电离辐射领域中常用的量和单位

电离辐射领域中常用的量和单位第1页，共60页，2023年，2月20日，星期一2第一节辐射场的量和单位一、

辐射场类型

二、粒子注量

1．

粒子注量

2．

粒子注量率三、谱分布四、能量注量

1．能量注量

2．能量注量率

3．能量注量与粒子注量的关系

第2页，共60页，2023年，2月20日，星期一3一、辐射场的类型

1、天然本底辐射场2、放射源

3、辐射装置X射线装置粒子加速器核反应堆第3页，共60页，2023年，2月20日，星期一4二、粒子注量

第一节辐射场的量和单位第4页，共60页，2023年，2月20日，星期一51.粒子注量（particlefluence）ICRU定义：辐射场中某一点的注量，是进入以该点为球心，截面积为da的小球体内的粒子数dN除以da的商，即式中：dN进入小球体的粒子数。

da小球体截面积，单位m2。粒子注量，单位m-2。粒子没有方向性。第一节辐射场的量和单位第5页，共60页，2023年，2月20日，星期一62.粒子注量率（particlefluencerate）式中：d

单位时间粒子注量的增量。粒子注量率，单位m-2s-1。

第一节辐射场的量和单位第6页，共60页，2023年，2月20日，星期一7三、谱分布粒子注量：能量注量：第一节辐射场的量和单位第7页，共60页，2023年，2月20日，星期一积分分布：

积分分布表示能量在０－Ｅ之间粒子组成的那部分粒子注量第8页，共60页，2023年，2月20日，星期一微分分布是积分分布对能量Ｅ的导数第9页，共60页，2023年，2月20日，星期一

积分分布与粒子注量有相同的单位：ｍ－２

粒子注量的微分分布的单位是ｍ－２ｊ－１．

辐射场的粒子注量可以表示为粒子注量的微分分布在０－Ｅｍａｘ范围内对所有粒子积分第10页，共60页，2023年，2月20日，星期一11四、能量注量1.能量注量（energyfluence)

进入单位截面积的球体内的所有粒子能量之和（不包括静止能量）式中：dEf1粒子能量之和，单位J。

能量注量，单位J/m2。

第一节辐射场的量和单位第11页，共60页，2023年，2月20日，星期一122.能量注量率（energyfluencerate）式中：d

单位时间能量注量的增量。能量注量率，单位Jm-2s-1。第一节辐射场的量和单位第12页，共60页，2023年，2月20日，星期一133.能量注量与粒子注量的关系：第一节辐射场的量和单位第13页，共60页，2023年，2月20日，星期一14第二节相互作用系数一、质量衰减系数、质能转移系数及质能吸收系数（一）、X、γ射线与物质的相互作用的主要过程和其他过程

（二)质量衰减系数、质能转移系数及质能吸收系数第14页，共60页，2023年，2月20日，星期一15一、概述第二节X、γ射线与物质的相互作用第15页，共60页，2023年，2月20日，星期一16第二节X、γ射线与物质的相互作用第16页，共60页，2023年，2月20日，星期一17(一）、X、γ射线与物质的相互作用的主要过程和其他过程1.光电效应光电子动能：Ee＝h－Bi（i＝K，L，M…）第二节X、γ射线与物质的相互作用第17页，共60页，2023年，2月20日，星期一18原子的光电效应截面：单位：cm2式中：K－常数

