源发射的光线入射到胶片上的强度，I表示透过胶片后的强度。胶片对低于100keV光子的响应比高能光子的响应高很多倍。

34、必须外包一层金属过滤片(如Cu、Cd、Pb、Sn、Al等)，减弱到胶片光子的个数，以达到修正；量程有限。200 d sv至1Sv对可见光敏感。操作时需要暗室，还必须进行定影、显影等化学处理，极大地增加了它的不稳定性。 为消除误差，监测胶片要与已知剂量照射过的标准片以及本底片在相同条件下一起显影、定影；受环境温度、湿度影响大，潜影会消退；处理过的胶片可长期储存，需要时可以重新评价和比较。荧光玻璃剂量计光致发光原理。荧光玻璃是在以碱或碱土金属的磷酸盐为基体的玻璃中加入少量偏磷酸银制成的。 掺入玻璃的银离子是能俘获电子的陷阱。辐射打在荧光玻璃上电离产生电子。银离子俘获电子形成发光中心，在365nm

35、的紫外光照射下，电子跃迁到某一激发态并迅速返回基态，放出荧光。发光中心浓度与荧光玻璃吸收能量有关，即一定剂量范围，发出的荧光强度和玻璃所受剂量成正比。特点：量程宽，10-43 X 103Gy;测量准确度高，重复性好；辐射效应是永久的，可多次读数；可以测量热中子（玻璃中含6Li， 10B 等） ；高温处理后，荧光中心消失，可重复使用；受环境影响小，长时间衰退可以忽略;低能光子，荧光玻璃响应较差，尤其钡玻璃，需加适量厚度的金属过滤片，对能量响应进行补偿。剂量测量前必须测准前剂量。要防潮 热释光剂量计热释光过程具有晶格结构的固体，因含有杂质或晶格缺陷形成俘获中心。俘获中心具有俘获异性电荷的本领， 称

36、为陷阱。受到辐射照射时，禁带中的电子受激被陷阱捕获。只有当固体材料被加热到一定温度时，电子从陷阱中逸出到导带，当逸出电子从导带返回禁带时，发出可见光，光的强度与陷阱中的电子数目有关，也即与固体所受的剂量相关。发光曲线是热释光材料的一个主要特性。各峰对应着不同能级深度的陷阱。存在于较浅的陷阱里的电子首先释放出来，形成第一个发光峰。低温峰不稳定，严重衰退；高温峰多是红外辐射贡献的。主峰用于测量。测主峰下发光峰的积分强度，称为积分法；测主峰的发光峰高度，峰高法。发光峰高度因加热速度不同而不同，故峰高法要严格控制测量时温升速度。本征热释光效率-表征磷光体测量电离辐射的灵敏度。单位质量的磷光体发射的热释

37、光能与吸收剂量的比值，称作本征热释光效率。发光强度与吸收剂量之间的关系称为剂量响应。一般剂量不太大时是线性的。CaF2 等高原子序数材料对低能光子有较大的截面，单位输出剂量输出的热释光比中能中子大的多。LiF 等低原子序数能量响应较好。a.个人剂量监测（小，轻，成本低，方便；灵敏度高，准确度高，量程宽，组织等效性、线性、能响好，方向无关。）b.环境监测（灵敏度高，低剂量测量）c.其它：医学放射剂量测量、体模中 D的分布测量、考古定年（300度高温峰对应的发光中 心寿命可达数千年之久）等。体积小，灵敏度高，准确度高，可以重复使用（但不能重复读数）， 结果受环境变化影响小。可用于测量X、丫射线、电

38、子束、高能3射线的剂量。量程宽受光激发的释光称为光释光（Optical Luminescence ， 简写 Optically Stimulated Luminescence 简写OSL）。辐射化学产额G （x）辐射化学产额是单位电离辐射能在指定物质中生成或破坏或变化的某一特定实体x的物质平均量。以G （x）值表示辐射化学产额。 SI单位：mol/J。 弗里克剂量计的应用由于光吸收测量灵敏度限制，不宜用于防护水平的测量。可用于高剂量率测量，但过高也不 行。（40Gy-7000Gy）主要成分是水，组织等效性好，可以直接测出组织吸收剂量。在放疗和工业辐射中得到广泛 应用。测量电子和中能光子在水中产

