辐射剂量学基础ppt课件

福建省辐射环境监督站,第三讲 辐射剂量学基础,一、电离辐射 二、辐射量和单位 三、辐射的生物学效应 四、辐射剂量监测原理与方法,主要内容,一、电离辐射,辐射 是指某种物质或设备发出的粒子。 如X射线、 射线、中子、质子、电子、射线、射线。 辐射分为电离辐射和非电离辐射。,电离 是当具有一定能量的带电和非带电粒子与靶原子的轨道电子发生库仑及其它相互作用（其它相互作用针对非带电粒子）时，把本身的部分或全部能量传给靶原子轨道电子，如果轨道电子获得的动能足以克服原子的束缚，逃出原子壳层而成为自由电子。,电离辐射 一般能量大于10eV，如X射线、射线、中子、射线、射线等能引起物质电离的带电粒子和不带电粒子。 非电离辐射 一般能量小于10eV，如紫外线、可见光、红外线、微波和无线电波等不能引起物质电离的粒子。非电离辐射不是本课程所研究的内容。,电离辐射 分为直接电离辐射(即直接电离粒子)和间接电离辐射(即间接电离粒子)。 直接电离辐射 又叫直接电离粒子，是指能引起物质电离的带电粒子，如射线、质子和粒子等(也就是带电电离粒子),间接电离辐射 又叫间接电离粒子，是能够释放出直接电离粒子的非带电粒子，如光子、中子等等。 无论在空间，还是在介质内部，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，称之为电离辐射场。,二、辐射量和单位,吸收剂量 即电离辐射沉积于某一小体积元中物质的平均授与能除以该体积元中物质的质量而得的商。即,是电离辐射授与质量为dm的物质的平均能量，即平均授与能,1戈瑞(Gy)=1焦耳/千克(J/kg)=100拉德(rad) 1(Gy)=106微戈瑞( ) =103毫戈瑞(mGy),吸收剂量的国际单位为J/kg，法定单位为戈瑞(Gy)，非法定单位为拉德(rad),吸收剂量率 就是单位时间内物质的吸收剂量,吸收剂量率的法定单位是“Gy/s”，非法定单位为“rad/s”。,比释动能是不带电的电离辐射（间接电离辐射）在小体积元内释出的所有带电粒子的初始动能之和的平均值 ，除以该体积元内物质的质量dm而得的商，即,是不带的电离辐射转移给质量为dm的物质的平均能量，即平均转移能,比释动能的法定单位为戈瑞(Gy），非法定单位也与吸收剂量相同。,比释动能率 就是单位时间内物质的比释动能,比释动能率的法定单位是戈/秒、戈/小时等。它的非法定单位与吸收剂量率单位相同。,照射量 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停时，在空气中产生一种符号的带电粒子（电子或正离子）的总电荷量dQ。,照射量X的国际单位单位为C/kg，非法定单位为伦琴（R）1R=106 R =103mR,照射量率 就是单位时间内的照射量。,照射率的国际单位单位为(C/kgs)。非法定单位为伦琴每秒（R/s）,伦琴的定义：在1伦琴X射线照射下，0.001293g空气（标准状况下，1立方厘米空气的质量）中释放出来的次级电子，在空气中总共产生电量各为1静电单位的正离子和负离子。 1静电单位电量=3.3310-10C,在空气中照射量与吸收剂量的关系 在照射量为国际单位C/kg下有：,Gy,如果照射量X用伦琴为单位则有 :,Gy,在空气中照射量率与吸收剂量率的关系 在照射量率为国际单位C/kgs下有：,如果照射量率 用伦琴/秒为单位则有 :,当照射量X的单位为C/kg时，处于空气中同一点的组织中的吸收剂量Dm,同理当照射量 率 的单位为C/kgs时，处于空气中同一点处组织中的吸收剂量率,各种物质的fm值可由有关材料上得到 ，fm是由照射量(C/kg)(率)换算到吸收剂量(Gy)(率)的一个换算因子，其单位是J/C。,对于给定能量的X或射线在组织中的质量能量吸收系数。 对于给定能量的X或射线在空气中的质量能量吸收系数,假定用剂量仪测得空气的照射量率为20 R/h，问该点的吸收剂量率为多少? 代入上面的公式算得的吸收剂量率为:0.17 Gy/h，也就是说20 R/h差不多就是本底水平。,照射量率与活度的关系 在距活度为A(Bq)的辐射点源R(m)处的照射量率为: 其单位为: 照射量率常数 的SI单位为:,3.辐射对人体健康的有害 效应的分类,电离辐射作用于人体，可能造成器官或组织的损伤，因而表现出对人体健康有害的各种生物效应，我们把这些有害的效应分为两类: 1.随机性效应(Stochastic effect)：是指辐射效应的发生几率与剂量大小有关的效应，不存在剂量阈值，它主要是针对小剂量(小于0.2Gy )、小剂量率(小于0.1 mGy/min )的慢性照射，如致癌效应和遗传效应。,剂量,有害效应的发生率,2.