电离辐射防护与安全培训基础知识医疗班课件

1、电离辐射防护与安全培训基础知识医疗班第期1电离辐射防护与安全培训基础知识医疗班第期1主要内容放射性基础知识 辐射防护中常用的量放射源、射线装置的医学应用2主要内容放射性基础知识 21、什么是辐射？ 辐射是指以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。 如声辐射、热辐射、电磁辐射、粒子辐射等。第一部分 放射性基础知识31、什么是辐射？第一部分 放射性基础知识3电磁波 12eV4电磁波 12eV4电离辐射：任何具有足够能量的粒子或射线，与原子或分子中的电子相互作用，使电子获得足够的能量从原子或分子中脱离出来，称为电离辐射。非电离辐射： 辐射能量较低，照射到物体上 时无法使物质

2、发生电离的辐射。2、什么是电离辐射？5电离辐射：任何具有足够能量的粒子或射线，与原子或分子中的电子66（1）来自天然辐射源宇宙辐射：来自地球之外，如宇宙射线、宇生核素C-14、H-3等； 10000m以上的飞行：56Sv/h地面辐射：来自地壳中的天然放射性核素，如U-235、Tu-232、K-40、Rn-222等； 氡和钍射气食品和饮料中的放射性：主要是K-40。3、电离辐射的主要来源 天然源和人工源7（1）来自天然辐射源3、电离辐射的主要来源 天然源和人（2）来自人工辐射源 放射性物质的衰变 即放射源 放射性物质（人工方法得到的）的原子核处于不稳定状态，其结构会经历自发的改变，使原子核恢复到

3、更稳定的状态，即衰变。 衰变过程中发射出的粒子和射线，这些辐射属于电离辐射。最常见的有粒子、 粒子和射线。3、电离辐射的主要来源 天然源和人工源8（2）来自人工辐射源3、电离辐射的主要来源 天然源和人 射线装置 射线装置通常是指在接通电源后能够产生X射线或电子流、质子流等的人造装置。射线装置包括X线机、加速器、中子发生器以及含放射源的装置。射线装置只有在工作时才会发出射线，是防护的重点。9 射线装置射线装置通常是指在接通电源后能够产生X 裂变：在核反应堆中发生的重核分裂成较小核子的过程，裂变产物往往都具有放射性。如：I-131、Mo-99、Cs-137等。核反应堆：就是中子源，如Co-59生产

4、Co-60； 核反应堆的结构材料的感生放射性等。离子轰击：被高能量的带电粒子轰击后的靶材料， 如F-18的制备。 188O + 11P 189F + 10n 核反应10 188O + 11P 189F + 10n 4.1 原子 组成元素的基本单位所有的物质都是由分子构成的分子是由原子构成的 原子是由原子核和电子构成的原子核由质子和中子构成的。4、物质结构11 4.1 原子 组成元素的基本单位4、物质结构11电子：带有一个单位的负电荷， 电子位于围绕原子核的轨道上 e = -1.610-19C me= 9.110-31kg质子：带有一个单位的正电荷， e= +1.610-19C mp=1.672

5、610-27kg中子：是不带电的中性粒子 mn=1.674910-27kg当获得或释放能量，改变运转轨道影响化学性质？影响核稳定性？12电子：带有一个单位的负电荷，当获得或释放能量，改变运转轨道影原子的半径：R约为10-10m原子核的半径：约为10-1410-15m原子质量单位u：1u=12C原子质量1/12 =1.6610-27kg原子核的密度 2.84108t/cm3 即在每立方厘米体积中有近3亿吨的物质 13原子的半径：R约为10-10m1314144.2 核素及符号表示核素：是指在其原子核内具有一定数目的质子和中子以及特定能态的一种原子核或原子。核素的符号表示：质子数中子数能 态 在实

6、际应用中，有时只标记核素的质量数，如14C、C-14、碳-14。154.2 核素及符号表示核素：是指在其原子核内具有一定数目的4.3 同核异能素 激发态原子核称为基态原子核的同核异能素,它们的A和Z均相同只是核能量状态不同。 99mTc表示该核素的原子核处于激发态。 如99mTc称为99Tc的同核异能素。 注意： 99Tc和99mTc是两种独立的核素。164.3 同核异能素164.4 放射性核素核素的分类：根据原子核的稳定性，核素分为稳定的核素和放射性核素。放射性核素: 是一类不稳定的核素，能自发地发生衰变，同时放射出射线，通过衰变形成稳定的核素。绝大多数为人工放射性核素。174.4 放射性核