39、生的吸收剂量的测量值想水介质中传递的误差很小量热法是测定D的最直接最基本的方法，也是直接测量剂量的唯一方法。量热计可分为如下几种类型绝热型、动态型、稳定型、等温型、准绝热型固体核径迹探测器TLD重带电粒子在固体绝缘材料中穿行的路径上产生辐射损伤，经过蚀刻后能够形成可以观测的径迹。 称作固体核径迹探测器。潜伏径迹：由重带电粒子产生的辐射损伤痕迹。蚀刻径迹：经蚀刻处理后形成的可观查的径迹。固体径迹探测器可探测质子、“ 粒子、重离子、裂变碎片和宇宙射线中的原子核等。固体径迹探测器的稳定性好，可以保留原径迹长度， 比较容易实现自动计数， 在重粒子剂量测量中有广泛的应用。无机径迹蚀刻技术可以用来测定陨石

40、和地质年代。聚酯膜径迹探测器因其高灵敏性而广泛应用于中子吸收剂量和氢浓度的测量。固体径迹探测器具有能克服强本底干扰，能测量粒子的电荷、 质量和能量，位置灵敏和材料普遍等优点，预蚀刻目的：减小本底计数，减小测量下限，提高探测灵敏度退火：本底清零固体径迹探测器有较大的方向依赖性。应用中子剂量测量：快中子（利用裂变反应、（n、 p）、（n, a）等反应）；将可裂变物质沉积在无机固体径迹探测器上。缺点：固有放射性。利用云母片中的天然铀的裂变反应也可测定中子。能量较高的快中子与聚酯膜中的碳发生（ n, “）反应。热中子或超 热中子（利用（n, a ）反应）； 氢及其子体测量氢及其子体测量是固体径迹探测器

41、应用最广泛的领域之一固体径迹探测器具有能克服强本底干扰，能测量粒子的电荷、质量和能量X、射线剂量仪的刻度（1）标准仪器法：与标准仪器进行比较从而确定待刻度仪器的刻度因子。将待刻度仪表和标准仪表一起置于均匀辐射场中，并使两者探测器的有效中心与X射线管的焦斑处于同样的距离，其相应的读数分别为Rf1和Rs1,然后交换两者的位置，另一次读数分另1J为Rf2和Rs2（2）标准源法经国家基准检定后的标准源放在源支架上， 仪器台上放着刻度仪器。 保持两者有效中心在同一水平线上。对于一个探测器、剂量计或测量装置都有一个灵敏度的要求。以测量装置灵敏度为例，它表示对于一个给定的被测量的数值来讲，被测量观测值的变化

42、除以相应的被测量的变化所得的商。能量响应也称能量依赖性。它表征辐射探测器的灵敏度与入射辐射的能量的依赖关系。剂量计读数的重复性，又叫精密度，它是单个剂量计在短时间内相同条件下相继受到同样照 射时读数的一致性。探测限是剂量计能够可靠地探测到的剂量下限，也就是剂量计的读数明显地不同于零的最小剂量值。量程是剂量计可以测量的剂量或剂量率范围。单位吸收剂量的剂量响应 dR/dD在量程范围内的一致性称作线性。角响应：仪器的响应与入射辐射的方向之间的关系。第三章 辐射对第人体的影响和防护标准辐射的生物效应的特点：（1）很低的吸收能量就能引起高的生物效应；（2）短暂作用引起长期效应：a.物理阶段：从10-18

43、秒-10-12秒，此时电离粒子穿过原子， 同原子的轨道电子相互作用， 通过电离和激发发生能量沉积。b.物理化学阶段：从 10-12秒-10-9秒，从原子的激发和电离引起分子的激发和电离，分子变得很不稳定，极易发生反应形成自由基。c.化学阶段：从10-9秒-1秒，此时自由基扩散并与关键的生物分子相作用，形成分子损伤。d.生物阶段：从秒延续到年，分子损伤逐渐发展表现为细胞效应，如染色体畸变、细胞死亡、细胞突变等，最终可能造成机体死亡、远期癌变以及后代的遗传改变等。2.1作用途径直接作用：辐射粒子与生物大分子，如DNA and RNA,直接发生作用，导致细胞的损伤。间接作用：辐射粒子与细胞内环境成份