Z－物质的原子序数 光电效应的几率与原子序数Z4成正比；光电效应的几率与光子能量h3成反比；低能光子与高原子序数物质作用，光电效应占优势；光电效应主要发生在K层及L层电子。第I阶段：第二节X、γ射线与物质的相互作用（每个原子）第18页，共60页，2023年，2月20日，星期一192.康普顿效应第二节X、γ射线与物质的相互作用第19页，共60页，2023年，2月20日，星期一20第二节X、γ射线与物质的相互作用第20页，共60页，2023年，2月20日，星期一21第二节X、γ射线与物质的相互作用第21页，共60页，2023年，2月20日，星期一223.电子对效应原子核场：能量大于1.02MeV，发生几率大；电子场：能量大于2.04MeV，发生几率很小。第二节X、γ射线与物质的相互作用第22页，共60页，2023年，2月20日，星期一23X、γ射线与物质的相互作用的其他过程1.相干散射光子作为电磁波具有波粒二象性；干涉现象的条件：相干光源劳厄（Laue）发现X射线的相干散射现象，在0.0005~0.2MeV，相干散射主要是瑞利散射。瑞利散射（Rayleigh），与束缚得很牢固的电子的弹性散射，束缚电子吸收光子跃迁，随后又发出一个能量相同的散射光子。第二节X、γ射线与物质的相互作用截面与Z2成正比，并随能量增大而急剧减小；低能时不可忽略，小角度散射。第23页，共60页，2023年，2月20日，星期一242.光核反应光核反应：光子与原子核发生反应，有阈能。常见的光核反应：（γ，n）、（γ，p）、（γ，2n）及（γ，pn）等典型的光核反应阈能（MeV）第二节X、γ射线与物质的相互作用第24页，共60页，2023年，2月20日，星期一25四、质量衰减系数、质能转移系数

及质能吸收系数1.质量衰减系数/

光子在物质中穿行单位距离时，平均发生总的相互作用的几率。式中：－线衰减系数，cm-1；－光电线衰减系数；e－总康普顿线衰减系数；coh

－相干散射线衰减系数；－电子对线衰减系数；质量衰减系数/：线衰减系数：第二节X、γ射线与物质的相互作用单位：cm-1第25页，共60页，2023年，2月20日，星期一262.质能转移系数tr/

线能量转移系数tr：

穿行单位距离，光子转移为带电粒子的动能占总能量的份额。质能转移系数tr/：

第三节X、γ射线与物质的相互作用穿行过单位质量厚度，射线把能量转移给电子的份额第26页，共60页，2023年，2月20日，星期一273.质能吸收系数en/

光子转移给带电粒子的能量有一部分会由于韧致辐射损失掉。质能吸收系数en/：

式中：g－次级电子由于韧致辐射而损失的能量的份额第三节X、γ射线与物质的相互作用第27页，共60页，2023年，2月20日，星期一28二、带电粒子与物质的相互作用一、带电粒子的种类和物理性质二、带电粒子与物质相互作用的主要过程三、带电粒子在物质中的射程四、比电离第28页，共60页，2023年，2月20日，星期一29一、带电粒子的种类和物理性质

带电粒子种类：带电粒子电子：核外电子β射线：原子核发出的高速电子质子α粒子第二节带电粒子与物质的相互作用第29页，共60页，2023年，2月20日，星期一30二、带电粒子与物质相互作用的主要过程主要过程电离和激发韧致辐射核反应化学变化

第二节带电粒子与物质的相互作用第30页，共60页，2023年，2月20日，星期一311.电离、激发和碰撞阻止本领带电粒子轨道电子库仑相互作用电离激发第二节带电粒子与物质的相互作用第31页，共60页，2023年，2月20日，星期一32碰撞阻止本领线碰撞阻止本领：带电粒子在介质中每单位路径长度上电离损失的平均能量。

质量碰撞阻止本领：线碰撞阻止本领除以密度，消除密度的影响。第二节带电粒子与物质的相互作用第32页，共60页，2023年，2月20日，星期一33分析：（1）电离损失与重带电粒子的电荷z2成正比；

库仑作用力（2）电离损失与重带电粒子的能量(速度)成反比；

作用时间（3）电离损失与物质的电子密度成正比；作用概率第二节带电粒子与物质的相互作用第33页，共60页，2023年，2月20日，星期一342.韧致辐射和辐射阻止本领韧致辐射：带电粒子在原子核库仑场中被减速或加速，其部分或全部动能，转变为连续谱的电磁辐射。其能量损失称为辐射损失。第二节带电粒子与物质的相互作用第34页，共60页，2023年，2月20日，星期一35第二节带电粒子与物质的相互作用第35页，共60页，2023年，2月20日，星期一363.总质量阻止本领（1）E<10MeV，主要是电离损失和辐射损失：（2）重带电粒子，辐射损失可以忽略第二节带电粒子与物质的相互作用第36页，共60页，2023年，2月20日，星期一37（3）电子的电离损失与辐射损失比例式中：Z－物质原子序数；

