常用的輻射量和測量

1、第二章第二章 常用的輻射量和測量常用的輻射量和測量 國際上選擇和定義輻射國際上選擇和定義輻射量及單位的權(quán)威組織是量及單位的權(quán)威組織是“國國際輻射單位和測量委員會(huì)際輻射單位和測量委員會(huì)” (International commission on radiological units and measurements, ICRU) 和和“國際放射防護(hù)委員國際放射防護(hù)委員會(huì)會(huì)” （ICRP）。）。臨床放射學(xué)臨床放射學(xué)放射衛(wèi)生學(xué)放射衛(wèi)生學(xué)輻射防護(hù)學(xué)輻射防護(hù)學(xué)第二章第二章 常用的輻射量和測量常用的輻射量和測量1.描述電離輻射的常用輻射量和單位描述電離輻射的常用輻射量和單位1.描述輻射源的量描述輻射源的量

2、: : 放射性活度放射性活度 A (核核)2.描述輻射場的量描述輻射場的量: :粒子注量粒子注量 (粒子輻射粒子輻射)照射量照射量 X比釋動(dòng)能比釋動(dòng)能 K(電磁輻射電磁輻射)3.描述輻射被吸收的量描述輻射被吸收的量: : 吸收劑量吸收劑量 D (任何輻射任何輻射)4.描述輻射對(duì)人體危害作用描述輻射對(duì)人體危害作用: : 當(dāng)量劑量當(dāng)量劑量 H (防護(hù)專用防護(hù)專用)5.描述輻射與物質(zhì)相互作用的量描述輻射與物質(zhì)相互作用的量: : 吸收系數(shù)吸收系數(shù) 質(zhì)量吸收系數(shù)質(zhì)量吸收系數(shù) m線傳能系數(shù)線傳能系數(shù) tr有效劑量有效劑量 E (防護(hù)專用防護(hù)專用)第二章第二章 常用的輻射量和測量常用的輻射量和測量1.描述電

3、離輻射的常用輻射量和單位描述電離輻射的常用輻射量和單位1. 放射性活度放射性活度 A 某放射源中處于特定狀態(tài)某放射源中處于特定狀態(tài)的放射性核素在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生自發(fā)衰變的的放射性核素在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生自發(fā)衰變的期望值期望值dtdNA (S-1)(Bq)(Ci)物理物理單位單位放射學(xué)放射學(xué)單位單位SI常用常用單位單位Bq107.3Ci 110 Pdah1h2h3h4h52. (1)粒子注量粒子注量 定義定義: 進(jìn)入具有單位進(jìn)入具有單位截面積小球的粒子數(shù)截面積小球的粒子數(shù).dadN (m-2)實(shí)際輻射場中實(shí)際輻射場中.每個(gè)粒子具有每個(gè)粒子具有不同的能量不同的能量,即即Emax 0各種可各種可能值能值,

4、 粒子注量計(jì)算公式為粒子注量計(jì)算公式為: dEEEE max0 粒子注量率粒子注量率:dtd (m-2s-1)2. (2)照射量照射量 X 是直接量度是直接量度X或或光子對(duì)空氣電離能力的量，光子對(duì)空氣電離能力的量，可間接反映可間接反映X射線或射線或射線輻射場的強(qiáng)弱，是射線輻射場的強(qiáng)弱，是測量輻射場的一種物理量。測量輻射場的一種物理量。定義定義: X或或光子在單位質(zhì)量的空氣中，與原子光子在單位質(zhì)量的空氣中，與原子相互作用釋放出來的次級(jí)電子完全被空氣阻止相互作用釋放出來的次級(jí)電子完全被空氣阻止時(shí)時(shí), ,（意味著無剩余能量）（意味著無剩余能量）, ,（在導(dǎo)致空氣電離（在導(dǎo)致空氣電離 的過程中）所產(chǎn)生

5、的同種符號(hào)離子的總電荷量的過程中）所產(chǎn)生的同種符號(hào)離子的總電荷量. .照射量僅適應(yīng)于能量在照射量僅適應(yīng)于能量在 10KeV3MeV范圍內(nèi)的范圍內(nèi)的X射線或射線或射線射線2. (2)照射量照射量 XdmdQX (C/kg)或或(R倫琴倫琴)C/kg1058.2R14 倫琴的定義倫琴的定義: 在在X或或射線照射下射線照射下,0.001293g空氣空氣(相當(dāng)于相當(dāng)于0C和和101kPa大氣壓下大氣壓下1cm3干燥干燥空氣的質(zhì)量空氣的質(zhì)量)所產(chǎn)生的次級(jí)電子形成總電荷量所產(chǎn)生的次級(jí)電子形成總電荷量為為1靜電單位的正離子或負(fù)離子靜電單位的正離子或負(fù)離子.即即C/kg.g.R4610105821029311

