放射性基礎(chǔ)知識(shí)

1、 內(nèi)容第一部分：核與輻射技術(shù)應(yīng)用概況第二部分：放射性基礎(chǔ)知識(shí)第三部分：輻射量及其單位 第1頁(yè) 第一部分核與輻射技術(shù)應(yīng)用概況第2頁(yè)應(yīng)用范圍廣泛，遍布國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門。 核電站、醫(yī)療衛(wèi)生、工業(yè)探傷、油田測(cè)井、地質(zhì)勘探、輻照加工、計(jì)量?jī)x表(核子秤、料位計(jì)、密度計(jì)、水分計(jì)等)、輻照育種、同位素示蹤、教育科研等。第3頁(yè) 一、民用電離輻射源 （1）輻照加工 輻照加工裝置是裝源活度最高應(yīng)用方式，普通用于衛(wèi)生滅菌、農(nóng)產(chǎn)品保鮮、輻射育種、高分子化合物接枝交聯(lián)和改性等。 鈷-60是這類應(yīng)用最常使用核素。裝源活度從數(shù)1萬(wàn)居里百萬(wàn)居里以上 。 工業(yè)輻照加速器。（2）無(wú)損探傷 又稱為工業(yè)探傷。 慣用放射源多使用銥-192

2、、鈷-60、銫-137等放射性核素。 X射線探傷、加速器、工業(yè)CT 。第4頁(yè)（3）放射性儀表 包含核子秤，厚度計(jì)，料位計(jì)，濕密度計(jì)等。 放射性計(jì)量?jī)x表種類繁多，使用核素主要有鈷-60、銫-137、鍶-90等。（4）油田測(cè)井 在石油勘探、開采中，用射線測(cè)量地質(zhì)參數(shù)，探明原油儲(chǔ)量。 镅-鈹中子源是油田測(cè)井中最常使用放射源之一。 中子源在地質(zhì)勘探和活化分析方面應(yīng)用廣泛。第5頁(yè)（5）安全檢測(cè)第6頁(yè)（6）放射診療與治療 CTDSA胃腸機(jī)CRDR口腔全景機(jī)SPECTPET-CT鈷-60治療機(jī) 后裝治療機(jī)加速器：直線、盤旋X刀刀粒子植入治療質(zhì)子治療裝置核醫(yī)學(xué)（核素治療等）第7頁(yè)伽瑪輻照裝置濕式貯源輻照裝置全

3、景圖 第8頁(yè) 固定核子測(cè)量料位計(jì)第9頁(yè) 密度測(cè)量?jī)x（核子秤）傳送帶稱重儀器 Belt weighing gauge第10頁(yè) 固定核子測(cè)量厚度測(cè)量?jī)x第11頁(yè) 鉆井測(cè)量第12頁(yè) 同位素示蹤第13頁(yè)源從容器中發(fā)射出來(lái)采取遙控設(shè)備源在曝光期間無(wú)屏蔽可手動(dòng)或自動(dòng)操作伽瑪探傷裝置（發(fā)射型伽馬探傷）第14頁(yè)特殊應(yīng)用：陸上管道 、海底管道采取外部輻射源提供走/停信息外部控制源普通采取137Cs。 管道爬行探傷裝置第15頁(yè)Transfer catheters are locked into place during treatment - green light indicates the catheters

4、that are in use 近距離放射治療裝置Varian第16頁(yè) 介入放射學(xué)透視設(shè)備 第17頁(yè) CT第18頁(yè) 醫(yī)用直線加速器 Linear AcceleratorModern accelerators have a number of treatment options. e.g.X-rays or electrons (dual mode)2 X-ray energies5 or more electron energies第19頁(yè) 伽瑪?shù)?Gamma KnifeThe Gamma Knife:-Patient positioning collimatoruses numerous h

5、igh activity 60Co sources positioned in a device so that the radiation beams converge at the specified point of treatment.is used to treat head tumors第20頁(yè)SPECT 第21頁(yè)P(yáng)ET-CT第22頁(yè)二、核電站與其它核設(shè)施世界核協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)第23頁(yè)來(lái)自IAEAPRIS（動(dòng)力堆信息系統(tǒng)）數(shù)據(jù)（），中國(guó)2.1%第24頁(yè)山東核電規(guī)劃 山東擬在膠東半島120公里海岸線建設(shè)核電群： 煙臺(tái)海陽(yáng)核電站（在建） 威海榮成石島灣核電站（在建） 威海乳山核電站 第25頁(yè)