E－电子能量第二节带电粒子与物质的相互作用第37页，共60页，2023年，2月20日，星期一38第三节辐射剂量学中使用的量和单位一、吸收剂量

二、比释动能三、照射量四、吸收剂量、比释动能和照射量的区别第38页，共60页，2023年，2月20日，星期一39一、

吸收剂量1．

授予能2．

吸收剂量3．

吸收剂量率第三节辐射剂量学中使用的量和单位第39页，共60页，2023年，2月20日，星期一40剂量：医学专用术语，指药物治疗时需要掌握的用药量。“剂量正是作为将物理测量和辐射生物效应联系起来的一 个物理量而被引入的。

能量沉积是一个随机的过程单位：J平均授予能：1.授予能第三节辐射剂量学中使用的量和单位第40页，共60页，2023年，2月20日，星期一412.吸收剂量（absorbeddose）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定义：SI单位：戈瑞，1Gy＝1J/kg；历史上曾使用过的单位：拉德，1rad＝0.01Gy第三节辐射剂量学中使用的量和单位针对“点”的概念；对所有射线适用；适用于所有介质。第41页，共60页，2023年，2月20日，星期一423.吸收剂量率SI单位：戈瑞/秒，Gy/s某一时间间隔内吸收剂量的增量除以该时间间隔的商。第三节辐射剂量学中使用的量和单位

定义：第42页，共60页，2023年，2月20日，星期一43二、比释动能间接电离粒子的能量沉积过程：间接带电粒子带电粒子带电粒子物质（比释动能）（吸收剂量）1.简介第三节辐射剂量学中使用的量和单位第43页，共60页，2023年，2月20日，星期一442.比释动能（Kerma，kineticenergyreleased

inmaterial）定义：间接带电粒子在体积元内产生的所有带电粒子的初始动能的和除以物质质量的商。SI单位：戈瑞，Gy第五节辐射剂量学中使用的量和单位第44页，共60页，2023年，2月20日，星期一453.比释动能率定义：某一时间间隔内比释动能的增量除以该时间间隔的商。SI单位：戈瑞/秒，Gy/s第三节辐射剂量学中使用的量和单位第45页，共60页，2023年，2月20日，星期一464.比释动能与注量的关系单能：连续谱：比释动能因子：用于计算第三节辐射剂量学中使用的量和单位第46页，共60页，2023年，2月20日，星期一475.比释动能与吸收剂量的关系带电粒子平衡：第三节辐射剂量学中使用的量和单位总能量平衡谱分布平衡每有一个带电粒子从所考虑体积出来，就有一个相同类型、相同能量的带电粒子从外面进入，要求一一对应。第47页，共60页，2023年，2月20日，星期一48带电粒子平衡的条件：（1）离介质边界有一定距离，dRmax；（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。第三节辐射剂量学中使用的量和单位第48页，共60页，2023年，2月20日，星期一49比释动能与吸收剂量的关系：条件：带电粒子平衡其中：对低能带电粒子，韧致辐射可以忽略时，则D＝K第三节辐射剂量学中使用的量和单位一般在10-3~10-2之间第49页，共60页，2023年，2月20日，星期一50比释动能与吸收剂量在物质中的变化：第三节辐射剂量学中使用的量和单位第50页，共60页，2023年，2月20日，星期一516.比释动能和吸收剂量概念的应用实现对生物组织中吸收剂量的间接测量目的：γ射线：中子：注意谱的问题，此外还需要进行组织厚度的剂量修正第五节辐射剂量学中使用的量和单位第51页，共60页，2023年，2月20日，星期一52三.照射量1.照射量定义：X、γ射线，在空气中，单位体积元内产生的全部电子均被阻留在空气中时，形成的总电荷除以该体积元空气质量。式中：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。第五节辐射剂量学中使用的量和单位照射量SI单位：C/kg库伦/千克第52页，共60页，2023年，2月20日，星期一53另一个定义式X、γ射线；空气，有些文献提到介质的照射量时，是指在介质中放置少量空气后测得的照射量值。不包括次级电子韧致辐射被吸收后产生的电离（>3MeV时，才予以考虑）特点：第53页，共60页，2023年，2月20日，星期一54照射量单位（历史上使用的单位）

伦琴：在1伦琴X射线照射下，0.001293克空气（标准状况下，1立方厘米空气的质量）