第2章——辐射防护中常用的辐射量和单位

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,*,单击此处编辑母版标题样式,第,2,章 辐射防护中常用 的辐射量和单位,2.1,描述辐射场的物理量和单位,2.2,吸收剂量及其单位,2.3,比释动能及其应用,2.4,照射量,2.5,辐射防护中专用的量和单位,电离辐射,概述,:,电离辐射和非电离辐射,电离辐射分为直接电离辐射和间接电离辐射,电离辐射场：凡电离辐射在其中通过、传播以至经由相互作用发生能量传递的整个空间范围。,2.1.,1,描述辐射场的物理量和单位,1.,粒子注量,单位：,m,-2,2.,粒子注量率,单位时间内粒子的注量。,单位：,m,-2,s,-1,3.,谱分布,微分分布：表示在能量,E,附近单位能量间隔内的粒子注量。,积分分布：表示能量在,0-E,之间的粒子所组成的那部分粒子的注量。,二者之间的关系：,4.,能量注量,进入单位截面积小球的电离辐射的能量。,单位：,Jm,-2,5.,能量注量率,单位时间内的能量注量。,6.,能量注量和粒子注量的关系,对于单能辐射场：,非单能辐射场：,2.2.2,相互作用系数,带电粒子与物质的相互作用系数,总阻止本领,S,：入射带电粒子在靶物质中每单位路径长度上损失的总平均能量。,总质量阻止本领： 入射带电粒子在靶物质单位质量厚度上损失的所有平均能量。,2.,射线与物质相互作用系数,1,）线性衰减系数和质量衰减系数,线性衰减系数：某能量下入射粒子在物质中穿行单位长度距离时，平均每个粒子衰减掉的概率：,宏观截面：某能量下的入射粒子在物质中穿行单位长度距离时，平均每一个入射粒子与靶物质发生相互作用的总概率。,微观截面：一个入射粒子与单位面积上一个靶原子发生相互作用的概率。,在单能窄束薄靶的条件下：,质量衰减系数：入射粒子在物质中穿行单位质量厚度时，平均每一个粒子衰减掉的概率。,2,）线能量转移系数和质量能量转移系数,tr,表示能量转移给电子的部分，称线能量转移系数,r,表示光子能量的辐射转移部分,质量能量转移系数：表示入射光子在物质中穿行单位质量厚度时，平均每一个光子的能量转移给靶物质中电子的份额。,3,）线能量吸收系数和质量能量吸收系数,en,表示光子在物质中穿行单位长度后，其能量真正被物质吸收的份额。,4,）混合物和化合物的质量衰减系数,质量衰减系数：入射光子有多大比例参与相互作用并衰减掉。,质量能量转移系数：其能量有多大比例转移给次级电子。,质量能量吸收系数：有多大比例的能量真正被物质吸收了。,2.2.3,辐射剂量学中的量,吸收剂量及其应用,1,）吸收剂量,授予能：电离辐射给予某一体积元的能量中，被该体积元所吸收的那部分能量。,（,2,）吸收剂量（,absorbed dose, D,),定义：表示单位质量的受照物质吸收电离辐射能量大小的物理量。,单位：,J/kg,1 J/kg =1Gy,（,戈瑞）,1,Gy,= 100,rad,（,拉德）,dm,d,D,e,=,吸收剂量,1,戈瑞（,1,焦耳,/,千克）时的能量效应,1,）水温升高 （,比热,4.2,10,3,J/,千克度）,1 kg,水物质吸收剂量,1,Gy,水温度上升,1/,（,4.2,10,3,）,= 2.4,10,-4,C,2,）,转化为物体的动能,m D= (1/2)m v,2,运动速度,v = 1.4 m/s,3),转化为物体的势能,m D = m g h,上升高度,h = 0.1 m,剂量,实际上是单位物质吸收电离辐射能,大小的一种量度,吸收剂量率（,absorbed dose rate,）,是指单位时间内的吸收剂量，以表示，,SI,单位为戈瑞,秒,-,Gy/s,）。,吸收剂量是指每单位质量受照物质吸收的辐射能量。适用于任何类型、任何能量的电离辐射，且适用于任何受照物质。,2,）吸收剂量率,3,）吸收剂量与注量的关系,2.,比释动能及其应用,间接电离粒子在物质中能量沉积过程分为两个步骤：,间接电离粒子把能量转移给带电粒子；带电粒子通过电离和激发把能量沉积在物质中。,比释动能就是描述间接电离粒子与物质相互作用时，把多少能量传递给了直接电离粒子的物理量。,1),比释动能,（,1,）转移能,定义：不带电电离粒子在某一体积元内转移给次级带电电离粒子的初始动能总和。,碰撞转移能和辐射转移能,（,2,）比释动能,定义：不带电电离粒子与物质相互作用时，在单位质量物质中产生的带电电离粒子的初始动能的总和。