6、03363001293011 kgC靜靜電電單單位位電電荷荷2. (2)照射量照射量 X離離子子對(duì)對(duì)91010083210841 .換算換算: 1個(gè)單價(jià)離子的電荷量是個(gè)單價(jià)離子的電荷量是4.810-10靜靜電單位電單位,因此產(chǎn)生因此產(chǎn)生1靜電單位電荷量的離子對(duì)靜電單位電荷量的離子對(duì)為為 帶電粒子在空氣中形成一對(duì)離子所耗平均帶電粒子在空氣中形成一對(duì)離子所耗平均能量為能量為33.85eV,因此因此1R 照射量在照射量在0.00129g空空氣中交給次級(jí)電子的能量相當(dāng)于氣中交給次級(jí)電子的能量相當(dāng)于 2.08310933.85 = 7.05 1010 eV2. (2)照射量照射量 X1R X射線或射線或

7、射線射線照射量照射量的等值定義的等值定義: a.在在0.00129g空氣中形成的空氣中形成的1靜電單位電靜電單位電荷量的正離子或負(fù)離子；荷量的正離子或負(fù)離子； b.在在0.00129g空氣中形成空氣中形成2.083109對(duì)離對(duì)離子；子； c.在在0.00129g空氣中交給次級(jí)電子空氣中交給次級(jí)電子7.05 1010 eV或或11.3 10-9J的輻射能量；的輻射能量； d.在在1g空氣中交給次級(jí)電子空氣中交給次級(jí)電子87.3 10-7J 的輻射能量的輻射能量.2. (2)照射量照射量 XdtdXX 照射量率照射量率1-1kgC s2. (3) 比釋動(dòng)能比釋動(dòng)能 K注意區(qū)別注意區(qū)別： 照射量是以

8、電離電量的形式間接反映射線照射量是以電離電量的形式間接反映射線在空氣中輻射強(qiáng)度的量，不反映射線被物質(zhì)在空氣中輻射強(qiáng)度的量，不反映射線被物質(zhì)吸收而使能量轉(zhuǎn)移的過程。吸收而使能量轉(zhuǎn)移的過程。 比釋動(dòng)能是描述不帶電致電離粒子與物質(zhì)比釋動(dòng)能是描述不帶電致電離粒子與物質(zhì)相互作用時(shí)，把多少能量傳給了帶電粒子的相互作用時(shí)，把多少能量傳給了帶電粒子的物理量。在輻射防護(hù)中，常用比釋動(dòng)能的概物理量。在輻射防護(hù)中，常用比釋動(dòng)能的概念推斷生物組織中某點(diǎn)的吸收劑量或計(jì)算中念推斷生物組織中某點(diǎn)的吸收劑量或計(jì)算中子的吸收劑量等。子的吸收劑量等。2. (3) 比釋動(dòng)能比釋動(dòng)能 K定義：定義： X或或光子等非電離輻射粒子在與物

9、光子等非電離輻射粒子在與物質(zhì)相互作用時(shí)，物質(zhì)中原子核外電子質(zhì)相互作用時(shí)，物質(zhì)中原子核外電子接受能量形成次級(jí)粒子射線，在單位接受能量形成次級(jí)粒子射線，在單位質(zhì)量的物質(zhì)中，不帶電粒子轉(zhuǎn)移給帶質(zhì)量的物質(zhì)中，不帶電粒子轉(zhuǎn)移給帶電粒子的全部初始動(dòng)能之和叫作比釋電粒子的全部初始動(dòng)能之和叫作比釋動(dòng)能。動(dòng)能。dmdEKtr (J/kg)或或(Gy)數(shù)學(xué)表述數(shù)學(xué)表述: 不帶電射線使物質(zhì)釋放出來的全不帶電射線使物質(zhì)釋放出來的全 部帶電粒子初始動(dòng)能之和與物質(zhì)質(zhì)量之比部帶電粒子初始動(dòng)能之和與物質(zhì)質(zhì)量之比.比釋動(dòng)能率比釋動(dòng)能率dtdKK (Gy/s)X或或光子傳能光子傳能給帶電粒子給帶電粒子(K)電離、激發(fā)（被物質(zhì)吸收

