辐射物理讲解

辐射物理讲解辐射物理…辐射？？安全？？法令规定资格符合辐射源与辐射特性专有名词射源…α、β、γ设备…X光自己维护一个安全工作环境注意事项辐射物理…前言辐射？？辐射是一种具有能量的波或粒子。我们将具有这种特性的电磁波(如无线电波、微波、可见光、x射线、加马射线等)、超音波，以及从放射性物质发射出来的微小粒子(如阿伐粒子、贝他粒子、中子等)都称之为辐射。游离辐射辐射物理…物质类、设备类自发性持续不断释出辐射电源开才有辐射辐射物理…人员资格两大系统辐射防护专业人员放射性物质或可发生游离辐射设备操作人员辐射防护员辐射防护师以训练替代证书辐射安全证书高强度或生产设施的运转人员辐射物理…人员资格…操作人员分类医用、非医用密封非密封可发生游离辐射设备动物用X光机高级操作类别与任务均不分中级操作初级操作（40小时＋国考）运转人员（辐安证书＋54小时＋操作＋测验）辐安证书（36小时＋国考）豁免管制以训练替代证书（18小时）辐射物理…人员资格…操作人员分类运转人员辐安证书豁免管制标准以训练替代证书固定型150kVp以下放射性物质豁免×100豁免×1000设备类移动型固定型150kVp以上豁免×100以下豁免×1000以下辐射物理…持续有效的最低消费以训练替代证书每年三小时辐射安全证书每年三小时＋6年期满换照36小时的证明运转人员每年三小时＋6年期满换照36小时的证明辐射物理…适用辐安证书的执照医师放射线科、核子医学科放射技术师、士辐射防护人员运转人员辐射物理…大纲放射性核种部份原子模型衰变、活度与半衰期释出辐射部份认识α、β、γ、x与中子如何产生、基本特性。辐射与物质的作用剂量意义与单位βnβγγααγ辐射物理…原子模型原子核中子(不带电)质子(正电)电子(负电)KLMNO辐射物理…质子、中子以及电子的基本数据

名称符号质

量电

量千

克原子质量单位(u)

*库

仑p1.6725×10-27~11.602×10-19n1.6747×10-27~10质子中子电子e-9.1089×10-31~1/1840-1.602×10-19*国际上规定以一个12C原子质量的1/12作为一种质量单位，称为原子质量单位(u)辐射物理…核种表示法XAZN质量数原子序中子数元素化学符号60Co

(钴60)辐射物理…同位素1H13H12H1元素符号质子数中子数质量数性质原子名称101稳定氢112稳定氘123放射性

氚氢Z=159

Co2760

Co2758

Co27辐射物理…游离辐射的发现X光的发现…仑琴（Roentgen，德，1895）铀辐射线…贝克（Becquerel，法，1896）放射性…居里夫人（Curie，波兰，1898）辐射物理…放射性核种特性自发性的放出辐射，并衰变成另一种核种。常见的有α衰变、β衰变具有一定的半衰期(T1/2

)。60Co=5.27年，238U=45亿年放射性核种的原子数目随时间成指数衰减。

N=N0e-λtN0：放射性核种初始的原子数目

N：放射性核种经时间t衰变后原子数目

λ：衰变常数辐射物理…衰变例一α衰变产生新的核种自发性放出辐射α粒子镭22688Ra1600yα1=4.78MeV(94.5%)α2=4.60MeV(5.5%)氡的受激态γ=0.18MeV氡22286Rn2p2n辐射物理…粒子型游离辐射‥α射线α粒子质子2中子2镭226质子p=88中子n=138氡222质子p=86中子n=136辐射物理…衰变例二β-衰变产生新的核种自发性放出辐射β-是来自核中的电子6028Ni钴6027Co5.27年β-(99+%)镍的受激态γ=1.332MeV镍γ=1.173MeVe-辐射物理…粒子型游离辐射‥β射线电子氦3()质子2中子132He氚()质子1中子231H辐射物理…α、β-能谱示意图Emax能量β粒子数α能量反微中子辐射物理…电磁波（光）‥γ射线钴6027Co5.27年β-(99+%)镍的受激态γ=1.332MeV镍6028Niγ=1.173MeV镭22688Ra1600yα1=4.78MeV(94.5%)α2=4.60MeV(5.5%)氡的受激态γ=0.18MeV氡22286Rn辐射物理…一定的半衰期T1/2剩下一半物理半衰期、生物半衰期、有效半衰期衰变常数镭22688Ra1600yα1=4.78MeV(94.5%)α2=4.60MeV(5.5%)氡的受激态γ=0.18MeV氡22286Rn辐射物理…指数衰减N=N0e-λt

N0：放射性核种初始的原子数目

N：放射性核种经时间t衰变后原子数目λ：衰变常数02468100806040200×106502512.5T1/23T1/22T1/2原子数目衰变时间（天）T1/2=2.69天Au辐射物理…放射性的强弱‥活度核种在单位时间(秒)内发生衰变的次数贝克（Bq）=衰变/秒居里（Ci）=1克镭226在一秒中产生核衰变的次数1居里=3.7×1010贝克毫居里（mCi）；微居里（μCi）比活度（Cig-1）活度的计算：A（Bq）=λN辐射物理…辐射能量单位与互换1

