常用的辐射量和单位

放射物理与防护王鹏程

侯立霞泰山医学院第六章常用的辐射量和单位学习目标1.掌握：描述辐射场强度的常用辐射量，照射量、吸收剂量、当量剂量及有效剂量的关系。2.了解：辐射辐射测量的意义。电离辐射存在的空间称为辐射场，它是由辐射源产生的。按辐射的种类，辐射源可分为X射线源、β射线源、中子射线源、γ射线源等，与它们相应的辐射场称为X射线场、β射线场、中子射线场、γ射线场等。在射线的应用过程中我们需要定量了解、分析射线在辐射场中的分布，这种分布即可以用粒子注量、能量注量等描述辐射场性质的量来直接表征，也可以用照射量来间接表示。常用的辐射量和单位粒子注量（particlefluence）能量注量（energyfluence）照射量（exposure）比释动能（kerma）吸收剂量（absorbeddose）各辐射量的关系与区别描述辐射场性质的量daP•h1h2h3h4h5粒子注量定义:进入具有单位截面积小球的粒子数。(m-2)，daP•h1h2h3h4h5粒子注量实际辐射场中，每个粒子具有不同的能量，即Emax~0各种可能值，粒子注量计算公式为:，E为粒子能量，是同一位置粒子注量的微分能量分布，它等于进入小球的能量介于E和E+dE之间的粒子数与该球体的截面积的比值。辐射防护中，常用粒子注量率表示单位时间内进入单位截面积的球体内的粒子数:(m-2s-1)粒子注量能量注量是进入辐射场内单位截面积的小球体内所有粒子的能量（不包括静止能量），即能量注量能量注量率可定义为单位时间内进入单位截面积小球内的所有粒子能量总和。能量注量

能量注量与粒子注量都是描述辐射场性质的辐射量，前者是通过辐射场中某点的粒子能量，后者是通过辐射场中某点的粒子数，显然如能知道每个粒子的能量E，即可将能量注量和粒子注量联系起来。能量注量和粒子注量的关系

如辐射场不是单能的，且粒子能量具有谱分布时，则辐射场某点的能量注量为：E为粒子能量，为ФE同一位置粒子注量的微分能量分布。能量注量和粒子注量的关系X或γ射线与空气发生相互作用时产生次级电子，这些次级电子会进一步与空气作用导致空气电离，从而产生大量正、负离子。次级电子在电离空气的过程中，最后全部损失了本身的能量。照射量X照射量是根据其对空气电离本领的大小来度量X或γ射线的一个物理量。也是X线沿用最久的辐射量。是直接量度X或γ光子对空气电离能力的量，可间接反映X射线或γ射线辐射场的强弱，是测量辐射场的一种物理量。照射量X定义:X或γ光子在单位质量的空气中，与原子相互作用释放出来的次级电子完全被空气阻止时,（意味着无剩余能量）（在导致空气电离的过程中）所产生的同种符号离子的总电荷量的绝对值。(C/kg)或(R伦琴)SI单位专用单位

照射量是一个从射线对空气的电离本领角度说明X或γ射线在空气中的辐射场性质的量，它不能用于其他类型的辐射（如中子或电子束等），也不能用于其他的物质（如组织等）。由于照射量的基准测量中存在着某些目前无法克服的困难，它只适用于射线能量在10keV到3MeV范围内的X或γ射线。照射量X照射量X照射量率例题若空气体积为0.3厘米3，标准状态下其中包含的空气质量是0.388毫克，若被X线照射5分钟，在其中产生的次级电子在空气中形成的正离子（或负离子）的总电荷量为10×10-9库仑。此时，被照空气处的X线照射量和照射量率各是多少？解：根据题意已知：dm=0.388毫克=3.88×10-7千克dQ=10×10-9库仑dt=5分钟所以照射量X及照射量率分别为：照射量与能量注量的关系对于单能X(γ)射线，在空气中某点的照射量X与同一点上的能量注量之间有以下关系：μen/ρ是给定的单能X(γ)射线在空气中的质能吸收系数；e是电子的电荷；是电子在空气中每形成一个离子对所消耗的平均能量。比释动能X或γ射线与物质相互作用时，能量转换分两个阶段进行：第一：X(γ)E