10、電離、激發(fā)（被物質(zhì)吸收 D）軔致輻射軔致輻射 （不被物質(zhì)吸收）（不被物質(zhì)吸收）3. 吸收劑量吸收劑量 DdmdEDen (J/kg)或或(Gy)舊單位舊單位(rad)1Gy=100rad X或或射線與物質(zhì)相互作用時(shí)，能量轉(zhuǎn)換射線與物質(zhì)相互作用時(shí)，能量轉(zhuǎn)換分兩個(gè)階段進(jìn)行：分兩個(gè)階段進(jìn)行：第一：第一：X()E 帶電粒子帶電粒子 (K)第二：帶電粒子第二：帶電粒子 電離、激發(fā)電離、激發(fā)物質(zhì)吸收物質(zhì)吸收 (D) 定義定義: 單位質(zhì)單位質(zhì)量的物質(zhì)量的物質(zhì), 對(duì)任對(duì)任意種輻射能量均意種輻射能量均值的吸收量值的吸收量.3. 吸收劑量吸收劑量 D吸收劑量率吸收劑量率dtdDD (Gy/s)討論討論:dmdEK

11、X X或或能量除轉(zhuǎn)換成電子初動(dòng)能能量除轉(zhuǎn)換成電子初動(dòng)能外外,還有核與電子間束縛能及散射還有核與電子間束縛能及散射光子能量等光子能量等.KD 電子初動(dòng)能還有一部分轉(zhuǎn)換成電子初動(dòng)能還有一部分轉(zhuǎn)換成軔致輻射等能量軔致輻射等能量.3. 吸收劑量吸收劑量 DGy05. 01021045 dmdEDen-1smGy5 dtdDD例題例題1: 質(zhì)量為質(zhì)量為0.2g的物質(zhì)的物質(zhì),10s內(nèi)吸收電離輻射內(nèi)吸收電離輻射的平均能量為的平均能量為100爾格爾格,求該物質(zhì)的吸收求該物質(zhì)的吸收劑量和吸收劑量率劑量和吸收劑量率.解解:dm = 0.2g = 210-4kg; dEen= 100 erg =10-5J; dt

12、= 10s4. 當(dāng)量劑量當(dāng)量劑量 H 放射防護(hù)中，由于輻射類型和照射條件的不放射防護(hù)中，由于輻射類型和照射條件的不同，即使吸收劑量相同同，即使吸收劑量相同,(有害的有害的)生物效應(yīng)也大生物效應(yīng)也大不相同不相同.比如同樣比如同樣1rad的吸收劑量的吸收劑量,線和線和線的線的生物效應(yīng)相差懸殊生物效應(yīng)相差懸殊. 定義定義: 比較輻射類型和照射條件對(duì)肌體的危比較輻射類型和照射條件對(duì)肌體的危害程度害程度,將吸收劑量根據(jù)肌體組織的生物效應(yīng)加將吸收劑量根據(jù)肌體組織的生物效應(yīng)加權(quán)修正權(quán)修正,所得到的劑量值稱為當(dāng)量劑量所得到的劑量值稱為當(dāng)量劑量, 用用HTR表表示示.4. 當(dāng)量劑量當(dāng)量劑量 HQNDH 或?yàn)榛驗(yàn)?/p>

13、TRRTRDwH 品質(zhì)因數(shù)品質(zhì)因數(shù) 取決于取決于輻射類型和能量大小輻射類型和能量大小修正因數(shù)修正因數(shù)取決于照射條件取決于照射條件輻射權(quán)重因子輻射權(quán)重因子單位單位J/kg或或Sv或或rem物理物理防護(hù)防護(hù)舊單位舊單位4. 當(dāng)量劑量當(dāng)量劑量 H輻射類型輻射類型能量范圍能量范圍權(quán)重因子權(quán)重因子WR光光 子子電子和電子和子子中中 子子質(zhì)質(zhì) 子子粒子粒子, ,碎片碎片, ,重核重核所有能量所有能量所有能量所有能量20MeV2MeV11510201055204. 當(dāng)量劑量當(dāng)量劑量 H 輻射場中，當(dāng)輻射場中，當(dāng)WR由不同的輻射類型和照射由不同的輻射類型和照射條件構(gòu)成時(shí)，總當(dāng)量劑量為各輻射當(dāng)量劑量的條件構(gòu)成時(shí)