7、素核素的分类：根据原子核的稳定性，核素分为原子核的稳定性原子核的稳定性与核内质子数和中子数的比例有关。轻元素Z20：稳定核素少 中部元素20Z83：稳定核素少偶偶核最稳定，奇奇核最不稳定随着核内质子数和中子数的增加表现出周期性变化。 当质子数或中子数为2、8、20、28、50、82、126时特别稳定。18原子核的稳定性原子核的稳定性与核内质子数和中子数的比例有关。核 素质子数中子数质量数符 号氦-42244He碳-12661212C碳-13671313C碳-14681414C19核 素质子数中子数质量数符 号氦-42244He碳-126同位素是质子数相同但中子数不同的某种元素的各种核素。同位素

8、的化学性质相同，但放射性特征可能不同。自然界中许多元素具有同位素 例如，天然存在的氢同位素有3种： 1H(氕)、2H(氘)、 3H(氚） C的同位素有15种822，C-12和C-13属稳定的4.5 同位素20同位素是质子数相同但中子数不同的某种元素的各种核素。4.5 关于氚元素氢的一种放射性同位素，半衰期为年，发射射线而衰变成氦3 ，能量为19keV，大量吸入氚会对人体有害 。在自然界中存在极微，从核反应制得 。21关于氚元素氢的一种放射性同位素，半衰期为年，发射射线而衰变关于14C元素碳的一种放射性同位素，半衰期为5730年，发射低能射线能量为156keV，其穿透力较弱。国内外均已对尿素14

9、C呼气试验给予豁免管理。 （1）14C的辐射能量极弱 胶囊 （2）放射性剂量0.75-1.00Ci 1小时飞机 （3）尿素14C的生物半衰期极短 48小时22关于14C元素碳的一种放射性同位素，半衰期为5730年，发射5.1 放射性的发现伦琴发现X射线1895年贝克勒尔发现放射性1896年居里夫妇发现新的放射性元素1934年，法国核物理学家约里奥- 居里夫妇首次发现人工放射性同位素5. 关于放射性235.1 放射性的发现5. 关于放射性23放射性是指原子核自发地放射出射线的现象。原子核的结构决定了核素是否具有放射性。这些原子核处于不稳定状态，自发地放出由粒子或光子组成的射线，并辐射出原子核里的

10、过剩能量，最常见的射线有、射线，其他可能还包括正电子、X射线、中子射线等。5.2 什么是放射性24放射性是指原子核自发地放射出射线的现象。5.2 什么是放射性6.1 射线是由粒子组成的粒子流，粒子由2个质子和2个中子组成，与氦的原子核相同，质量数为4，带2个正电荷。出射速度约为光速的110。它的电离作用大，贯穿本领小，它在空气中的射程只有几个厘米。6. 常见电离辐射的特征，产生10万离子对，路径2个厘米近乎一条直线256.1 射线6. 常见电离辐射的特征，产生10万离子对，路不能穿透皮肤内部损害土壤、氡、以及人工重元素被纸屏蔽阿尔法射线：可以被我们的皮肤屏蔽，没有外照射危害； 它只有在我们体内

11、时才是有害的。26土壤、氡、以及被纸屏蔽阿尔法射线：可以被我们的皮肤屏蔽，没是由粒子组成的粒子流，本质上与电子相同，是原子核中的一个中子转变成一个质子和一个电子时产生的。质量很小，且带1个负电荷。相比于粒子，粒子电离作用较小，穿透能力较大。它在空气中的射程因其能量的不同而有较大差异，一般为几米。6.2 射线27是由粒子组成的粒子流，本质上与电子相同，是原子核中的一个中射线：能够穿透皮肤； 可以损害皮肤和眼睛。皮肤、眼睛和内部损害被微薄的塑料屏蔽 自然食品、水、空气医疗、科研、反应堆、放射尘70keV1MeV 5mm28射线：能够穿透皮肤；皮肤、眼睛被微薄的 自然食品、水、空是由正电子组成的粒子