44、（主要是水）发生作用，产生自由基和过氧化物，导 致细胞的损伤。自由基：是指具有一个或多个不配对电子的原子或分子，它能够与其它具有不配对电子的原子或分子形成化学键，因此化学性质很活泼、不稳定。自由基争夺电子。DNA损伤（分子水平），双链作用：一类是对细胞的杀伤作用，即使受照射细胞死亡或受伤，细胞数目减少或功能减低，结果影响了受照组织或器官的功能，如急性放射病，造血功能障碍。一类是对细胞的诱变作用主要表现为诱发细胞发生癌变（致癌），诱发基因突变 （致突）和先天性畸形（致畸）。（1）辐射类型外照射：n 丫 b a （危害程度）内照射：ab 丫n （危害程度）随机性效应：是指辐射效应的发生几率（而非其

45、严重程度）与剂量相关的效应，不存在剂量的阈值。主要指致癌效应和遗传效应。（剂量小。效应对个体随机）随机效应特点：(1)发生概率与剂量有关(概率是多人统计，对一个一个的人来说，任何一个剂量都可以造成 该效应，且是随机的；多人统计，则总发生概率与剂量有关).(2)严重程度与剂量无关(3)线性比例、无阈确定性效应：是指辐射效应的严重程度取决于所受剂量的大小。这种效应有一个明确的剂量 阂值，在阂值以下不会见到有害效应，如放射性皮肤损伤、生育障碍。(剂量大，效应确定。)确定性效应特点50陋如急性放射病狠繁呕吐.腹泻,休克，共济失调，肌奖力增高震酹抽 襦,后睡定向和判断力减退骨髓型放射病(110Gy)(1

46、)有阈.(2)严重程度与剂量有关组织器官效应苴次照射剂量阈值，Gy皮肤红斑 (* ,65 9暂时性脱发3-5永久性脱毛7造血率统受即君E。%死亡2-3眼睛晶体混浊 注射线)2白内障(100%)7. 5臼内障(随行35把)睾丸暂时性不育0、15永久性不苜3, 5卵巢不育2.5-6初期症状或理保程度剂量觉 型肠型放射病（1050Gy）脑型放射性（50Gy）人类生活方式对辐射水平的影响剂量水平（mSv）看电视每天2小时0.01 mSv/a夜光表0.02 mSv/a乘飞机2000km0.01 mSv眼镜（局部）0.01 0.04mSv/a家用天然气（局部）0.06 0.09mSv/a假牙（局部）1 忘

47、v/a吸烟每天20支（“针弹”）0.5 1 mSv/a国际放射防护委员会（International Commission on Radiological ProtectionICRP）.辐射防护的目的：辐射防护的主要目的是在保证不对伴随辐射照射的有益实践造成过度限制的情况下为人类提供合适的保护。具体来讲，就是要防止有害的确定性效应，并限制随机性效应的发生率，使之达到被认为可以接受的水平。.辐射防护的基本任务既要保护环境，保障从事辐射工作人员和公众成员，以及他们的后代的安全和健康，又要允许进行那些可能产生辐射照射的必要活动；提高辐射防护措施的效益，以促进核科学技术、 核能和其它辐射应用事业的发

48、展。国内辐射防护基本安全标准电离辐射防护与辐射源安全基本标准（G18871-2002 ）国际放射防护委员会 2007年建议书（国际放射防护委员会第 103号出版物，早期的60号出版物）.辐射实践的正当化涉及照射的实践，除了对受照个人或社会能产生足够的利益可以抵偿它所引起的辐射危害的，就不得采用。实践的利益 付出的代价利益：社会的总利益；代价：社会的总代价（经济、健康、环境、心理等）.辐射防护的最优化对一项实践中的任一特定源，个人剂量的大小，受照的人数，以及在不是肯定受到照射的情形下其发生的可能程度，在考虑了经济和社会因素后，应当全部保持在可以合理做到的尽量 低的程度。这种最优化应当使该源所致的

49、个人剂量（剂量约束）及潜在照射危险（危险约束）受到限制为前提条件。并不是越低越好，而是综合考虑了多种因素后，照射水平低到可以合理达到的程度。B=V（p+x+Y）B纯禾I益，V毛利益，P生产代价，X防护彳t价，Y危害代价 目标：纯利益B达到最大。考虑的变量是集体当量剂量S? ? ? ? (?+ ?祠?事-IT*f ZX防炉的代能 T：理随制五柞杞计“国优化的袋件卓星利星实践一一通过选择而承担的一种会引起总剂量增加的人类活动。核医学手段的应用，建立核电厂是实践的例子。干预一一为了降低照射而针对辐照所采取的一种活动。对现有住房进行降氢改造是干预的例子。3.剂量限制剂量限制包括：剂量限制和潜在照射危险

