電離輻射領(lǐng)域中常用的量和單位

電離輻射領(lǐng)域中常用的量和單位第一頁，共六十頁，2022年，8月28日2第一節(jié)輻射場的量和單位一、

輻射場類型

二、粒子注量

1．

粒子注量

2．

粒子注量率三、譜分布四、能量注量

1．能量注量

2．能量注量率

3．能量注量與粒子注量的關(guān)系

第二頁，共六十頁，2022年，8月28日3一、輻射場的類型

1、天然本底輻射場2、放射源

3、輻射裝置X射線裝置粒子加速器核反應(yīng)堆第三頁，共六十頁，2022年，8月28日4二、粒子注量

第一節(jié)輻射場的量和單位第四頁，共六十頁，2022年，8月28日51.粒子注量（particlefluence）ICRU定義：輻射場中某一點(diǎn)的注量，是進(jìn)入以該點(diǎn)為球心，截面積為da的小球體內(nèi)的粒子數(shù)dN除以da的商，即式中：dN進(jìn)入小球體的粒子數(shù)。

da小球體截面積，單位m2。粒子注量，單位m-2。粒子沒有方向性。第一節(jié)輻射場的量和單位第五頁，共六十頁，2022年，8月28日62.粒子注量率（particlefluencerate）式中：d

單位時間粒子注量的增量。粒子注量率，單位m-2s-1。

第一節(jié)輻射場的量和單位第六頁，共六十頁，2022年，8月28日7三、譜分布粒子注量：能量注量：第一節(jié)輻射場的量和單位第七頁，共六十頁，2022年，8月28日積分分布：

積分分布表示能量在０－Ｅ之間粒子組成的那部分粒子注量第八頁，共六十頁，2022年，8月28日微分分布是積分分布對能量Ｅ的導(dǎo)數(shù)第九頁，共六十頁，2022年，8月28日

積分分布與粒子注量有相同的單位：ｍ－２

粒子注量的微分分布的單位是ｍ－２ｊ－１．

輻射場的粒子注量可以表示為粒子注量的微分分布在０－Ｅｍａｘ范圍內(nèi)對所有粒子積分第十頁，共六十頁，2022年，8月28日11四、能量注量1.能量注量（energyfluence)

進(jìn)入單位截面積的球體內(nèi)的所有粒子能量之和（不包括靜止能量）式中：dEf1粒子能量之和，單位J。

能量注量，單位J/m2。

第一節(jié)輻射場的量和單位第十一頁，共六十頁，2022年，8月28日122.能量注量率（energyfluencerate）式中：d

單位時間能量注量的增量。能量注量率，單位Jm-2s-1。第一節(jié)輻射場的量和單位第十二頁，共六十頁，2022年，8月28日133.能量注量與粒子注量的關(guān)系：第一節(jié)輻射場的量和單位第十三頁，共六十頁，2022年，8月28日14第二節(jié)相互作用系數(shù)一、質(zhì)量衰減系數(shù)、質(zhì)能轉(zhuǎn)移系數(shù)及質(zhì)能吸收系數(shù)（一）、X、γ射線與物質(zhì)的相互作用的主要過程和其他過程

（二)質(zhì)量衰減系數(shù)、質(zhì)能轉(zhuǎn)移系數(shù)及質(zhì)能吸收系數(shù)第十四頁，共六十頁，2022年，8月28日15一、概述第二節(jié)X、γ射線與物質(zhì)的相互作用第十五頁，共六十頁，2022年，8月28日16第二節(jié)X、γ射線與物質(zhì)的相互作用第十六頁，共六十頁，2022年，8月28日17(一）、X、γ射線與物質(zhì)的相互作用的主要過程和其他過程1.光電效應(yīng)光電子動能：Ee＝h－Bi（i＝K，L，M…）第二節(jié)X、γ射線與物質(zhì)的相互作用第十七頁，共六十頁，2022年，8月28日18原子的光電效應(yīng)截面：單位：cm2式中：K－常數(shù)