6、海陽(yáng)核電站：電規(guī)劃建設(shè)6臺(tái)百萬(wàn)千瓦壓水堆機(jī)組，留有2臺(tái)擴(kuò)建余地，6臺(tái)機(jī)組總投資約12001300億元，于9月開工。一期工程兩臺(tái)單機(jī)125萬(wàn)千瓦機(jī)組預(yù)計(jì)20投產(chǎn)。3、4號(hào)機(jī)組項(xiàng)目申請(qǐng)匯報(bào)于203月31日上報(bào)國(guó)家發(fā)展改革委，5、6號(hào)機(jī)組計(jì)劃在3、4號(hào)機(jī)組開工后梯次建設(shè)。榮成石島灣核電站：年12月低調(diào)開工建設(shè)，1臺(tái)20萬(wàn)千瓦機(jī)組計(jì)劃于20底建成投產(chǎn)。 乳山核電站：是本省第三個(gè)最有可能上馬核電項(xiàng)目，但當(dāng)前還未有實(shí)質(zhì)性進(jìn)展，最新消息是“乳山核電站還在深入策劃”。第26頁(yè) 原子彈爆炸 三、核武器 原子彈 氫彈 第27頁(yè) 沖擊波：使樓房等建筑物瞬間坍毀或物體崩射，造成大量人員傷亡。熱輻射：是指核武器爆炸后產(chǎn)

7、生一個(gè)溫度高達(dá)幾千萬(wàn)攝氏度熱球。熱球產(chǎn)生熱輻射足以點(diǎn)燃各種物質(zhì)，發(fā)出強(qiáng)光使人暫時(shí)或永久失明。核輻射：第二次世界大戰(zhàn)末期，美國(guó)在日本廣島和長(zhǎng)崎投下兩顆原子彈造成30余萬(wàn)人員傷亡中，其中有是由輻射損傷造成 第28頁(yè)第二部分 放射性基礎(chǔ)知識(shí)第29頁(yè)一、放射性核素是指不穩(wěn)定原子核，能自發(fā)地放出射線（如射線、射線等），經(jīng)過(guò)衰變形成穩(wěn)定核素。衰變時(shí)放出能量稱為衰變能。衰變到原始數(shù)目二分之一所需要時(shí)間稱為半衰期，其范圍很廣，分布在1015 a10-12 s之間。當(dāng)前已發(fā)覺(jué)放射性核素近2500種。分類 ：分為天然和人工2種，其中天然有60各種，絕大多數(shù)為人工放射性核素。第30頁(yè) 原子核自發(fā)地放射出射線轉(zhuǎn)變成另

8、一個(gè) 核素過(guò)程叫做衰變。在衰變中電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)都是守恒。如： 母體與子體：假如某一放射性核素A經(jīng)過(guò)衰變產(chǎn)生B，則稱A為B母體,B為A子體。衰變后子核有穩(wěn)定，有不穩(wěn)定而繼續(xù)進(jìn)行衰變。常見衰變類型為衰變、衰變、衰變。 二、放射性核素衰變類型23492U 23090Th 22688Ra 22286Rn 23892U 23490Th釷42He第31頁(yè)（一）衰變?cè)雍俗园l(fā)地放射出粒子而發(fā)生轉(zhuǎn)變，叫做衰變。子核、母核：在衰變中，衰變后剩下核（子核）與衰變前原子核（母核）相比，電荷數(shù)少2，質(zhì)量數(shù)減4。假如用X代表母體核素，Y代表子體核素，則衰變能夠用下式表示： 第32頁(yè)第33頁(yè)（二）衰變 原子核自發(fā)地放射出

9、電子或正電子或俘獲一個(gè)軌道電子而發(fā)生轉(zhuǎn)變，統(tǒng)稱為衰變。放射出負(fù)電子成為-衰變；放射出正電子稱為+衰變；俘獲軌道電子稱為軌道電子俘獲（EC）。衰變?nèi)N類型可分別用下式表示：第34頁(yè)不論哪種形式衰變，子核與母核質(zhì)量數(shù)相同，只是電荷數(shù)相差1。-衰變后原子核中一個(gè)中子變成了質(zhì)子。+衰變和軌道電子俘獲后原子核一個(gè)質(zhì)子變成了中子。 有些衰變放射性核素只放射粒子，而沒(méi)有伴隨射線，如14C、32P等。許多衰變放射性核素放射粒子時(shí)往往伴有射線，如60Co。一些放射性核素衰變時(shí)放出2組或2組以上能量粒子。第35頁(yè)處于激發(fā)態(tài)原子核（高能態(tài)）向基態(tài)（低能態(tài)）躍遷時(shí)，其能量以光子方式釋放出來(lái)，發(fā)射出 射線。它是一個(gè)高能