50、限制；剂量约束和潜在照射危险约束。目的是为了保证个人不会受到从这些实践来的在正常情况下被断定为不可接受的辐射危险。（一）基本限值1、有效剂量限值、当量剂量限值剂量限值应用职业人员公众功效剂量ccc-120 mSv a连续5年内平均/c-11 mSv aLCC-150 mSv a在任一年年当量剂量眼睛150mSv15mSv皮肤500mSv50mSv四肢500mSv限值不包括天然本底和医疗照射2.次级限值年摄入量限值（annual limit on intake , ALI ）来自单次或多次摄入的某一种放射性核素对个人造成的照射达到剂量当量限值时的累积摄 入量。它等于同时满足下式的年摄入量的最大值

51、。?三？加？ ?50 ? & 20?登?50 ? & 500?3.内外混合照射 同时满足?+?3摄入量限值；Hs-年浅表个人剂目.业目,M3MHS,L 500mSv 限值。?汇 一一 1(?-50 的物质：（EY）mirB 3-4MeV 之间低 Z 物质：（E 丫）min10MeV（1）能谱的硬化入射射线有谱分布，不同能量光子有不同科值，科大减弱得快，M、减弱得慢。因此，随着通过物质的厚度增加，那些不易被减弱的“硬成分”所占比重会越来越大，这种现象称为能谱的硬化。（2）平均自由程入定义：入=1/小它表示一个光子每经过一次相互作用之前，在物质中所穿过的平均厚度。如果d=入，即厚度等于一个平均自由

52、程，X或丫射线被减弱到原来的 e-1 。屏蔽厚度为几个平均自由程 入表示射线将减弱到原来的 e的负几次方。二、宽束X或丫射线在物质中的减弱规律1、积累因子的引入?= ?*?= ?B、Bx为积累因子，描述散射光子影响的物理量。表示某一点散射光子数所占份额。积累因子是指在所考察点上真正测量的某一辐射量的大小同用窄束减弱规律算得同一辐射 量大小的比值。单层介质，B值的确定：(1)查表法(2)公式法？?= ?1?+ (1 - ?)?-?2?排列屏蔽材料时，应低 Z在前，高Z在后。3、多层介质的积累因子(1)双层介质的原子序数相差不大?，?;?;%;+ ?;?(2)两种原子序数相差很大，*低Z在前，高Z

53、在后?= ?(?随即总积累因子值，可以用高Z介质的代替，原因是光子从低 Z介质中射出的散射光子 很容易被后面的高Z介质吸收，故总 B要减小，取高Z的即可。当光子能量较低时：?= ?俨?(?打？?仍?(?% 当光子能量较高，超过与高Z介质线减弱系数最小值相应的那个能量(？?min )高?= ?(?min)高(？?次? ?(?!(三)、宽束X或丫射线的透射曲线? CCCC?(?)= ?0 ?.1.屏蔽计算中用的几个参量(1)减弱倍数K?= ?o/?1(?= ?/?(?,?)辐射场中某点处没有设置屏蔽层时的当量剂量率H10,与设置厚度为 d的屏蔽层后的当量剂量率H1d)的比值。表示屏蔽材料对辐射的屏

54、蔽能力，无量纲。(2)透射比Y?(?)?=?r0显然？?= ?(3)透射系数I定义设置厚度为d的屏蔽层之后，离 X射线发射点1m处,由该射线装置单位工作负荷 (1mA min)所造成的当量剂量。单位为？?？?2 ?(?)。2、半减弱厚度 A 1/2和十倍减弱厚度A 1/10A1/2的定义：将入射X或丫光子数（注量率或照射量率等）减弱到一半所需的屏蔽层厚度。A1/10的定义：将入射X或丫光子数（注量率或照射量率等）减到十分之一所需的屏蔽层厚度。 两者之间的联系：?1?2 = 0.301?1?10?1?10 = 3.32?1?2四、屏蔽X或丫射线的常用材料.铅：原子序数、密度大，对低能和高能的 X

55、或丫射线有很高的减弱能力，但在1Mev到几Mev的能区，减弱能力最差。缺点：成本高，结构强度差，不耐高温。.铁：屏蔽性能比铅差。但成本低，易获得，易加工。多用作固定的防护屏障。透明度好，可随意将物品放入其中。 常以水井、水池.混凝土：价格便宜，结构性能良好。.水：屏蔽性能较差，但有特殊优点: 形式贮存固体 丫辐射源。（三）射线的屏蔽计算? ?,?,1.4 X 105?3射线的外照射防护特点：3射线的能谱是连续谱；散射很显著，情况复杂；通常用经验公式近似计算。二、3射线的屏蔽计算质量射程经验公式：?= 0 412?（1.265-0.0954 ?0.01 ? 2.5?= 0.53?- 0.1062