Z－物質(zhì)的原子序數(shù) 光電效應(yīng)的幾率與原子序數(shù)Z4成正比；光電效應(yīng)的幾率與光子能量h3成反比；低能光子與高原子序數(shù)物質(zhì)作用，光電效應(yīng)占優(yōu)勢；光電效應(yīng)主要發(fā)生在K層及L層電子。第I階段：第二節(jié)X、γ射線與物質(zhì)的相互作用（每個原子）第十八頁，共六十頁，2022年，8月28日192.康普頓效應(yīng)第二節(jié)X、γ射線與物質(zhì)的相互作用第十九頁，共六十頁，2022年，8月28日20第二節(jié)X、γ射線與物質(zhì)的相互作用第二十頁，共六十頁，2022年，8月28日21第二節(jié)X、γ射線與物質(zhì)的相互作用第二十一頁，共六十頁，2022年，8月28日223.電子對效應(yīng)原子核場：能量大于1.02MeV，發(fā)生幾率大；電子場：能量大于2.04MeV，發(fā)生幾率很小。第二節(jié)X、γ射線與物質(zhì)的相互作用第二十二頁，共六十頁，2022年，8月28日23X、γ射線與物質(zhì)的相互作用的其他過程1.相干散射光子作為電磁波具有波粒二象性；干涉現(xiàn)象的條件：相干光源勞厄（Laue）發(fā)現(xiàn)X射線的相干散射現(xiàn)象，在0.0005~0.2MeV，相干散射主要是瑞利散射。瑞利散射（Rayleigh），與束縛得很牢固的電子的彈性散射，束縛電子吸收光子躍遷，隨后又發(fā)出一個能量相同的散射光子。第二節(jié)X、γ射線與物質(zhì)的相互作用截面與Z2成正比，并隨能量增大而急劇減小；低能時不可忽略，小角度散射。第二十三頁，共六十頁，2022年，8月28日242.光核反應(yīng)光核反應(yīng)：光子與原子核發(fā)生反應(yīng)，有閾能。常見的光核反應(yīng)：（γ，n）、（γ，p）、（γ，2n）及（γ，pn）等典型的光核反應(yīng)閾能（MeV）第二節(jié)X、γ射線與物質(zhì)的相互作用第二十四頁，共六十頁，2022年，8月28日25四、質(zhì)量衰減系數(shù)、質(zhì)能轉(zhuǎn)移系數(shù)

及質(zhì)能吸收系數(shù)1.質(zhì)量衰減系數(shù)/

光子在物質(zhì)中穿行單位距離時，平均發(fā)生總的相互作用的幾率。式中：－線衰減系數(shù)，cm-1；－光電線衰減系數(shù)；e－總康普頓線衰減系數(shù)；coh

－相干散射線衰減系數(shù)；－電子對線衰減系數(shù)；質(zhì)量衰減系數(shù)/：線衰減系數(shù)：第二節(jié)X、γ射線與物質(zhì)的相互作用單位：cm-1第二十五頁，共六十頁，2022年，8月28日262.質(zhì)能轉(zhuǎn)移系數(shù)tr/

線能量轉(zhuǎn)移系數(shù)tr：

穿行單位距離，光子轉(zhuǎn)移為帶電粒子的動能占總能量的份額。質(zhì)能轉(zhuǎn)移系數(shù)tr/：

第三節(jié)X、γ射線與物質(zhì)的相互作用穿行過單位質(zhì)量厚度，射線把能量轉(zhuǎn)移給電子的份額第二十六頁，共六十頁，2022年，8月28日273.質(zhì)能吸收系數(shù)en/

光子轉(zhuǎn)移給帶電粒子的能量有一部分會由于韌致輻射損失掉。質(zhì)能吸收系數(shù)en/：

式中：g－次級電子由于韌致輻射而損失的能量的份額第三節(jié)X、γ射線與物質(zhì)的相互作用第二十七頁，共六十頁，2022年，8月28日28二、帶電粒子與物質(zhì)的相互作用一、帶電粒子的種類和物理性質(zhì)二、帶電粒子與物質(zhì)相互作用的主要過程三、帶電粒子在物質(zhì)中的射程四、比電離第二十八頁，共六十頁，2022年，8月28日29一、帶電粒子的種類和物理性質(zhì)