10、量電磁波，波長(zhǎng)較短。核素衰變往往是與衰變、 衰變一起發(fā)生。 （三）衰變 第36頁(yè) 三、放射性衰變規(guī)律衰變定律母體原子核數(shù)目隨時(shí)間呈指數(shù)規(guī)律降低 N=N0e-t 式中：N0是當(dāng)t=0時(shí)刻放射核素母體原子核數(shù)目。母體總核數(shù)N值隨時(shí)間t增加按指數(shù)規(guī)律衰減；為一百分比常數(shù)，稱為衰變常數(shù)。 第37頁(yè)衰變常數(shù)定義：特定能態(tài)放射性核素在dt時(shí)間內(nèi)發(fā)生自發(fā)核躍遷概率除以dt。物理意義：表示在放射性核素衰變過(guò)程中，每個(gè)原子核在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生衰變概率。每一個(gè)放射性核素都有其固定衰變常量， 值越大，表示放射性核素衰變快。第38頁(yè)半衰期T定義：放射性母體原子核數(shù)目衰減至原來(lái)數(shù)目標(biāo)二分之一所需要時(shí)間。物理意義：表示核衰

11、變快慢物理量。 各種放射性核素都有一定半衰期，如碘-131半衰期是8天，銫-137是30年，鈷-60半衰期是5.26年，銥-192半衰期是74.3天，硒-75半衰期是118天碳-14是5730年，钚-239是240，鈾-238是4 470 000 0，等等。T與換算關(guān)系： T=(ln2)/=0.693/ =0.693T第39頁(yè)四、放射性活度定義：在給定時(shí)刻，處于特定能態(tài)一定量某種放射性核素活度，是在時(shí)間間隔dt內(nèi)，該核素發(fā)生自發(fā)核躍遷數(shù)期望值dN除以dt所得商（一定量放射性核素，在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生衰變次數(shù)）： A = dN / dt單位：放射性活度SI單位是“秒1”（S1），專門名稱是貝可勒爾（

12、Becquere），簡(jiǎn)稱貝可（Bq）。1貝可表示放射核素在1秒鐘內(nèi)發(fā)生1次核躍遷，即： 1貝可（Bq）1秒1（S1） 第40頁(yè) 放射性活度舊專用單位是居里（Ci），它表示放射性核素在1秒鐘發(fā)生3.71010次核衰變即： 1居里（Ci）3.71010秒1（S1） 活度慣用kBq( k103）、MBq（M106）、GBq（G109）、TBq（T1012）、PBq（P1015）和mCi（毫居里）、Ci（微居里)等由詞頭和貝可或居里組成十進(jìn)位數(shù)或分?jǐn)?shù)單位表示。它們之間關(guān)系： 1 Ci3.71010 Bq = 37 GBq 1 Ci = 103 mCi = 106 Ci 第41頁(yè) 放射性活度計(jì)算 放射性

13、活度A隨時(shí)間按指數(shù)規(guī)律衰減。設(shè)放射性核素時(shí)刻活度A則 A=A0 e(0.693/T1/2) t 式中： A0 t = 0時(shí)活度; T1/2 半衰期，即活度降低二分之一時(shí)所需要時(shí)間（計(jì)算時(shí)應(yīng)與t單位統(tǒng)一）。 第42頁(yè)五、輻射起源輻射包含電離輻射和非電離輻射（如電磁波、紫外線、可見光及紅外輻射等），故廣義輻射源應(yīng)包含電離輻射源和非電離輻射源。 普通輻射源指能夠經(jīng)過(guò)發(fā)射電離輻射或釋放放射性物質(zhì)而引發(fā)輻射照射一切物質(zhì)或?qū)嶓w。比如，鈷-60是發(fā)射射線和射線輻射源，醫(yī)用加速器是放射治療實(shí)踐中輻射源，核電廠是核動(dòng)力發(fā)電實(shí)踐中輻射源。 核技術(shù)利用領(lǐng)域中輻射源：放射性同位素（放射源）及射線裝置。輻射源主要產(chǎn)生射

