辐射剂量与防护(final)-rev2.ppt

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电离辐射剂量学：

研究电离辐射能量在物质中的研究电离辐射能量在物质中的转移和沉积的规律，特别是转移和沉积的度量转移和沉积的规律，特别是转移和沉积的度量（量的定义、测量、计算等）的科学。

（量的定义、测量、计算等）的科学。

剂量计算或测量两种基本途径：

剂量计算或测量两种基本途径：

（1）辐射场本身测量）辐射场本身测量辐射场粒子数、辐射的能谱分辐射场粒子数、辐射的能谱分布、辐射能量沉积本领布、辐射能量沉积本领

（2）直接或间接测量沉积能量）直接或间接测量沉积能量第一章回顾1、辐射的分类i.电离辐射：

通过初级和次级过程引起物质电离，如粒子、粒子、质子、中子、X射线和射线等。

ii.非电离辐射：

与物质作用不产生电离的辐射，如微波、无线电波、红外线等。

2、辐射场的描述n粒子注量定义：

n单向辐射场：

粒子注量，数值上等于通过与粒子入射方向垂直的单位面积的粒子数。

dadada=dacos定义：

u=dN/da为单向辐射场的粒子注量。

一般情况：

各向辐射场定义：

Particlefluence（粒子注量）：

=dN/da，m-2Energyfluence（能量注量）：

=dR/da，j.m-2Pda按能谱分布：

能量注量：

能量注量与粒子注量的关系n3、相互作用系数A、带电粒子（e、重带电粒子）总阻止本领总阻止本领:

总线阻止本领带电粒子通过物质时在单位路程上损失的总线阻止本领带电粒子通过物质时在单位路程上损失的能量。

能量。

dE是是dl距离上损失能量的数学期望值。

距离上损失能量的数学期望值。

总线阻止本领与总线阻止本领与带电粒子的性质（电荷、质量、能量）和物质的带电粒子的性质（电荷、质量、能量）和物质的性质（原子序数、密度）有关。

去除物质密度的影响可得到总质性质（原子序数、密度）有关。

去除物质密度的影响可得到总质量阻止本领公式：

量阻止本领公式：

总质量阻止本领总质量阻止本领描述带电粒子在物质中穿过单位路程时，因各种相描述带电粒子在物质中穿过单位路程时，因各种相互作用而损失的能量。

它可分解为各种相互作用阻止本领之和。

互作用而损失的能量。

它可分解为各种相互作用阻止本领之和。

质量辐射阻止本领（由非弹性辐射相互作用导致的初级带电粒子的质量辐射阻止本领（由非弹性辐射相互作用导致的初级带电粒子的能量损失决定）能量损失决定）质量碰撞阻止本领（质量碰撞阻止本领（包括电离和激发对能量损失的贡献）包括电离和激发对能量损失的贡献）X、射线与物质作用类型：

n光电效应n康普顿效应n电子对生成5MeVr=1mm栅元0.21mm25MeVnr=1mm栅元0.21mm2笔形束辐射在水模中的纵向能量沉积中子与物质相互作用类型:

n弹性散射弹性散射（Elastic-scattering）：

总动能守恒。

n非弹性散射非弹性散射（In-elasticscattering）：

总能量、动量守恒，动能不守恒。

n去弹性散射去弹性散射（Non-elasticscattering）：

（n.p）（n.）等。

n俘获俘获（Capture）：

（n.）。

n散射散射（Spallation）以上均属与原子核的相互作用。

以上均属与原子核的相互作用。

B、不带电粒子（X、中子）n质量减弱系数（/）：

描述物质中入射不带电粒子数目的减小，不涉及具体物理过程。

n质量能量转移系数（tr/）：

描述不带电粒子穿过物质时，其能量转移给带电粒子数值。

只涉及带电粒子获得的能量，而不涉及这些能量是否被物质吸收。

n质量能量吸收系数（en/）：

描述不带电粒子穿过物质时，不带电粒子被物质吸收的能量。

n当次级带电粒子动能较小、物质原子序数较低时，轫致辐射弱，g值接近于零，此时en/值近似tr/值。

n数值上：

质量减弱系数（/）质量能量转移系数（tr/）质量能量吸收系数（en/）n4、辐射剂量学中使用的量A吸收剂量（D）同授与能（）相联系，单位质量受照物质中所吸收的平均辐射能量。