帶電粒子種類：帶電粒子電子：核外電子β射線：原子核發(fā)出的高速電子質(zhì)子α粒子第二節(jié)帶電粒子與物質(zhì)的相互作用第二十九頁，共六十頁，2022年，8月28日30二、帶電粒子與物質(zhì)相互作用的主要過程主要過程電離和激發(fā)韌致輻射核反應(yīng)化學(xué)變化

第二節(jié)帶電粒子與物質(zhì)的相互作用第三十頁，共六十頁，2022年，8月28日311.電離、激發(fā)和碰撞阻止本領(lǐng)帶電粒子軌道電子庫侖相互作用電離激發(fā)第二節(jié)帶電粒子與物質(zhì)的相互作用第三十一頁，共六十頁，2022年，8月28日32碰撞阻止本領(lǐng)線碰撞阻止本領(lǐng)：帶電粒子在介質(zhì)中每單位路徑長度上電離損失的平均能量。

質(zhì)量碰撞阻止本領(lǐng)：線碰撞阻止本領(lǐng)除以密度，消除密度的影響。第二節(jié)帶電粒子與物質(zhì)的相互作用第三十二頁，共六十頁，2022年，8月28日33分析：（1）電離損失與重帶電粒子的電荷z2成正比；

庫侖作用力（2）電離損失與重帶電粒子的能量(速度)成反比；

作用時間（3）電離損失與物質(zhì)的電子密度成正比；作用概率第二節(jié)帶電粒子與物質(zhì)的相互作用第三十三頁，共六十頁，2022年，8月28日342.韌致輻射和輻射阻止本領(lǐng)韌致輻射：帶電粒子在原子核庫侖場中被減速或加速，其部分或全部動能，轉(zhuǎn)變?yōu)檫B續(xù)譜的電磁輻射。其能量損失稱為輻射損失。第二節(jié)帶電粒子與物質(zhì)的相互作用第三十四頁，共六十頁，2022年，8月28日35第二節(jié)帶電粒子與物質(zhì)的相互作用第三十五頁，共六十頁，2022年，8月28日363.總質(zhì)量阻止本領(lǐng)（1）E<10MeV，主要是電離損失和輻射損失：（2）重帶電粒子，輻射損失可以忽略第二節(jié)帶電粒子與物質(zhì)的相互作用第三十六頁，共六十頁，2022年，8月28日37（3）電子的電離損失與輻射損失比例式中：Z－物質(zhì)原子序數(shù)；

E－電子能量第二節(jié)帶電粒子與物質(zhì)的相互作用第三十七頁，共六十頁，2022年，8月28日38第三節(jié)輻射劑量學(xué)中使用的量和單位一、吸收劑量

二、比釋動能三、照射量四、吸收劑量、比釋動能和照射量的區(qū)別第三十八頁，共六十頁，2022年，8月28日39一、

吸收劑量1．

授予能2．

吸收劑量3．

吸收劑量率第三節(jié)輻射劑量學(xué)中使用的量和單位第三十九頁，共六十頁，2022年，8月28日40劑量：醫(yī)學(xué)專用術(shù)語，指藥物治療時需要掌握的用藥量?！皠┝空亲鳛閷⑽锢頊y量和輻射生物效應(yīng)聯(lián)系起來的一 個物理量而被引入的。

能量沉積是一個隨機(jī)的過程單位：J平均授予能：1.授予能第三節(jié)輻射劑量學(xué)中使用的量和單位第四十頁，共六十頁，2022年，8月28日412.吸收劑量（absorbeddose）電離輻射授予某一體積元中物質(zhì)的平均能量除以該體積元中物質(zhì)的質(zhì)量的商定義：SI單位：戈瑞，1Gy＝1J/kg；歷史上曾使用過的單位：拉德，1rad＝0.01Gy第三節(jié)輻射劑量學(xué)中使用的量和單位針對“點(diǎn)”的概念；對所有射線適用；適用于所有介質(zhì)。第四十一頁，共六十頁，2022年，8月28日423.吸收劑量率SI單位：戈瑞/秒，Gy/s某一時間間隔內(nèi)吸收劑量的增量除以該時間間隔的商。第三節(jié)輻射劑量學(xué)中使用的量和單位