14、線：、X、中子等。第43頁(yè)（一）放射源分類 1.按起源：分為天然和人工兩大類。 2.以潛在危害程度：類、類、類、類、類。 3.按密封情況：密封源和非密封源。 4.按射線種類： 放射源、放射源、放射源及中子源。 六、放射源與射線裝置分類第44頁(yè) 1.按照起源分類 （1）天然輻射源天然存在輻射源稱為天然輻射源。天然輻射源主要來(lái)自宇宙射線、 宇生放射性核素和原生放射性核素。宇宙射線 來(lái)自太陽(yáng)和星際空間，主要由中子、質(zhì)子、電子和各種介子等高速粒子組成。含有較強(qiáng)貫通能力，對(duì)人體造成外照射。強(qiáng)度隨海拔高度增加呈指數(shù)增加。宇生放射性核素 宇宙射線與大氣層中和地球表面氧、氮等各種元素原子核相互作用后產(chǎn)生放射性

15、核素。約20種，其中3H、14C、7Be和22Na貢獻(xiàn)較大。原生放射性核素 自有地球以來(lái)就存在于地殼內(nèi)放射性核素。分為兩類：有衰變系列核素：鈾系、錒鈾系、釷系。無(wú)衰變系列長(zhǎng)壽命核素：40K、87Rb。第45頁(yè) （2）人工輻射源人工輻射源是用人工方法產(chǎn)生輻射源。人工輻射源主要有核設(shè)施、核技術(shù)應(yīng)用輻射源和核試驗(yàn)落下灰等。核設(shè)施指核動(dòng)力廠和其它反應(yīng)堆（研究堆、試驗(yàn)堆、臨界裝置等）；核燃料循環(huán)設(shè)施（包含核燃料生產(chǎn)、加工、儲(chǔ)存和后處理設(shè)施等）；放射性廢物處理和處置設(shè)施等。核技術(shù)應(yīng)用是指密封放射源、非密封放射源和射線裝置在醫(yī)療、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、地質(zhì)調(diào)查、科學(xué)研究和教學(xué)等領(lǐng)域中使用。 第46頁(yè)2.放射源以潛在危

16、害程度分類分類標(biāo)準(zhǔn) 參考國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)有關(guān)要求，按照放射源對(duì)人體健康和環(huán)境潛在危害程度，從高到低將放射源分為、類，V類源下限活度值為該種核素豁免活度。類放射源為極高危險(xiǎn)源。沒(méi)有防護(hù)情況下，接觸這類源幾分鐘到1小時(shí)就可致人死亡;類放射源為高危險(xiǎn)源。沒(méi)有防護(hù)情況下，接觸這類源幾小時(shí)至幾天可致人死亡;第47頁(yè)類放射源為危險(xiǎn)源。沒(méi)有防護(hù)情況下，接觸這類源幾小時(shí)就可對(duì)人造成永久性損傷，接觸幾天至幾周也可致人死亡;類放射源為低危險(xiǎn)源?；静粫?huì)對(duì)人造成永久性損傷，但對(duì)長(zhǎng)時(shí)間、近距離接觸這些放射源人可能造成可恢復(fù)暫時(shí)性損傷;類放射源為極低危險(xiǎn)源。不會(huì)對(duì)人造成永久性損傷。 放射源分類表 慣用不一樣核素64種放射

17、源按以下表進(jìn)行分類（舉例）:第48頁(yè)放 射 源 分 類 表核素名稱I類源（貝可）II類源（貝可）III類源（貝可）IV類源（貝可）V類源（貝可）Am-24161013610116101061081104Am-241/Be61013610116101061081104Au-19821014210122101121091106Ba-13321014210122101121091106C-14510165101451013510111107Cd-109210162101421013210111106Ce-141110151101311012110101107Ce-144910149101291011

18、91091105Cf-25221013210112101021081104Cl-36210162101421013210111106Cm-24241013410114101041081105Cm-24451013510115101051081104Co-5771014710127101171091106Co-6031013310113101031081105Cr-51210152101321012210101107Cs-13441013410114101041081104Cs-13711014110121101111091104Eu-15261013610116101061081106Eu-1

19、5461013610116101061081106Fe-55810178101581014810121106Gd-153110151101311012110101107Ge-6871014710127101171091105H-3210182101621015210131109Hg-20331014310123101131091105I-12521014210122101121091106I-13121014210122101121091106Ir-19281013810118101081081104Kr-85310163101431013310111104Mo-993101431012310