带电粒子(K)第二：带电粒子

电离、激发物质吸收(D)X或γ光子传能给带电粒子(K)轫致辐射（不被物质吸收）电离、激发（被物质吸收D）定义：在单位质量物质中由间接致辐射所产生的全部带电粒子的初始动能之总和。

(J/kg)或(戈端Gy)1Gy=1J·kg-11Gy=103mGy=106μGy比释动能比释动能率(Gy/s)比释动能是度量不带电电离粒子（光子或中子）与物质相互作用时，在单位质量物质中转移给次级带电粒子初始动能之和多少的一个物理量，它只适用于间接致电离辐射，但适用于任何物质。比释动能吸收剂量

(J/kg)或(Gy)专用单位(rad)

定义:辐射所授予单位质量介质的平均能量。dEen为平均授予能。它表示进入介质dm的全部带电粒子和不带电粒子能量的总和，与离开该体积的全部带电粒子和不带电粒子能量总和之差，再减去在该体积内发生任何核反应所增加的静止质量的等效能量。吸收剂量授予某一体积内物质的能量越多，则吸收剂量越大。吸收剂量它适用于任何类型的电离辐射和受到照射的任何物质。不同物质吸收辐射能量的本领是不同的，在论及吸收剂量时，应明确辐射类型、介质种类和特定的位置。吸收剂量率(Gy/s)讨论:X或γ能量除转换成电子初动能外,还有核与电子间束缚能及散射光子能量等。电子初动能还有一部分转换成轫致辐射等能量。吸收剂量例题1:质量为0.2g的物质,10s内吸收电离辐射的平均能量为100尔格,求该物质的吸收剂量和吸收剂量率.解:dm=0.2g=2×10-4kg;dEen=100erg=10-5J;dt=10s吸收剂量D、K和X之间的关系带电粒子平衡比释动能和吸收剂量随物质深度的变化照射量、吸收剂量与比释动能的相互关系带电粒子平衡在某空气层,入射次级电子等于射出数目,（最大射程）电离电量开始趋于恒定的现象.在进行照射量测量时，应选择平衡电离层.D、K和X之间的关系带电粒子的平衡的条件:a.介质元周围辐射场均匀b.介质厚度大于等于带电粒子在介质中的最大射程当带电粒子平衡时:带电粒子平衡比释动能与吸收剂量随物质深度的变化D、K和X之间的关系X（γ）光子入射到以均匀介质入水中。在浅表位置，X（γ）光子在其作用点周围的小体积元内释放的部分能量并未全部沉积在该体积元内，未建立电子平衡，即比释动能大于吸收剂量。如果X（γ）光子在水中的衰减可以忽略，当深度等于次级电子的最大射程时，电子平衡条件满足，吸收剂量和比释动能相等，并随深度的增加数值保持不变，如图虚线部分。实际上，随着深度的增加，一方面由于入射光子的强度逐渐减弱，比释动能下降；另一方面沿X（γ）光子入射方向产生的次级电子数目在达到其电子射程之前逐渐增加，造成吸收剂量增加。当深度增加所增加的次级电子数目与因入射光子衰减而使释出的次级电子减少的数目相等时，吸收剂量达到最大值，完成其剂量建成。随着深度的继续增加，比释动能与吸收剂量同时变小。由于次级电子在某一点沉积的能量主要起源于它前面某点产生的次级电子，因此位于电子平衡点以后的各点，比释动能小于同一位置的吸收剂量。照射量与比释动能的关系在电子平衡的条件下，单能辐射场中同一点当X（γ）光子辐射的能量低于1.25MeV以下时，g很小，约为0.003，可忽略不计。照射量与比释动能的关系公式适用条件:a.带电粒子平衡,b.次级粒子产生的轫致辐射能量可以忽略,c.物质的原子序数和辐射光子能量均较低。吸收剂量与比释动能的关系D、K和X之间的区别辐射量照射量X比释动能K吸收剂量D剂量学含义适用介质适用辐射类型表征X,γ线在考察的体积内用于电离空气的能量空气X、γ射线表征非带电粒子在考察的体积内交给带电粒子的能量任何介质非带电粒子辐射表征任何辐射在考察的体积内被物质吸收的能量任何介