单位Gy。

适用于任何类型的辐射和受照物质，与一个无限小体积相联系的辐射量。

受照物质中每一点都有特定的吸收剂量数值。

授与能授与能（energyimparted）

（1）能量沉积事件（energydepositionevent）由某个电离粒子或某组相关的电离粒子给指定沉积内物质授与能量的事件。

（2）.某一能量沉积事件的授与能1某个电离粒子或某一组相关的电离粒子在指定体积V内发生的所有的相互作用中沉积能之和。

定义通用表达式hBe+13Che-En16O（n,）13CEe一次能量沉积事件的授与能示意图Q=-2.215MeVB、比释动能（K）同转移能（tr）相联系，不带电粒子在质量dm的物质中释放出的全部带电粒子的初始动能总和的平均值。

单位Gy。

针对不带电粒子，对受照物质整体，而不对受照物质的某点而言。

实用时可先查比释动能因子表（国际上给出比释动能因子的推荐值），进而求得比释动能。

C、照射量（X）X或射线在单位质量的空气中，释放出来的全部电子完全被空气阻止时，在空气中产生一种符号的离子的总电荷的绝对值。

单位C/kg。

针对X或射线、空气。

空气中各点的照射量不同。

空气中某点的照射量X与同一点处的能量注量的关系：

若粒子为单能的，则照射量与粒子注量有如下关系：

X和和值得说明的问题值得说明的问题含义:

自由空间或不同于空气的材料内某一点的照射量或照射量率的概念可以用空气碰撞比释功能Kc,a来取代照射量原因：

a.由电离电荷量到能量的换算（乘以（w/e）a因子）很不方便b.Exposure的含义容易混c只适用于X、射线；d只对空气；e测量时必须满足电子平衡；f不能作为剂量的单位，历史误会。

带电粒子平衡带电粒子平衡不带电粒子在某一体积元的物质中，转移给带电粒子的平均能量，等于该体积元物质所吸收的平均能量。

发生在物质层的厚度大于次级带电粒子在其中的最大射程深度处。

5MeVr=1mm栅元0.21mm2比释动能与吸收剂量在物质中的变化：

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。

带电粒子平衡条件下，空气中照射量（X）和同一点处空气吸收剂量（Da）的关系为：

吸收剂量与物质的质量吸收系数成正比，即故空气中同一点处物质的吸收剂量Dm为：

照射量换算到某物质吸收剂量的换算因子，可查表得到。

吸收剂量、比释动能和照射量的区别且电子平衡时吸收剂量与比释动能的关系带电粒子平衡下D=K（1-g）g是次级电子在慢化过程中，能量损失于轫致辐射的能量份额。

对低能X或射线，可忽略轫致辐射能量损失，此时DK本章概念一、名词解释一、名词解释n电离辐射n粒子注量n粒子注量率n比释动能n吸收剂量n照射量二、单选题二、单选题吸收剂量的SI单位是：

（）a、J/kg（焦耳每千克）b、J/s（焦耳每秒）c、J/kg.s（焦耳每千克秒）d、J（焦耳）三、简答题三、简答题什么叫带电粒子平衡？

四、计算题n1.4、在辐射场中，某点处放置一个圆柱形电离室，其直径为0.03m长为0.1m。

在射线照射下产生10-6C的电离电荷。

试求在该考察点处的照射量和同一点处空气的吸收剂量各为多少？

1.6在60Co射线照射下，测得水体膜内某点的照射量为5.1810-3Ckg-1，试计算同一点处水的吸收剂量。

上式中，60Co射线包括1.17MeV和1.33MeV，分支比1:

1，查P17表1.3不同光子能量对某些物质的fm值可知，能量在0.42MeV的射线对水的fm值都为37.64。

剂量学计算能准确更好，可用插值法求表中未给出的数值点；防护学计算未知能量点可插值，也可按防护最安全角度考虑，将剂量值往大方向计算。

1.8设在3min内测得能量为14.5MeV的中子注量为1.51011m-2。

求在这一点处的能量注量、能量注量率和空气的比释动能各为多少？

能量注量：

能量注量率：

空气的比释动能：

第二章回顾1、照射量的标准测量方法A自由空气电离室适用于测量50keV3MeV的X或射线，基本原理根据照射量定义。

比释动能L1和L2距离大于次级电子在空气中的射程，保证电子平衡条件。

B空腔电离室测量较高能量的X或射线的照射量，特点增加电离室的壁厚。

测量依据布拉格戈瑞原理。

条件：

介质内存在的空腔足够小以致i腔内的气体电离几乎全部是介质中的次级电子引起的；ii空腔的存在不会改变介质中初始光子和次级光子的能谱和角分布；iii空腔周围介质厚度大于次级电子在其中的最大射程。