20、1131091106Nb-9591013910119101091081106Ni-63610166101461013610111108Np-237(Pa-233)71013710117101071081103P-32110161101411013110111105Pd-103910169101491013910111108Pm-147410164101441013410111107Po-21061013610116101061081104Pu-23861013610116101061081104Pu-239/Be61013610116101061081104Pu-239610136101161

21、01061081104Pu-24061013610116101061081103Pu-24271013710117101071081104Ra-22641013410114101041081104Re-188110151101311012110101105第49頁(yè) 非密封源分類上述放射源分類標(biāo)準(zhǔn)對(duì)非密封源適用。非密封源工作場(chǎng)所按放射性核素日等效最大操作量分為甲、乙、丙三級(jí)，詳細(xì)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見電離輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)（GB 18871-）。甲級(jí)非密封源工作場(chǎng)所安全管理參考類放射源。乙級(jí)和丙級(jí)非密封源工作場(chǎng)所安全管理參考、 類放射源。 第50頁(yè) 密封源：是密封在包殼里或緊密固結(jié)在覆蓋層里并呈固

22、體形態(tài)放射性物質(zhì)。密封源包殼或覆蓋層應(yīng)含有足夠強(qiáng)度，使源在設(shè)計(jì)使用條件和磨損條件下，以及在預(yù)計(jì)事件條件下，均能保持密封性能，不會(huì)有放射性物質(zhì)泄露出來(lái)。 非密封源：這種放射源通常沒(méi)有被容器密封起來(lái)，多以液態(tài)、氣態(tài)、粉末狀存在。使用這種放射源工作場(chǎng)所稱為非密封源工作場(chǎng)所。 3.按密封情況分類第51頁(yè) 放射源主要用于煙霧報(bào)警器、靜電消除器和放射性避雷器等離子發(fā)生器。慣用放射性核素有210Po、238Pu、239Pu、241Am、235U、238U等。慣用放射源，活度普通較低（1043.7109 Bq），而且粒子能量普通低于7MeV,在空氣中射程小于6cm，穿不透皮膚表面角質(zhì)層，一張紙即可屏蔽，故沒(méi)有

23、外照射危險(xiǎn)。不過(guò)絕大多數(shù)核素屬于極毒或高毒核素，即使攝入體內(nèi)量極少，也會(huì)造成嚴(yán)重內(nèi)照射。所以，使用放射源必須尤其注意保護(hù)源密封性能。4.按射線種類分類第52頁(yè) 放射源：主要用作放射性測(cè)厚儀、皮膚科敷貼器和氣象色譜儀電子捕集器等。慣用放射性核素有58Co、60Co、63Ni、85Kr氪、137Cs、147Pm鉅、204Tl鉈等。射線穿透能力比一樣能量粒子約強(qiáng)100倍，能量超出70keV粒子可穿透皮膚表層。慣用放射源粒子能量大于70keV，故應(yīng)考慮外照射防護(hù)?？捎糜袡C(jī)玻璃和鋁片防護(hù)。放射性核素衰變時(shí)，常伴隨有輻射或其它形式光子。粒子穿過(guò)周圍物質(zhì)時(shí)產(chǎn)生軔致輻射（X射線），其穿透能力比粒子強(qiáng)得多。所以

24、，在使用放射源時(shí)不能忽略對(duì)射線防護(hù)和軔致輻射（X射線）防護(hù)。第53頁(yè) 放射源放射源是使用最多放射源，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療和科研等部門。使用強(qiáng)放射源輻照裝置，裝源活度多數(shù)在105-6105Ci范圍內(nèi)，也有大于106Ci輻照室；活度在3mCi -60Ci放射源主要用于各種核儀表(如料位計(jì)，核子秤、厚度計(jì)，密度計(jì)等)和工業(yè)無(wú)損探傷(攝影)，或作為測(cè)量?jī)x表刻度源和檢驗(yàn)源，或供醫(yī)療單位進(jìn)行外照射治療、間質(zhì)治療和腔內(nèi)治療用。射線貫通能力很強(qiáng)，使用放射源主要預(yù)防外照射。 第54頁(yè) 中子源中子源在地質(zhì)勘探、活化分析、輻射育種、濕度測(cè)量和科學(xué)研究等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。慣用中子源有鐳-鈹中子源、镅-鈹中子源、