12、流，是原子核中的一个质子转变成一个中子和一个正电子时产生的。中子保留在原子核内，正电子则被高速释放出来。正电子在很多方面都与粒子相似，它们的主要差别在于所带电荷的正负性。+射线（正电子）29是由正电子组成的粒子流，是原子核中的一个质子转变成一个中子和是一种从原子核发射出来的电磁辐射，与光速相同，没有质量，不带电。它的电离作用小，贯穿本领很大，能穿透几十厘米厚的钢板。它在空气中的射程通常为几百米。6.3 射线30是一种从原子核发射出来的电磁辐射，与光速相同，没有质量，不带射线和X射线:能够穿透你的身体并在深部产生剂量自然存在于土壤和宇宙辐射中被密实的屏蔽或大量普通物质屏蔽医疗、工业、放射源铅、铀

13、31射线和X射线:自然存在于被密实的屏蔽医疗、铅、铀31类似于射线，X射线也是一种既无质量也不带电的电磁辐射。射线的产生是伴随核跃迁从原子核内发出的，而X射线的产生一是伴随核外电子的跃迁；二是高速电子轰击靶物质原子产生的韧致辐射。实际工作中使用的X射线更多是由X线机或加速器人工产生。6.4 X射线32类似于射线，X射线也是一种既无质量也不带电的电磁辐射。6.X射线机主要由X射线管和高压电源组成。X射线的产生应具备3个基本条件： （1）电子源：高速电子由X射线管的灯丝提供 管电流mA （2）强电场：X射线管的电压由高压电源线路供给。管电压kVp （3）靶材料：使高速电子的动能部分转变为韧致辐射。

14、约1%X射线机 工作电压 射线 射线中子射线 射线 射线 射线39 射线 射线 射线中子射线 常见射线的性质射线组成质量电荷空气中射 程在生物组织中射 程氦的原子核4+20.03米0.05毫米电子1/1846-1或+13米5毫米n中子1不带电很大有可能穿透人体 高能光子0不带电很大有可能穿透人体X高能光子0不带电很大有可能穿透人体40常见射线的性质射线组成质量电荷空气中射 程在生物组织中氦的不同射线的穿透能力不同射线的穿透能力、射线穿透人体皮肤情况、射线穿透人体皮肤情况7.1 放射性衰变原子核结构发生自发地改变使其更加稳定的过程。衰变过程中产生带电粒子和射线。每一种特定核素的衰变方式是不一样的

15、，表现在产生的粒子不同和射线能量不同。 7. 放射性衰变23892U 23490Th钍42He23490Th 23491Pa镤 e437.1 放射性衰变7. 放射性衰变23892U 衰变：放射性核素的原子核自发地放射出粒子而变为另一种核素的原子核的过程称为衰变。粒子能量在4 8MeV；通常是由某些重核元素如铀、镭等发射的。衰变图： 、 22688Ra22286Rn基态激发态94.6%5.4%7.2 放射性衰变的类型44衰变：放射性核素的原子核自发地放射出粒子而变为另一种核素衰变模式示意图22688Ra 22286Rn42 HeQ45衰变模式示意图22688Ra 22286R放射性核素的原子核内

16、有一个中子转变为质子放射出粒子的过程称为衰变。粒子能量连续分布直至最大值，最大值取决于特定的放射性核素；如：32P ，平均。-衰变发生在富中子核内。3215P 3216S-衰变46放射性核素的原子核内有一个中子转变为质子放射出粒子的过程称衰变模式示意图47衰变模式示意图4760Co 1.17 MeV 1.33 MeV 60Ni0.314 MeV%)1.48Mev(0.05%)T1/260Ni*60Ni*钴-60（Co）的衰变4860Co 1.17 MeV 1.33 MeV 60Ni锝-99和碘-131的衰变49锝-99和碘-131的衰变49衰变是放射性核素的原子核释放过剩能量，从而变得更加稳定