eV=1.6×10-19J粒子型辐射…动能E=½m×ν2电磁波型辐射…E=h×ν辐射物理…能量转移给介质‥游离、激发+原子交互作用+正离子自由电子+激发态原子激发辐射物理…游离辐射、非游离辐射非游离辐射:指能量低无法产生游离的辐射，例如太阳光、灯光、红外线、微波、无线电波、雷达波等。游离辐射:指能量高到可使物质产生游离作用的辐射。依型态分(1)粒子辐射，(2)电磁辐射。辐射物理…α射线在空气中的射程678910111211109876543阿伐粒子能量（MeV）空气中射程（cm）辐射物理…β射线的射程0.010.11101001000-1-2-3-4-5-6-7-8-91234空气水塑胶（透明合成树脂）铝贝他粒子的最大射程（cm）贝他粒子的最大能量（MeV）辐射物理…X射线的产生…原子核外电子特性x射线空洞电子（能量=Ee-Ex）电子（能量=Ee）制动辐射（能量Ex）辐射物理…电磁辐射与物质的作用指数吸收穿透分数0.010.050.10.51.0吸收体厚度（cm）铅铝介质介质辐射物理…介质中发生何事?光电效应康普吞效应成对效应光蜕变介质?????I0I辐射物理…低能电磁辐射‥光电效应10keV至500keV占优势电子辐射物理…中能电磁辐射‥康普吞效应100keV至3MeV占优势λ康普吞电子散射光子电子辐射物理…高能电磁辐射‥成对效应电子正子辐射物理…电磁辐射整理作用名称光子能量范围电子动能反应机率与下列因子成正比光电效应10keV-500keVhν-BkZ4/E3康普吞效应100keV-3MeVhν-hν′Z/E成对发生1.02MeV以上12(hν-1.02)Z2E注：Bk:原子核外围的电子束縳能，hν:光子能量，hν′:散射后的光子能量，Z：原子序数，E：光子能量辐射物理…中子的生命历程中子的产生：反应器252Cf进行

衰变时，有时会产生（,n）反应，（,n）反应分类：中子与物质的作用方式与能量密切相关，例如热中子（0.5eV以下）、中速中子（100keV以下）及快中子（100keV以上）。11001000100001010-2100102104

eV10B(n,)7Li反应截面（barn)辐射物理…中子与物质作用弹性碰撞…中子与靶核碰撞而损失能量，损失的能量转移成靶核的动能。为何快中子选用轻物质(如水、石腊、塑胶等含氢物质)来做屏蔽或缓和体的原因。非弹性碰撞…入射中子把一部分能量传给靶核并使靶核激发，当受激核返回基态时，通常会放出γ射线。对于重元素而言，非弹性碰撞的作用较为重要。辐射物理…中子与物质作用‥中子捕获快中子与物质碰撞减速为热中子后，被吸收体的原子核捕获的机会大增。中子被捕获的结果，靶物质被活化，同时释出辐射(如α粒子、质子、γ射线等)。重要的中子捕获反应有(n，α)，(n，γ)，(n，p)等。辐射物理…辐射剂量单位暴露量吸收剂量(D)等效剂量(HT)有效等效剂量(HE)辐射物理…剂量（焦耳／公斤；J／kg）单位体积或质量中，吸收辐射的能量能量吸收=物质吸收的辐射能量=射入体积的辐射能量-射出体积的辐射能量入射光子(hn)散射光子(hn′)能量吸收入射粒子(E)辐射物理…暴露量STP下，电磁辐射与1cm3空气作用所产生二次电子累积得一静电单位的电荷量时，其暴露量为1仑琴（R）。空气(质量=m)Q(电荷)辐射物理…吸收剂量‥D为定义与辐射生物效应更直接关系的物理量，考虑每单位质量(kg)物质从游离辐射吸收的平均能量…吸收剂量的观念受重视吸收剂量的国际制单位为焦耳/千克(J/kg)，又称为

戈雷(Gy)。旧单位为雷得(rad)，1戈雷等于100雷得。吸收剂量率的单位是戈雷/小时或雷得/小时。辐射物理…等效剂量‥HTHT(西弗；Sv)＝D(戈雷)×Q辐射种类射质因数(Q)x射线、γ射线、贝他粒子慢中子快中子、质子α粒子射质因数(Q)与辐射种类的关系12.31020辐射物理…等效剂量‥HT等效剂量的国际制单位为焦耳/千克(J/kg)，又称为西弗；Sv旧单位为仑目(rem)，1西弗等于100仑目。单位时间等效剂量率的单位是毫西弗/小时(mSv/h)或微西弗/小时(uSv/h)等。辐射物理…有效等效剂量‥HEWT：ICRP所规定的加权因子主要用于指示机率性效应，如致死癌与初二代的遗传效应。单位：为焦耳/千克(J/kg)，称为西弗；Sv旧单位为仑目(rem)，1西弗等于100仑目辐射物理…加权因子‥WT人体主要组织或器官的加权因子(WT)组织或器官加权因子(WT)性腺

乳腺

红骨髓

肺

甲状腺

骨表面

其余组织*

0.25 0.15 0.12 0.12 0.03 0.03 0.30 总计1.00*其余组织取5个接受剂量最大的组织，

每个组织的WT取0.06。辐射物理…新的辐防量…ICRP60暴露量照旧吸收剂量(D)器官剂量(DT)等效剂量(HT)等价剂量(HT.R)有效等效剂量(HE)有效剂量(E)辐射物理…等价剂量‥HT.R辐射种类与能量辐射加权因子(WR)所有能量之光子所有能量之电子与介子中子能量＜10keV10keV~100keV100keV~2MeV2MeV~20MeV＞20MeV2MeV以上质子

粒子、分裂碎片、重核辐射加权因子(WR)与辐射种类的关系1151020105520HT.R(西弗；Sv)＝