定義：第四十二頁，共六十頁，2022年，8月28日43二、比釋動能間接電離粒子的能量沉積過程：間接帶電粒子帶電粒子帶電粒子物質(zhì)（比釋動能）（吸收劑量）1.簡介第三節(jié)輻射劑量學(xué)中使用的量和單位第四十三頁，共六十頁，2022年，8月28日442.比釋動能（Kerma，kineticenergyreleased

inmaterial）定義：間接帶電粒子在體積元內(nèi)產(chǎn)生的所有帶電粒子的初始動能的和除以物質(zhì)質(zhì)量的商。SI單位：戈瑞，Gy第五節(jié)輻射劑量學(xué)中使用的量和單位第四十四頁，共六十頁，2022年，8月28日453.比釋動能率定義：某一時間間隔內(nèi)比釋動能的增量除以該時間間隔的商。SI單位：戈瑞/秒，Gy/s第三節(jié)輻射劑量學(xué)中使用的量和單位第四十五頁，共六十頁，2022年，8月28日464.比釋動能與注量的關(guān)系單能：連續(xù)譜：比釋動能因子：用于計算第三節(jié)輻射劑量學(xué)中使用的量和單位第四十六頁，共六十頁，2022年，8月28日475.比釋動能與吸收劑量的關(guān)系帶電粒子平衡：第三節(jié)輻射劑量學(xué)中使用的量和單位總能量平衡譜分布平衡每有一個帶電粒子從所考慮體積出來，就有一個相同類型、相同能量的帶電粒子從外面進(jìn)入，要求一一對應(yīng)。第四十七頁，共六十頁，2022年，8月28日48帶電粒子平衡的條件：（1）離介質(zhì)邊界有一定距離，dRmax；（2）均勻照射條件；（3）介質(zhì)均勻條件：介質(zhì)對次級帶電粒子的阻止本領(lǐng)，對初級輻射的質(zhì)能吸收系數(shù)不變。帶電粒子平衡不成立：（1）輻射源附近；（2）兩種物質(zhì)的界面；（3）高能輻射。第三節(jié)輻射劑量學(xué)中使用的量和單位第四十八頁，共六十頁，2022年，8月28日49比釋動能與吸收劑量的關(guān)系：條件：帶電粒子平衡其中：對低能帶電粒子，韌致輻射可以忽略時，則D＝K第三節(jié)輻射劑量學(xué)中使用的量和單位一般在10-3~10-2之間第四十九頁，共六十頁，2022年，8月28日50比釋動能與吸收劑量在物質(zhì)中的變化：第三節(jié)輻射劑量學(xué)中使用的量和單位第五十頁，共六十頁，2022年，8月28日516.比釋動能和吸收劑量概念的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)對生物組織中吸收劑量的間接測量目的：γ射線：中子：注意譜的問題，此外還需要進(jìn)行組織厚度的劑量修正第五節(jié)輻射劑量學(xué)中使用的量和單位第五十一頁，共六十頁，2022年，8月28日52三.照射量1.照射量定義：X、γ射線，在空氣中，單位體積元內(nèi)產(chǎn)生的全部電子均被阻留在空氣中時，形成的總電荷除以該體積元空氣質(zhì)量。式中：dQ－在一個體積元的空氣中，產(chǎn)生的一種符號的離子總電荷的絕對值；dm－體積元內(nèi)空氣的質(zhì)量。第五節(jié)輻射劑量學(xué)中使用的量和單位照射量SI單位：C/kg庫倫/千克第五十二頁，共六十頁，2022年，8月28日53另一個定義式X、γ射線；空氣，有些文獻(xiàn)提到介質(zhì)的照射量時，是指在介質(zhì)中放置少量空氣后測得的照射量值。不包括次級電子韌致輻射被吸收后產(chǎn)生的電離（>3MeV時，才予以考慮）特點(diǎn)：第五十三頁，共六十頁，2022年，8月28日54照射量單位（歷史上使用的單位）

倫琴：在1倫琴X射線照射下，0.001293克空氣（標(biāo)準(zhǔn)狀況下，1立方厘米空氣的質(zhì)