25、釙-鈹中子源、钚-鈹中子源等。中子貫通能力很強(qiáng)，使用中子源時(shí)，應(yīng)著重外照射防護(hù)。對(duì)中子防護(hù)普通使用含氫較多物質(zhì)進(jìn)行防護(hù)。第55頁(yè)輻射源或活動(dòng)每年平均劑量一次5小時(shí)噴氣飛機(jī)飛行30 Sv建筑材料40 Sv宇宙射線300 Sv土壤350 Sv體內(nèi)源（K-40)400 Sv氡氣1.2 mSv一次胸部X射線攝影400-1500 Gy一次CT25 50 mGy腫瘤放射治療50 Sv核電站正常運(yùn)行0.2 Sv一些常見放射源或活動(dòng)所造成輻射劑量第56頁(yè) （二）射線裝置分類 依據(jù)射線裝置對(duì)人體健康和環(huán)境可能造成危害程度，從高到低將射線裝置分為類、類、類。按照使用用途分醫(yī)用射線裝置和非醫(yī)用射線裝置。 類為高危險(xiǎn)

26、射線裝置，事故時(shí)能夠使短時(shí)間受照射人員產(chǎn)生嚴(yán)重放射損傷，甚至死亡,或?qū)Νh(huán)境造成嚴(yán)重影響； 類為中危險(xiǎn)射線裝置，事故時(shí)能夠使受照人員產(chǎn)生較嚴(yán)重放射損傷，大劑量照射甚至造成死亡； 類為低危險(xiǎn)射線裝置，事故時(shí)普通不會(huì)造成受照人員放射損傷。 第57頁(yè)裝置類別醫(yī)用射線裝置非醫(yī)用射線裝置射線裝置能量大于100兆電子伏醫(yī)用加速器生產(chǎn)放射性同位素加速器（不含制備PET用放射性藥品加速器）能量大于100兆電子伏加速器類射線裝置放射治療用X射線、電子束加速器工業(yè)探傷加速器重離子治療加速器安全檢驗(yàn)用加速器質(zhì)子治療裝置輻照裝置用加速器制備正電子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層顯像裝置（PET）用放射性藥品加速器其它非醫(yī)用加速器其它醫(yī)用

27、加速器中子發(fā)生器X射線深部治療機(jī)工業(yè)用X射線CT機(jī)數(shù)字減影血管造影裝置X射線探傷機(jī)類射線裝置醫(yī)用X射線CT機(jī)X射線行李包檢驗(yàn)裝置放射診療用普通X射線機(jī)X射線衍射儀X射線攝影裝置獸醫(yī)用X射線機(jī)牙科X射線機(jī)乳腺X射線機(jī)放射治療模確定位機(jī)其它高于豁免水平X射線機(jī)第58頁(yè)六、射線與物質(zhì)相互作用電離輻射是由直接或間接電離粒子、或由二者混合組成任何輻射。直接電離粒子是指那些能直接引發(fā)物質(zhì)電離帶電粒子。如電子、粒子和質(zhì)子等。間接電離粒子是指能夠產(chǎn)生出直接電離粒子或引發(fā)核改變非帶電粒子。如、射線和中子等。第59頁(yè)（一）帶電粒子與物質(zhì)相互作用 1.電離、激發(fā) 電離：因?yàn)槿肷潆娮优c殼層電子間靜電庫(kù)侖作用，殼層電子

28、取得能量，假如取得電子能量足夠大，殼層電子克服原子核束縛而脫離出來(lái)，此時(shí)該原子就被分離成一個(gè)自由電子和一個(gè)正離子組成離子對(duì)。 激發(fā)：假如殼層電子所取得能量比較小，還不足以使它脫離原子核束縛而成為自由電子，而只是由能量較低軌道過(guò)渡到較高軌道上去，這個(gè)過(guò)程就是原子激發(fā)。 處于激發(fā)態(tài)原子是不穩(wěn)定，它要自發(fā)退回到原來(lái)基態(tài)，多出能量將以光子形式釋放出來(lái)。第60頁(yè) 2.軔致輻射 運(yùn)動(dòng)著帶電粒子還能夠與原子核發(fā)生非彈性碰撞。帶電粒子在原子核電場(chǎng)作用下，運(yùn)動(dòng)突然受阻，運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生大偏折，此時(shí)帶電粒子一部分動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)楹羞B續(xù)能譜射線輻射出來(lái)，這就是所謂軔致輻射。 第61頁(yè)3.彈性散射入射電子與原子核總動(dòng)能保持不