17、的一种方式。通常发生在衰变或衰变之后只释放能量不发射粒子，能量在MeV。 140keV9942Mo 99m43Tc- 9943Tc 衰变50衰变是放射性核素的原子核释放过剩能量，从而变得更加稳定的一光量子衰变模式示意图51光量子衰变模式示意图51放射性核素的原子核内有一个质子转变为中子放射出正电子的过程称为+衰变。发射的正电子能量连续分布；如：18F，。+衰变通常只发生在质子过剩的原子核内。正电子辐射（+衰变）189F 188O+52放射性核素的原子核内有一个质子转变为中子放射出正电子的过程称放射性衰变模式的总结衰变模式符号常见来源Z变化 N变化A变化 衰变重原子核-2-2-4 衰变-中子过剩

18、+1-10+ 衰变+质子过剩-1+10 衰变能量过剩000内转换e-原子核能量过剩000电子俘获 EC质子过剩-1+10中子辐射n中子源核反应堆0-1-153放射性衰变模式的总结衰变模式符号常见来源Z变化 N变化A变化衰变规律：母体原子核的数目随时间呈指数规律减少，遵循明确的统计规律。 N = N0e-t衰变常数：表示单位时间内每个原子发生衰变的概率不论核素发生任何化学或物理变化，对于某一放射性核素是固定不变的。7.3 放射性衰变规律54衰变规律：母体原子核的数目随时间呈指数规律减少，遵循明确的统定义：放射性母体原子核数目衰减至原来数目的一半所需要的时间。物理意义：表示核衰变快慢的物理量。每一

19、放射性核素都有唯一的、固定的半衰期。核 素226Ra222Rn60Co137Cs32P3H192Ir半衰期1602a3.82d5.26a30a14.28d12.32a74.3d半衰期T55定义：放射性母体原子核数目衰减至原来数目的一半所需要的时间。半衰期用来描述衰变速率。 衰变常数表示单位时间内原子发生衰变的分数。衰变常数和半衰期T1/2之间存在确定的关系。T与的换算关系： = ln2 / TT半衰期和衰变常数的关系56半衰期用来描述衰变速率。半衰期和衰变常数的关系56定义：指放射性物质在单位时间内发生衰变的 次数（或原子核个数）。物理意义：表示放射性物质的放射性的强弱。单位： 贝克 1Bq表

20、示每秒内发生一次核衰变 居里 1g镭-226每秒发生衰变的原子数 1Ci = 3.71010 Bq（37GBq）7.4 放射性活度A57定义：指放射性物质在单位时间内发生衰变的 次数（或原子放射性活度随时间的延长呈指数规律减弱.计算公式： A=A0e-t （1） A0：表示在t=0时的放射性活度. A=A0/2n （2） 其中：n为半衰期数 放射性活度的计算58放射性活度随时间的延长呈指数规律减弱.放射性活度的计算58例：Cs-137源在1973年1月1日活度为800MBq，计算在2030年7月1日的活度为多少？方法1： A = A0e-t = 800e-0.02357.5 = 800e =

21、8000.267 = 214MBq方法2： A = A0/2n = 800/21.91 = 800/3.76 = 213MBq59例：Cs-137源在1973年1月1日活度为800MBq，计 1. 辐射剂量的限值电离辐射防护与辐射源安全基本安全标准 GB 18871-2002 2003年4月1日实施国家环保总局、卫生部、国防科工委 联合制定第二部分 辐射防护中常用的量60 第二部分 辐射防护中常用的量60 照射类别剂量限值 职业人员 公众 年有效剂量 20 mSv/a连续5年内的平均值1mSv/a5mSv/a在任一年内不得超过 50 mSv/a 年当量剂量 眼晶体 150mSv 15mSv 皮

22、肤 500mSv 50mSv 手和足 500mSv -当量剂量与有效剂量限值61 照射类别剂量限值 职业人员 公众ICRU：国际辐射单位和测量委员会负责制定准确的定义和换算因子并推广使用。一方面：为了确定照射引起的潜在危害，需要对辐射场进行测量。另一方面：为了研究辐射引起的剂量效应，需要对辐射剂量进行测量。2、常用的辐射量和剂量62ICRU：国际辐射单位和测量委员会负责制定准确的定义和换算因每次检查的有效剂量/mSv（2） 运行中产生的辐射：电子束；定义：指不带电的粒子，如X、射线或中子在单位质量的吸收介质中释放出的动能。偶偶核最稳定，奇奇核最不稳定元素氢的一种放射性同位素，半衰期为年，发射射