非随机性效应，又叫确定性效应(Deterministic effect) ICRP(国际放射防护委员会，International Commission on Radiological Protection)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，确定性效应与组织反应作为同义词在该建议书草案中使用。,剂量,有害效应的严重程度,阈值,确定性效应 有明确的阈值，在阈值以下不会见到有害效应，达到剂量阈值则有害效应肯定发生，且辐射效应的严重程度取决于所受剂量的大小，它主要针对大剂量、大剂量率的急性照射，一般主要是事故照射。例如:,辐射引起的白内障、皮肤的良性损伤、骨髓内血细胞减少致造血障碍、性细胞受损致生育能力减退、血管和结缔组织受损等。 无论是随机性效应还是确定性效应，若辐射效应显现在受照者本人身上的，称为躯体效应;出现在受照者后代身上的称为遗传效应。,辐射防护的目的:防止有害的非随机性效应(确定性效应或组织反应)，即是说对于非随机性效应即事故照射要尽力避免。限制随机性效应的发生率，使之合理达到尽可能低的水平。,辐射源分类 天然辐射源：自然界存在的能释放出放射线的物质 人工辐射源：人工生产的能释放电离辐射的装置或经加工提炼的天然辐射源 辐射方式分类 内照射：放射性物质进入机体内对组织产生的电离辐射 外照射：放射线物质或装置在机体外产生的对机体的电离辐射,34,人类辐射照射来源,天然辐射源 人工辐射源,35,人类受照有效剂量(mSv),36,人类受照剂量构成,37,天然本底照射,宇宙射线 陆地辐射 增加了的天然照射 天然本底照射致人类有效剂量,38,宇宙射线,宇宙射线：源自宇宙空间及其内容物的电离辐射线。 初级宇宙射线：源自银河系、太阳 次级宇宙射线：初级宇宙射线与大气层粒子相互作用在百万分之一秒，产生百万个新粒子（级联反应）,39,银河宇宙射线,银河系的宇宙射线 质子和粒子占总数的98%，电子仅占 2。 初始宇宙粒子的能量谱 108eV1020eV。,40,太阳辐射,由靠近太阳表面的磁扰动而产生。 主要由能量100MeV的质子组成。,41,宇宙射线的海拔效应,高海拔地区，宇宙粒子可产生很大的剂量率，但在地面水平上，仅有那些能量最大的粒子会对剂量率有影响。 海拔效应：在同纬度地区，宇宙射线的剂量率随着海拔的升高而增加的现象,42,宇宙射线的 地磁纬度效应,地球磁场使到达大气层顶部的宇宙辐射强度减弱，地球磁场的形态使较高能的粒子可穿透到较低的地磁纬度。 地磁纬度效应：在赤道有最小的辐射强度和剂量率，而接近地磁两极处则最大。,43,在飞行高度上的照射,飞行人员宇宙辐射剂量率比地面人员高。 温带海拔912 km处，有效剂量率58Sv/h (4070mSv/a)，(13 km)高度，有效剂量率为1012Sv/h (90110mSv/a) 。 从欧洲到北美穿越大西洋的一次飞行，航线剂量在3045Sv(相当于海平面全年的宇宙射线剂量的2030%)。 赤道纬度，剂量率变低，其范围在24Sv/h。,44,某些短航线的有效剂量,注:巡航高度11.0km,爬升到巡航高度的时间为20分钟,降落20分钟,45,某些长航线的有效剂量,注:假设长航线50%飞行时间的巡航高度为11.0km,46,重要的地球辐射系,原生放射性核素：自地球形成以来就存在于地壳中的放射性核素 40K： 238U系： 232Th系：,47,其他陆地放射性核素,235U系的各种核素， 87Rb铷、 138La镧、 147Sm钐 176Lu镥， 自然界存在水平低，对人体的剂量贡献很小。,48,40K,T1/2=1.26109a 衰变占89%， 1.32MeV钙 衰变占11%， 1.46MeV氩,49,238U系,衰变,衰变,衰变,衰变,230Th,238U,234Th,234Pam,234U,衰变,226Ra,衰变,222Rn,衰变,218Po,衰变,214Bi,衰变,210Pb,衰变,210Bi,衰变,206Pb,50,238U系重要核素,238U：T1/2=4.47109a，衰变 226Ra：T1/2=1640a，衰变 222Rn： T1/2=3.82d，衰变，气体 218Po206Pb： T1/2=23a，各种衰变,51,232Th系,衰变,228Ra,232Th,衰变,228Ac,228Th,衰变,衰变,212Pb,220Rn,衰变,衰变,216Po,衰变,224Ra,衰变,212Bi,衰变,208Pb,52,232Th系重要核素,232Th：T1/2=1.411010a，衰变 224Ra：T1/2=3.66d，衰变 220Rn： T1/2=55s，衰变，气体 216Po208Pb： T1/2=11h，各种衰变,53,54,