14、，總當(dāng)量劑量為各輻射當(dāng)量劑量的線性迭加。線性迭加。TRRRDwH 當(dāng)量劑量率當(dāng)量劑量率dtdHHTT Sv/s4. 當(dāng)量劑量當(dāng)量劑量 H例題例題2: 某人全身同時(shí)受到某人全身同時(shí)受到X線和能量在線和能量在10-100keV的中子照射的中子照射,其中其中X線的吸收劑線的吸收劑量為量為100 mGy, 中子的吸收劑量為中子的吸收劑量為3 mGy. 計(jì)算他所吸收的當(dāng)量劑量計(jì)算他所吸收的當(dāng)量劑量.解解:mSv 40310101 nnXXTRRRDwDwDWH5. 輻射與物質(zhì)相互作用量輻射與物質(zhì)相互作用量xeII 0 為每單位線度上強(qiáng)度衰減百分率為每單位線度上強(qiáng)度衰減百分率mmxeII 0 dxIdIm

15、 m為每單位質(zhì)量的物為每單位質(zhì)量的物質(zhì)在給定面積上強(qiáng)度衰質(zhì)在給定面積上強(qiáng)度衰減百分率減百分率xtreII 0 tr為每單位線度為每單位線度上由上由X線的電子轉(zhuǎn)線的電子轉(zhuǎn)移部分造成的強(qiáng)度移部分造成的強(qiáng)度衰減百分率衰減百分率。2. 輻射量和單位的應(yīng)用輻射量和單位的應(yīng)用 (1)(1)帶電粒子平衡帶電粒子平衡 在某空氣層在某空氣層,入射入射次級(jí)電子等于射出次級(jí)電子等于射出數(shù)目數(shù)目, （最大射程）（最大射程）電離電量開始趨于電離電量開始趨于恒定的現(xiàn)象恒定的現(xiàn)象. 在進(jìn)行照射量測在進(jìn)行照射量測量時(shí)，應(yīng)選擇平衡量時(shí)，應(yīng)選擇平衡電離層電離層.1. D、K和和X之間的關(guān)系之間的關(guān)系1. D、K和和X之間的關(guān)系之

16、間的關(guān)系帶電粒子的帶電粒子的平衡的條件平衡的條件: :a.介質(zhì)元周圍輻射場均勻介質(zhì)元周圍輻射場均勻b.介質(zhì)厚度大于等于帶電介質(zhì)厚度大于等于帶電粒子在介質(zhì)中的最大射程粒子在介質(zhì)中的最大射程當(dāng)帶電粒子平衡時(shí)當(dāng)帶電粒子平衡時(shí): :trendEdE 2. 輻射量和單位的應(yīng)用輻射量和單位的應(yīng)用 (1)(1)帶電粒子平衡帶電粒子平衡 (2)(2)比釋動(dòng)能與吸收比釋動(dòng)能與吸收劑量隨物質(zhì)深度的劑量隨物質(zhì)深度的變化變化2. 輻射量和單位的應(yīng)用輻射量和單位的應(yīng)用1. D、K和和X之間的關(guān)系之間的關(guān)系 ( (3) ) D、K和和X之間的關(guān)系之間的關(guān)系照射量與比釋動(dòng)能的關(guān)系照射量與比釋動(dòng)能的關(guān)系 ( ( 為帶電粒子在

17、空氣中每形成一對(duì)離子所為帶電粒子在空氣中每形成一對(duì)離子所消耗的平均能量消耗的平均能量). ).公式適用條件公式適用條件: :a. a.帶電粒子平帶電粒子平衡衡, , b. b.次級(jí)粒子產(chǎn)生的軔致輻射能量可以忽略次級(jí)粒子產(chǎn)生的軔致輻射能量可以忽略, , c. c.物質(zhì)的原子序數(shù)和輻射光子能量均較低物質(zhì)的原子序數(shù)和輻射光子能量均較低). ).eXK 2. 輻射量和單位的應(yīng)用輻射量和單位的應(yīng)用1. D、K和和X之間的關(guān)系之間的關(guān)系 ( (3) ) D、K和和X之間的關(guān)系之間的關(guān)系吸收劑量與比釋動(dòng)能的關(guān)系吸收劑量與比釋動(dòng)能的關(guān)系g 為帶電粒子能量轉(zhuǎn)化為為帶電粒子能量轉(zhuǎn)化為 軔致輻射的份額軔致輻射的份額 gKD 12. 輻射量和單位的應(yīng)用輻射量和單位的應(yīng)用1. D、K和和X