空腔位置处存在着电子平衡Sm,g物质与腔内气体的平均质量碰撞阻止本领比电子平衡时，空腔中的电离量反映了射线交给室壁材料的次级电子的能量。

布拉格戈瑞公式理想情况：

理想情况：

室壁材料、腔内空气完全与空气室壁材料、腔内空气完全与空气等效。

等效。

空气等效电离室空气等效电离室如何消除等参数的影响？

质量阻止本领与Z、z、Ma有关；质量吸收系数与Z、E有关。

近近似似情情况况：

用用碳碳、铝铝一一类类低低Z（Z30）材材料料做做室室壁壁材材料料。

国国际际上上都都以以石石磨磨电电离离室室作作为为测测量量X或或射线照射量的标准装置。

射线照射量的标准装置。

能量响应：

单位照射量对应的仪器的读数对光子能量的依赖关系。

在低能量下，尤其要注意仪器的能量响应，有时读数可差别几十倍。

2、中子当量剂量的测量n中子当量不同中子能量范围的中子吸收剂量乘以相应的辐射权重因子，最后相加，即得中子当量剂量。

n实际测量中，测量不同中子能量范围的中子吸收剂量是困难的。

这时在一定能量范围内，调整仪器的响应，使仪器的探测效率正比于。

这样，辐射场中探测器测到的中子数Nn，即正比于中子的当量剂量指数HI,no。

第二章作业n2.1试简述自由空气电离室、空腔电离室测量照射量的基本原理。

n2.2何谓剂量仪的能量响应？

影响能量响应的因素是什么？

如何改善能量响应？

n2.3、在标准状况下，设一个半径5cm球状空气等效壁电离室，受射线照射后产生1.5uC的总电荷。

求照射量是多少？

相应空气中的吸收剂量是多少？

n2.7、用2.5cm2.5cmNaI（Tl）闪烁体，测得与圆柱体轴线平行入射能量为1MeV的光子计数率为100计数/s。

试计算：

2.58106C/kg的光子注量；闪烁体的固有探测效率；计算照射量率为多大？

假设NaI（Tl）的密度为4g/cm3，其对能量为1MeV光子的质量衰减系数/=0.05cm2/g，空气质量能量吸收系数en/0.025cm2/g。

（1）

（2）（3）n2.10、试简述热释光元件测量剂量的基本原理。

n2.11、设计一个G-M计数管式剂量率仪，若光子能量为1MeV，探测效率为1%，计算管有效面积10cm2，要求测量量程为10-610-4C/kg/h。

试计算相应的计数率范围是多少？

本章试题举例1、B-G腔需满足哪些条件？

2、仪器能量响应？

3、热释光剂量计的原理？

第三章回顾第一节辐射对人体健康的影响一、影响辐射生物学作用的因素1、物理因素与辐射有关的因素n辐射类型n剂量率及分次照射n照射部位和面积n照射的几何条件2、生物因素与机体有关n不同生物种系的辐射敏感性n个体不同发育阶段的辐射敏感性n不同细胞n组织或器官的辐射敏感性辐射防护即从影响辐射损伤的因素入手来进行防护，如对不同的辐射类型采取不同的防护方法、限制剂量和分次照射以使辐射损伤所发生的可能性最小。

二、剂量与效应的关系随机性效应（随机性效应（Stochasticeffect）n随机性效应特征“线性无阈”。

“无阈”指任何微小的剂量都可能诱发随机性效应。

“线性”指随机性效应发生几率与所受剂量成线性关系，但其后果的严重程度不一定与所受剂量有关系。

n确定性效应有阈值。

超过阈值，效应肯定会发生，且其严重程度与所受剂量大小有关，剂量越大，效应越明显。

ICRP在其建议书草案（征求意见稿,2006）中将确定性效应也称为组织反应。

第二节辐射防护中使用的量一、与个体相关的辐射量1、当量剂量（H）：

与辐射生物效应相联系，用同一尺度描述不同类型和能量的辐射对人体造成的生物效应的严重程度或发生