,碰撞比释动能：入射的不带电电离粒子在小体积元内转移给次级电子的初始动能中在小体积元内外损失于电离碰撞的那部分比释动能。,辐射比释动能：入射的不带电电离粒子在小体积元内转移给次级电子的初始动能中在小体积元内外损失于轫致辐射的那部分比释动能。,2,）比释动能率,定义：单位时间内物质的比释动能。,3,）比释动能与注量的关系,对于单能中子：,比释动能因子,在非单能的情况下：,对于碰撞比释动能：,例题,已知能量为,14.5MeV,的中子注量为,1.5*10,11,中子,/,米,2,，求中子在参考人中的比释动能？,K,f,=0.659*10,-9,拉德*厘米,2,.,4,）比释动能与吸收剂量的关系,带电粒子平衡：当进入该体积元的次级带电电离粒子和离开该体积元的次级带电电离粒子的总能量和谱分布达到平衡，就称该点为中心的体积元存在着带电粒子平衡。,在带电粒子平衡的条件下，吸收剂量等于碰撞比释动能，若轫致辐射的能量损失可以忽略，吸收剂量等于比释动能。,若轫致辐射的能量损失不能忽略：,5,）比释动能概念的应用,带电粒子平衡条件下：,非带电粒子平衡条件下：,q,电子平衡系数,3.,照射量及其应用,1,）照射量及其单位,定义：,X,或,射线在单位质量的空气中击出的全部次级电子完全被阻止时，在空气中产生一种符号的带电粒子的总电荷量。,单位：伦琴（,R,）,1,伦琴（,R,）,=2.5810,-4,C/kg,2,）照射量率,定义：单位时间内的照射量,3,）照射量与吸收剂量的关系,照射量因子：,注意,x,单位为,C/Kg,例题,测得空气中某一点的照射率为,100,毫伦,/,小时，已知光子的能量为,0.4,兆电子伏。求处于同一位置小块肌肉和骨骼中的吸收剂量率？,A=,dN/dt,单位名称为：,贝可勒尔,（,Becquerel),，简称,贝可,，符号为,Bq,每秒一次核衰变,，即为,1Bq=1 s-1,放射性活度,2.2,辐射量和单位,4,）照射量率与活度的关系,计算,1,居里的,60,Co,源,1,米处的照射率为多少？,求同一位置空气和皮下肌肉组织内的吸收剂量率为多少？,（已知,60,Co,点源的照射率常数为,1.32,仑,米,2,/,小时,居里，对于肌肉组织,戈,/,伦,）,5,）剂量当量和剂量当量率,某一吸收剂量产生的生物效应与射线的种类、能量及照射条件有关。,剂量当量是用适当的修正因数对吸收剂量进行加权，使得修正后的吸收剂量能更好地和辐射引起的有害效应联系起来。,定义,H,为在组织内某点上的,D,、,Q,和,N,的乘积，用公式表示如下：,H=DQN,D,：,吸收计量（戈）；,Q,：,品质因数，不同辐射类型影响危害的参数；,N,：,所有其他修正因素的乘积。它反映了吸收剂量不均匀的空间和时间分布等因素。,ICRP,（,国际辐射防护委员会）指定：,N=1,（,不论是内照射还是外照射）,；,H,：,剂量当量，,SI,单位为焦耳每千克，单位的专门名称为西弗，用符号,SV,表示。,定义,H,为在组织内某点上的,D,、,Q,和,N,的乘积，用公式表示如下：,H=DQN,D,：,吸收计量（戈）；,Q,：,品质因数，不同辐射类型影响危害的参数；,N,：,所有其他修正因素的乘积。它反映了吸收剂量不均匀的空间和时间分布等因素。,ICRP,（,国际辐射防护委员会）指定：,N=1,（,不论是内照射还是外照射）,；,H,：,剂量当量，,SI,单位为焦耳每千克，单位的专门名称为西弗，用符号,SV,表示。,剂量当量及其单位,1,西弗,=1,焦耳,/,千克（,J,Kg,-1,）,暂时与,SI,单位并用的专用单位为雷姆（,rem,），,1,西弗,=10,2,雷姆（,rem,）,由,上式可以看出，剂量当量是用适当的修正系数对吸收剂量进行加权，使得修正后的吸收剂量能更好的和辐射引起的有害效应联系起来。,剂量当量率,：,单位时间内物质吸收的当量剂量，称之为当量剂量率。如果,dt,时间内剂量当量的增量为,dH,，,剂量当量率即为,品质因数与照射类型、射线种类的关系,照射类型,射线种类,品质因数,外照射,X,、,、电子,1,热中子,3,中能中子（,0.02MeV,）,5,中能中子（,0.1MeV,）,8,快中子（,0.5-10MeV,）,10,重反冲核,20,内照射,、,、,x,、,e,1,10,裂变过程中的碎片,20,习题,已知空气中某点的中子注量率,为,2.610,11,中子米,2,秒。设中子平均能量为,3.9,兆电子伏，求小块人体组织在同一点的比释动能率、吸收剂量率和剂量当量率。已知相应于此能量的中子在人体组织中的比释动能因子为,0.41310,-8,拉德,厘米,2,。,