29、變。因?yàn)楹速|(zhì)量普通比電子質(zhì)量大很多，所以在彈性散射時(shí)原子核基本上是不動(dòng)，入射電子運(yùn)動(dòng)方向受到偏轉(zhuǎn)，而電子能量改變甚微。電子因質(zhì)量小散射現(xiàn)象尤其嚴(yán)重，它不但被原子核散射，對(duì)于較厚散射體，入射電子在穿過(guò)時(shí)候，將屢次散射，而取不一樣方向運(yùn)動(dòng)，甚至造成反方向散射，原子序數(shù)愈大反散射系數(shù)愈大。第62頁(yè)（二）X、射線與物質(zhì)相互作用1.光電效應(yīng)：當(dāng)一個(gè)光子和一個(gè)原子相碰撞時(shí)，將全部能量交給一個(gè)殼層電子，使它脫離原子而運(yùn)動(dòng)，光子本身則整個(gè)被吸收。光電效應(yīng)強(qiáng)烈地依賴于物質(zhì)原子序數(shù)和光子能量。當(dāng)光子能量低，物質(zhì)原子序數(shù)高時(shí)，產(chǎn)生光電效應(yīng)幾率就大。第63頁(yè)2.康普頓效應(yīng)：入射光子與原子一個(gè)軌道電子發(fā)生碰撞，將一部分

30、能量傳給了電子，自已卻改變了運(yùn)動(dòng)方向。當(dāng)光子能量在1MeV左右時(shí)，以康普頓效應(yīng)為主。第64頁(yè)3.電子對(duì)效應(yīng)：當(dāng)入射光子能量大于2個(gè)電子靜止能量（1.02 MeV）時(shí)，則它與物質(zhì)相互作用便會(huì)發(fā)生電子對(duì)效應(yīng)，即光子本身消失而產(chǎn)生一對(duì)正負(fù)電子。 正電子慢化后，最終會(huì)與物質(zhì)中大量存在自由電子相復(fù)合而轉(zhuǎn)化為各約為0.511MeV兩個(gè)光子，稱為湮沒(méi)輻射。 第65頁(yè)4.光致核反應(yīng)：當(dāng)、X射線能量較高，如高于8MV時(shí)，可發(fā)生（、n）光核反應(yīng)，產(chǎn)生中子輻射。第66頁(yè)（三）中子與物質(zhì)相互作用1.彈性散射：與原子核發(fā)生彈性碰撞，形成反沖核。靶核越輕，取得動(dòng)能越多。2.非彈性散射：與靶核作用形成復(fù)合核，釋放一個(gè)能量低

31、中子，激發(fā)態(tài)原子核釋放射線后回到基態(tài)。第67頁(yè)3.輻射俘獲：靶核吸收一個(gè)中子而處于激發(fā)態(tài)，發(fā)出射線回到基態(tài)。俘獲射線。中子活化、感生放射性：原子受中子照射由穩(wěn)定性核變?yōu)榉派湫院诉^(guò)程為中子活化。而受中子照射而產(chǎn)生放射性成為感生放射性。第68頁(yè) 第三部分輻射量及其單位第69頁(yè)照射量 照射量X是表征中等能量或射線在空氣中致電離能力物理量。其含義是：或輻射在質(zhì)量為dm空氣中釋出全部電子（正電子和負(fù)電子）被空氣阻止時(shí)，在空氣中形成一個(gè)符號(hào)離子總電荷絕對(duì)值dQ除以dm所得商即： X = dQ / dm 這里需要說(shuō)明是：照射量只適合用于、射線，且受照介質(zhì)為空氣，它不包含次級(jí)電子產(chǎn)生軔致輻射被吸收而產(chǎn)生電離。

32、另外因?yàn)榛鶞?zhǔn)測(cè)量中存在困難，它只能用于能量在10keV到3MeV范圍內(nèi)或射線。 第70頁(yè) 照射量SI單位名稱是庫(kù)倫每千克，單位符號(hào)是Ckg1。它沒(méi)有國(guó)際單位制專門名稱。 舊專用單位是倫(R)或其分?jǐn)?shù)mR、R。1R等于在1kg空氣中產(chǎn)生2.58104庫(kù)倫電荷量即 1R2.58104 Ckg1 1Ckg13.877103 R第71頁(yè) 一、吸收劑量及吸收劑量率 吸收劑量是描述輻射場(chǎng)內(nèi)受照物體接收能量，衡量物質(zhì)吸收輻射能量多少。其含義是：由射線授與某一體積元物質(zhì)平均能量d除以該體積元物質(zhì)質(zhì)量dm所得商，即 Dd / dm 吸收劑量適合用于任何電離輻射和任何介質(zhì)。它SI單位是焦耳每千克(J / kg)，

