第六章常用的辐射量和单位

第六章常用辐射量和单位学习目标掌握熟悉了解照射量、吸收剂量、当量剂量、有效剂量的基本定义，常用辐射量的基本计算方法描述辐射场的量与辐射防护特征量之间的关系带电粒子辐射平衡现象全国高等学校第二轮医学影像技术专业规划教材目录第一节描述电离辐射的常用辐射量和单位第二节辐射防护中使用的辐射量和单位CONTENTS全国高等学校第二轮医学影像技术专业规划教材01描述电离辐射的常用辐射量和单位第一节全国高等学校第二轮医学影像技术专业规划教材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示，也可以用照射量来间接表示。全国高等学校第二轮医学影像技术专业规划教材目录一、描述辐射场性质的量二、照射量CONTENTS全国高等学校第二轮医学影像技术专业规划教材四、吸收剂量三、比释动能五、吸收剂量、比释动能及照射量之间的关系一、描述辐射场性质的量（一）粒子注量全国高等学校第二轮医学影像技术专业规划教材（二）能量注量（三）能量注量和粒子注量的关系粒子注量定义:进入具有单位截面积小球的粒子数。（一）粒子注量全国高等学校第二轮医学影像技术专业规划教材

(m-2)P•h1h2h3dah4h5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:（一）粒子注量全国高等学校第二轮医学影像技术专业规划教材P•h1h2h3dah5h4E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：（一）粒子注量全国高等学校第二轮医学影像技术专业规划教材

(m-2s-1)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（二）能量注量全国高等学校第二轮医学影像技术专业规划教材

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的总和，即（二）能量注量全国高等学校第二轮医学影像技术专业规划教材

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。（三）能量注量与粒子注量的关系全国高等学校第二轮医学影像技术专业规划教材

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：（三）能量注量与粒子注量的关系全国高等学校第二轮医学影像技术专业规划教材

E为粒子能量，为ФE同一位置粒子注量的微分能量分布。二、照射量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。全国高等学校第二轮医学影像技术专业规划教材二、照射量定义: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。全国高等学校第二轮医学影像技术专业规划教材

(C/kg)或(R伦琴)SI单位专用单位

二、照射量全国高等学校第二轮医学影像技术专业规划教材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。二、照射量全国高等学校第二轮医学影像技术专业规划教材照射量率

例题全国高等学校第二轮医学影像技术专业规划教材0.3cm3空气体积，标准状态下其中包含的空气质量是0.388mg，若被X线照射5min，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10×10-9C。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：

三、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：全国高等学校第二轮医学影像技术专业规划教材第一：X(γ)

带电粒子(K)第二：带电粒子

物质吸收(D)X或γ光子传能给带电粒子(K)电离、激发（被物质吸收D）轫致辐射

（不被物质吸收）E电离、激发三、比释动能全国高等学校第二轮医学影像技术专业规划教材定义：在单位质量物质中由间接致电离辐射所产生的全部带电粒子的初始动能之和。

(J/kg)或(戈端Gy)1Gy=1J·kg-11Gy=103mGy=106μGy三、比释动能全国高等学校第二轮医学影像技术专业规划教材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。

比释动能率

(Gy/s)四、吸收剂量全国高等学校第二轮医学影像技术专业规划教材定义：辐射所授予单位质量介质的平均能量。

(J/kg)或(Gy)专用单位(rad)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。

四、吸收剂量全国高等学校第二轮医学影像技术专业规划教材

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。四、吸收剂量全国高等学校第二轮医学影像技术专业规划教材吸收剂率

(Gy/s)例题全国高等学校第二轮医学影像技术专业规划教材质量为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

五、吸收剂量、比释动能及照射量之间的关系和区别（一）辐射平衡全国高等学校第二轮医学影像技术专业规划教材（二）比释动能和吸收剂量随物质深度的变化（三）照射量、吸收剂量与比释动能的相互关系（一）辐射平衡全国高等学校第二轮医学影像技术专业规划教材（一）辐射平衡全国高等学校第二轮医学影像技术专业规划教材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（二）比释动能与吸收剂量随物质深度的变化全国高等学校第二轮医学影像技术专业规划教材（二）比释动能与吸收剂量随物质深度的变化全国高等学校第二轮医学影像技术专业规划教材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。（二）比释动能与吸收剂量随物质深度的变化全国高等学校第二轮医学影像技术专业规划教材实际上，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。

（三）照射量、吸收剂量与比释动能的相互关系全国高等学校第二轮医学影像技术专业规划教材1、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。

（三）照射量、吸收剂量与比释动能的相互关系全国高等学校第二轮医学影像技术专业规划教材

公式适用条件：带电粒子平衡，次级粒子产生的轫致辐射能量可以忽略物质的原子序数和辐射光子能量均较低。（三）照射量、吸收剂量与比释动能的相互关系全国高等学校第二轮医学影像技术专业规划教材2、吸收剂量与比释动能的关系