23、线而衰变成氦3 ，能量为19keV，大量吸入氚会对人体有害 。所有的物质都是由分子构成的1Gy = 100 rad辐射能量较低，照射到物体上e = -1.放射性核素: 是一类不稳定的核素，能自发地发生衰变，同时放射出射线，通过衰变形成稳定的核素。表示特定类型的照射对器官或组织产生的生物效应辐射量：描述辐射场（射线和粒子）以及由此产生的电离的量。 （1）能量：产生电离辐射的射线能量用电子伏表示。 1eV= 1.610-19J keV MeV （2）注量：指穿过单位面积上的离子数或光子数。 描述任何类型射线组成的辐射场。单位：m-2。 常用的辐射量和剂量（续）63每次检查的有效剂量/mSv辐射量：

24、描述辐射场（射线和粒子）以定义：X或射线与空气相互作用使空气电离后在单位质量的空气中所产生的同种电荷的总电荷量。物理意义：描述X射线和射线辐射场的量。空气表达式：X = dQ / dm 单位： 国际单位：C/kg 专用单位：伦琴 R 1R=2.5810-4 C/kg（3）照射量X64定义：X或射线与空气相互作用使空气电离后在单位质量的空气中定义：指不带电的粒子，如X、射线或中子在单位质量的吸收介质中释放出的动能。当吸收介质为空气时，即是空气的比释动能。物理意义：描述任何受照介质的不带电致电离辐射的辐射场。表达式：X = dEtr / dm 单位： 国际单位：J/kg 专用单位：戈瑞 Gy（4）

25、比释动能K 1962年ICRU首次提出65定义：指不带电的粒子，如X、射线或中子在单位质量的吸收介质剂量：用来描述辐射穿过物质时的能量沉积。 在辐射防护中所用的基本剂量学量包括： （1）吸收剂量 （2）当量剂量 表示外部贯穿辐射产生的能量沉积 （3）有效剂量 （4）待积剂量 表示内照射对组织产生的能量沉积常用的辐射量和剂量（续）66剂量：用来描述辐射穿过物质时的能量沉积。 在辐射定义：单位质量的受照物质所吸收的平均辐射能量。指任何类型的辐射在任何介质中的能量沉积。物理意义：描述辐射能量的物理量。适用于任何类型的辐射与任何物质。单位：戈瑞 1Gy = 1J/kg 1Gy = 100 rad2.1

26、 吸收剂量D带电粒子通过电离或激发 介质672.1 吸收剂量D带电粒子通过电离或激发 介质6表示特定类型的照射对器官或组织产生的生物效应定义：辐射在器官或组织中的当量剂量定义为 H= WR D 其中： WR - 辐射R的权重因子； D - 辐射在器官或组织内产生 的平均吸收剂量。单位：J/kg 希沃特（Sv） 2.2 当量剂量HT68表示特定类型的照射对器官或组织产生的生物效应2.2 当量剂辐射权重因子WR20 粒子、裂变碎片、重核 5 2质子（不包括反冲质子），E20MeV 5 2.5 10 2.5-10 20 10-20 10 20-7 5 7-2.5中子， 能量20MeV 1 电子及介子

27、，所有能量 1 光子，所有能量 辐射权重因子，wR辐射的类型及能量范围69辐射权重因子WR20 粒子、裂变碎片、重核 5 电子及介子，所有能量22688Ra 22286Rn42 HeQ元素碳的一种放射性同位素，半衰期为5730年，发射低能射线能量为156keV，其穿透力较弱。原子核的半径：约为10-1410-15m如：32P ，平均。10keV100keV60Co、137Cs、192Ir。它在空气中的射程因其能量的不同而有较大差异，一般为几米。辐射量：描述辐射场（射线和粒子）以及由此产生的电离的量。D - 辐射在器官或组织内产生注意： 99Tc和99mTc是两种独立的核素。A = A0/2n