56、.5 ?=(?)? ?r?(?)?大块组织中，中子的比释动能由三部分组成：中子给反冲质子的部分（Kp）中子给较重的反冲核的部分（KH）次级射线给电子的部分（Ky）2.当量剂量计算单能：?= ?连续谱：?= _m?,?v（?）?中子辐射权重因子 WR,中子当量剂量换算因子中子通过以下几种机制与原子核的核子发生作用：（1）非弹性散射中子的一部分能量转变成靶核的内能，使靶核处于激发态。 动量守恒但能量不守恒。（2）弹性散射（n, n）动量守恒，能量守恒。（3）辐射俘获（n, 丫）中子射入靶核后与靶核形成一个复合核，而后复合核通过发射一个或几个特征光子跃迁到基态。（4）带电粒子的发射（n, X）（5）

57、裂变（n, f）从屏蔽角度看，中子在物质中的减弱过程分为两个过程：1,快中子等与物质的弹性散射和非弹性散射，慢化成热中子；2,热中子被物质俘获吸收。中子在屏蔽层中的减弱非弹性散射中子能量要大于阈值；轻核激发能高，重核激发能低。快中隶0.5MeV-10MeV ）更容易与具有中等质量以上的原子核发生非弹性散射而损失能量；要使快中子快速慢化，首先应使用重或较重的物质，通过非弹性散射使中子能量很快降低到与原子核的第一激发能级相应的能量以下。弹性散射非弹性散射截面随中子能量降低而降低；一旦发生非弹性散射，由于能量大幅下降，再次发 生非弹性散射概率将显著减小。小于阈值，靠弹性散射来降低能量。靶核越轻，中子

58、转移给靶核的动能越大。,氢是1MeV左右的中子最好的慢化剂。辐射俘获热中子可以产生十几 MeV的丫射线。防护要十分关注。选择吸收截面大、放出丫能量小的材料做热中子吸收材料。硼和锂的热中子吸收截面大，且其放出的是“粒子，或低能的 丫射线，因而适宜做热中子吸收剂。注意：屏蔽中子的同时要注意屏蔽丫射线。在快中子的非弹性散射过程中将产生次级丫射线；许多物质吸收热中子后将放出高能俘获丫射线。慢化中子已经使用了不少中等重量以上的材料。足以减弱光子。总原则：1、要使快中子很快慢化，首先用重或较重的物质，通过非弹性散射使中子能量很快降到与原子核第一激发能级能量（阈能）以下（1 MeV）;2、然后，再利用含氢物

59、质，通过弹性散射使中子能量降到热能区（0.025 eV）;3、为防止热中子产生的俘获丫射线，可以用锂或硼吸收热中子。注意：屏蔽中子的同时要注意屏蔽丫射线！将中子慢化到热中子后仍然需要考虑继续屏蔽措施！宽束中子减弱的分出截面法（二）减弱规律窄束：？?）= ?%（?宽束：？?十?）= ?（?（三）计算宽束中子减弱的分出截面法原理：通过屏蔽层的适当安排，仍然可以把宽束中子按简单的指数减弱来处理。通过屏蔽材料的选择使得中子一经散射就很快被吸收，即散射中子被有效的“分出” 了，穿过屏蔽层的都 是未经相互作用的中子。屏蔽材料必须满足的条件：(1)屏蔽层足够厚；(2)屏蔽层含像铁、铅之类的重材料，通过非弹性

60、散射将中子能量很快降到1MeV以下；(3)屏蔽层内含有足够的氢， 在很短距离内，将中子能量从1MeV降到热能，然后被吸收。 ?4(?)= ?)?/?= ?r?-?-?i?-屏蔽材料对裂变中子的宏观分出截面与其微观分出截面的关系为：汇?= 0602 ?如果屏蔽材料是混合物或化合物，Qi是第i种核素在混合物中的重量百分比。MAi是第i种核素的摩尔质量。 TOC o 1-5 h z _ ?汇?=汇？?= 0.602?汇-?原子量10 ,宏观分出截面：?0.21?-0.58氢的分出截面等于其微观总截面的90%即r(H)0.9 H10.97En 1.66式中， 是中子能量，MeV。中子能量在1.520M