33、專門名稱是戈瑞(Gy)。1戈瑞等于1千克物質(zhì)吸收了1焦耳輻射能量即 1 Gy = 1 J / kg 還可用cGy、mGy、 Gy表示。第72頁(yè) 吸收劑量舊專用單位是拉德(rad )。1拉德表示電離輻射授與1克受照物質(zhì)平均輻射能量是100爾格(erg)，即 1 rad = 100 erg / g = 0.01 J / kg ( 1 J = 107 erg) = 0.01 Gy 1 Gy = 100 rad 第73頁(yè)吸收劑量率是單位時(shí)間內(nèi)授與單位質(zhì)量物質(zhì)電離輻射平均能量，定義為在時(shí)間間隔dt內(nèi)所吸收劑量增量dD除以dt商即 DdD / dt 吸收劑量率SI單位是戈瑞每秒(Gy / s)，舊專用單位

34、是拉德每秒（rad / s）。還可用mGy/h、 Gy/h表示。 第74頁(yè)二、比釋動(dòng)能與比釋動(dòng)能率對(duì)于非帶電粒子，它與物質(zhì)相互作用時(shí)，其能量傳遞分兩個(gè)過(guò)程：首先把其能量傳遞給與物質(zhì)相互作用中釋放出次級(jí)帶電粒子；然后次級(jí)帶電粒子經(jīng)過(guò)電離、激發(fā)，把先前取得能量授與物質(zhì)（次級(jí)帶電粒子被物質(zhì)吸收）。 這后一過(guò)程結(jié)果可用吸收劑量來(lái)度量。為了度量初始過(guò)程中非帶電粒子傳遞給次級(jí)帶電粒子能量，引進(jìn)了“比釋動(dòng)能”這個(gè)輻射量。第75頁(yè) 比釋動(dòng)能K指非電離粒子（如X、射線或中子）在單位質(zhì)量物質(zhì)中傳遞給帶電粒子動(dòng)能，定義為：在質(zhì)量為dm某一物質(zhì)內(nèi)，由不帶粒子釋放出來(lái)全部帶電電離粒子初始動(dòng)能總和dEtr除以dm而得商即

35、 KdEtr / dm 比釋動(dòng)能含有和吸收劑量相同量綱，故它在SI單位中專門名稱也是戈瑞(Gy)。第76頁(yè)比釋動(dòng)能率比釋動(dòng)能率定義為：在dt時(shí)間內(nèi)比釋動(dòng)能增量dK除以dt。其SI單位為戈瑞每秒，以Gys-1表示。 （Gyh-1, mGyh-1, cGymin-1）第77頁(yè) 三、當(dāng)量劑量 已知低劑量照射引發(fā)隨機(jī)效應(yīng)概率不但依賴于吸收劑量，而且還依賴產(chǎn)生這種劑量輻射種類和能量。所以引進(jìn)當(dāng)量劑量概念： HT,R = DT,R WR 式中，DT,R 為輻射R在組織或器官T內(nèi)產(chǎn)生平均吸收劑量，WR是輻射R輻射權(quán)重因子。 當(dāng)量劑量單位為焦耳每千克(Jkg1 )，專門名稱為希沃特(Sv)。還可用mSv、 Sv。 第78頁(yè) 輻射權(quán)重因子（ICRP最新數(shù)據(jù)有所改變） 射線種類與能量范圍 輻射權(quán)重因子WR 光子全部能量 1 電子及介子全部能量 1 中子能量 10kev 5 10kev100kev 10 100kev 2MeV 20 2MeV 20MeV 10 20MeV 5 質(zhì)子不是反沖質(zhì)子能量2MeV 5 粒子裂變碎片重核 20第79頁(yè)四、劑量當(dāng)量 劑量當(dāng)量H定義為：在要研究組織中，某點(diǎn)處吸收劑量D與品質(zhì)因數(shù)Q和其它一切修正因數(shù)N乘積。即： H=DQN 式中，D-該點(diǎn)處吸收劑量； Q-輻射品質(zhì)因數(shù)；