28、= 800/21.（4）医用X射线诊断受检者放射卫生防护标准（2）放射性剂量0.2、常用的辐射量和剂量检测规范 GBZ178-2014T定义：器官或组织的有效剂量等于当量剂量乘以相应的组织权重因子。 E = WT HT 其中： E- 有效剂量，单位希沃特。 WT- 器官或组织T的组织权重因子。 HT - 器官或组织T的当量剂量。单位：J/kg 希沃特（Sv） 2.3 有效剂量E70电子及介子，所有能量T定义：器官或组织的有效剂量等于当量剂量组织权重因子WT0.05 0.040.05 0.040.05 0.040.010.010.05 0.12 肝食道甲状腺皮肤骨表面其余组织或器官（2） 0.2

29、0 0.080.120.120.120.120.05 0.040.05 0.12性腺（红）骨髓结肠（1）肺胃膀胱乳腺 组织权重因子，wT 器官或组织 组织权重因子，wT 器官或组织 增加了脑和唾液腺：其余组织有所增加：淋巴结、胆囊、前列腺、宫颈等71组织权重因子WT0.05 0.04肝0.20 0.0医用X射线检查的有效剂量（1991-1996）检 查每次检查的有效剂量/mSv胸部X射线摄影0.14胸部X射线透视1.1CT8.6血管造影12介入治疗2072医用X射线检查的有效剂量（1991-1996）检 查每次检查T待积剂量：指摄入放射性物质引起的剂量。定义：放射性物质摄入人体内后在50年内产

30、生的累积剂量（对儿童而言，定义为到70岁时的累积剂量）。 待积吸收剂量D（50） 待积当量剂量H（50） 待积有效剂量E（50） 2.4 待积剂量 表示内照射剂量的时间分布73T待积剂量：指摄入放射性物质引起的剂量。2.4 待积剂量T辐射量、剂量的总结74T辐射量、剂量的总结74X射线诊断和介入放射学 肿瘤放射治疗临床核医学第三部分 放射源、射线装置的医学应用75X射线诊断和介入放射学 肿瘤放射治疗1、 X射线诊断中的放射危险来源导致放射危险的来源：诊断设备中的X射线发射装置。X射线诊断常见设备： 放射诊断用普通X线机（透视、摄影） X-CT CR、DR（数字化X射线摄影装置） DSA（数字化

31、X射线透视装置，类） 牙科X射线机 乳腺X射线机 761、 X射线诊断中的放射危险来源762、 介入放射学中的放射危险来源导致放射危险的来源：诊断性、治疗性介入放射学成像产生电离辐射的设备。介入放射学常用产生电离辐射的设备： X-CT DSA（数字化X射线透视装置，类） 772、 介入放射学中的放射危险来源77（1）医用X射线诊断卫生防护标准 GBZ130-2013（2）X射线计算机断层摄影放射防护要求 GBZ165-2012（3）车载式医用X射线诊断系统的放射防护要求 GBZ264-2015（4）医用X射线诊断受检者放射卫生防护标准 GB16348-2010放射诊断相关标准78（1）医用X射

32、线诊断卫生防护标准 GBZ130-2013、 肿瘤放射治疗中的放射危险来源肿瘤放射治疗：利用射线治疗恶性肿瘤的一种方法。分为远距离放射治疗和近距离放射治疗。肿瘤放射治疗产生射线的来源： 放射性核素：产生的、射线 X射线治疗机： X射线 加速器：电子束、质子束、中子束以 及其他粒子束。 模拟定位机：辅助设备，X射线，类。793、 肿瘤放射治疗中的放射危险来源79 3、肿瘤放射治疗中的放射危险来源（续）远距离放射治疗使用的治疗机： 钴治疗机：射线，密封源，类，活度一般 在500010000Ci，至少1000Ci。 X射线治疗机：X射线，射线装置，50kV X射线接触治疗机，4050kV X射线浅表治疗机，50150kV X射线深部治疗机，150300kV，类80 3、肿瘤放射治疗中的放射危险来源（续）80 远距离放射治疗使用的治疗机：（续） 医用加速器： 射线装置，类，低能：50MeV以下 电子直线加速器： （1） 50MeV以下，一般540MeV （2） 运行中产生的辐射：电子束；轫致辐射、中子射线；、射线。 81 远距离放射治疗使用的治疗