（三）照射量、吸收剂量与比释动能的相互关系全国高等学校第二轮医学影像技术专业规划教材3、照射量、比释动能和吸收剂量建的区别

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质任何辐射02辐射防护中使用的辐射量和单位第二节。作者：王鹏程单位：山东第一医科大学全国高等学校第二轮医学影像技术专业规划教材全国高等学校第二轮医学影像技术专业规划教材随着科学技术的发展，不同种类的射线在医学中的应用愈加广泛。我们不但可以利用X射线进行医学影像学的检查，同时，高能X、γ射线及电子线在肿瘤放射治疗上的应用亦成为肿瘤治疗的常规手段。放射线的广泛使用，不可避免地带来了被检者和工作人员的防护问题，定量测量、表述被照个人及受检群体实际受到的或可能受到的辐射照射，成为辐射防护中一个重要的问题。全国高等学校第二轮医学影像技术专业规划教材由于不同生物组织，不同种群、不同的器官对射线的反应灵敏性不同，使用X、K、D不足以表达射线对生物组织的损伤。为此，在辐射防护中使用的辐射量必须同时考虑不同种类的射线在不同组织中所产生的生物效应的影响。目录一、当量剂量（equivalentdose）二、有效剂量（effectivedose）CONTENTS全国高等学校第二轮医学影像技术专业规划教材四、集体当量剂量和集体有效剂量三、吸收剂量的蒙塔卡洛计算五、待积当量剂量和待积有效剂量一、当量剂量全国高等学校第二轮医学影像技术专业规划教材当量剂量HT等于某一组织或器官T所接受的平均吸收剂量DT，R，经辐射质为R的辐射权重因子wR加权处理的吸收剂量，即专用名为希沃特（Sv），1Sv=1J.kg-1。辐射权重因子代表特定辐射在小剂量照射时诱发随机性效应的相对生物效应的数值，

wR与辐射类型和能量有关。

一、当量剂量全国高等学校第二轮医学影像技术专业规划教材辐射类型能量范围权重因子WR光子电子和介子中子质子所有能量所有能量<10keV10-100keV100keV-2MeV2-20MeV>20MeV>2MeV11510201055一、当量剂量全国高等学校第二轮医学影像技术专业规划教材当量剂量率

[Sv/s]例题：全国高等学校第二轮医学影像技术专业规划教材某人全身同时受到X线和能量在10-100keV的中子照射，其中X线的吸收剂量为10mGy，中子的吸收剂量为3mGy。计算他所吸收的当量剂量。解：

二、有效剂量全国高等学校第二轮医学影像技术专业规划教材当量剂量是不同辐射类型对组织或器官形成辐射危害的度量，但是不同组织或器官即使当量剂量相同，由于它们对辐射的敏感程度不同，其产生的生物学效应也可能完全不同。有效剂量E人体所有组织和器官加权后的当量剂量之和，即

二、有效剂量全国高等学校第二轮医学影像技术专业规划教材有效剂量的SI单位为J.kg-1；专用名为希沃特（Sv）。式中

wT为组织或器官T的权重因子，它定义为组织T接受1Sv时的危险度与全身均匀受照1Sv时的危险度之比。所谓危险度，是指每单位当量剂量所诱发的效应发生率。辐射致癌的危险度是用死亡率来表示的。辐射致遗传损害的危险度是用严重遗传疾患的发生率来表示的。二、有效剂量全国高等学校第二轮医学影像技术专业规划教材二、有效剂量全国高等学校第二轮医学影像技术专业规划教材【例题】某次胸部检查（胸片或胸透）病人各组织器官受到的当量剂量（mSv）见下表，试比较病人接受的有效剂量。全国高等学校第二轮医学影像技术专业规划教材全国高等学校第二轮医学影像技术专业规划教材解：利用公式计算有效量为：E胸片=（0.20×0.01+0.05×0.06+0.12×0.25+0.12×0.05+0.05×0.08+0.01×0.08+0.30×0.11）mSv=0.0788mSvE胸透=（0.20×0.15+0.05×1.30+0.12×4.1+0.12×2.3+0.05×0.16+0.01×2.6+0.30×0.85）mSv=1.224mSv此次胸透病人接受的有效剂量相当于16次胸片的有效剂量。

二、有效剂量全国高等学校第二轮医学影像技术专业规划教材当量剂量和有效剂量是基于平均值并且用于放射防护限制目的的量，常用于对照放射防护标准要求进行比较和评价。当量剂量和有效剂量均不可以直接测量，需要借助无量纲的辐射权重因子和组织权重因子并按照ICRP现行有效的基本建议书所推荐的方法进行计算。目前估算有效剂量及器官当量剂量的通行方法是基于蒙特卡洛（MonteCarlo）算法的计算机模拟软件，如芬兰辐射与核安全局（STUK-RadiationandNuclearSafetyAuthority）开发的PCXMC。三、吸收剂量的蒙特卡洛计算全国高等学校第二轮医学影像技术专业规划教材·蒙特卡罗方法又称随机抽样法、随机模拟法或统计试验方法。它是一种通过模拟跟踪大量粒子在在物质中的运动、作用过程，利用统计分析方法推演获得粒子在介质中所形成的能量沉积的一种数理统计方法。·现代辐射剂量计算的理论基础正是基于蒙特卡洛方法。全国高等学校第二轮医