放射性基礎(chǔ)知識

關(guān)于放射性基礎(chǔ)知識第1頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四

第一部分核與輻射技術(shù)應(yīng)用概況第2頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四應(yīng)用范圍廣泛，遍及國民經(jīng)濟(jì)各部門。核電站、醫(yī)療衛(wèi)生、工業(yè)探傷、油田測井、地質(zhì)勘探、輻照加工、計量儀表(核子秤、料位計、密度計、水分計等)、輻照育種、同位素示蹤、教育科研等。第3頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四

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的應(yīng)用方式，一般用于衛(wèi)生滅菌、農(nóng)產(chǎn)品保鮮、輻射育種、高分子化合物的接枝交聯(lián)和改性等。鈷-60是這類應(yīng)用最常使用的核素。裝源活度從數(shù)1萬居里~百萬居里以上。

工業(yè)輻照加速器。（2）無損探傷又稱為工業(yè)探傷。

常用的放射源多使用銥-192、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，共89頁，2023年，2月20日，星期四（3）放射性儀表

包括核子秤，厚度計，料位計，濕密度計等。放射性計量儀表種類繁多，使用的核素主要有鈷-60、銫-137、鍶-90等。（4）油田測井在石油勘探、開采中，用射線測量地質(zhì)參數(shù)，探明原油儲量。镅-鈹中子源是油田測井中最常使用的放射源之一。

中子源在地質(zhì)勘探和活化分析方面應(yīng)用廣泛。第5頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四（5）安全檢測第6頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四（6）放射診斷與治療

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、回旋X刀γ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，共89頁，2023年，2月20日，星期四伽瑪輻照裝置

濕式貯源輻照裝置全景圖第8頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四固定核子測量－－料位計第9頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四密度測量儀（核子秤）傳送帶稱重儀器Beltweighinggauge第10頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四固定核子測量－－厚度測量儀第11頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四鉆井測量第12頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四

同位素示蹤第13頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四源從容器中發(fā)射出來采用遙控設(shè)備源在曝光期間無屏蔽可手動或自動操作伽瑪探傷裝置（發(fā)射型伽馬探傷）第14頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四特殊應(yīng)用：陸上管道、海底管道采用外部輻射源提供走/停的信息外部控制源一般采用137Cs。管道爬行探傷裝置第15頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四Transfercathetersarelockedintoplaceduringtreatment-greenlightindicatesthecathetersthatareinuse

近距離放射治療裝置Varian第16頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四介入放射學(xué)透視設(shè)備

第17頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四

CT第18頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四

醫(yī)用直線加速器

LinearAcceleratorModernacceleratorshaveanumberoftreatmentoptions.e.g.X-raysorelectrons(dualmode)2X-rayenergies5ormoreelectronenergies第19頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四伽瑪?shù)?/p>

GammaKnifeTheGammaKnife:-Patientpositioningcollimatorusesnumeroushighactivity60Cosourcespositionedinadevicesothattheradiationbeamsconvergeatthespecifiedpointoftreatment.isusedtotreatheadtumors第20頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四SPECT

第21頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四PET-CT第22頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四二、核電站與其他核設(shè)施世界核協(xié)會2014年數(shù)據(jù)第23頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四來自IAEAPRIS（動力堆信息系統(tǒng)）的數(shù)據(jù)（2013年），中國2.1%第24頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四山東核電規(guī)劃

山東擬在膠東半島120公里海岸線建設(shè)核電群：煙臺海陽核電站（在建）威海榮成石島灣核電站（在建）威海乳山核電站

第25頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四

海陽核電站：電規(guī)劃建設(shè)6臺百萬千瓦壓水堆機(jī)組，留有2臺擴(kuò)建余地，6臺機(jī)組總投資約1200—1300億元，于2009年9月開工。一期工程兩臺單機(jī)125萬千瓦機(jī)組預(yù)計2016年投產(chǎn)。3、4號機(jī)組項目申請報告于2014年3月31日上報國家發(fā)展改革委，5、6號機(jī)組計劃在3、4號機(jī)組開工后梯次建設(shè)。榮成石島灣核電站：2012年12月低調(diào)開工建設(shè)，1臺20萬千瓦的機(jī)組計劃于2017年底建成投產(chǎn)。

乳山核電站：是我省第三個最有可能上馬的核電項目，但目前尚未有實質(zhì)性的進(jìn)展，最新的消息是“乳山核電站還在進(jìn)一步籌劃”。第26頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四

原子彈爆炸

三、核武器原子彈氫彈

第27頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四

沖擊波：使樓房等建筑物瞬間倒塌或物體崩射，造成大量人員傷亡。熱輻射：是指核武器爆炸后產(chǎn)生的一個溫度高達(dá)幾千萬攝氏度的熱球。熱球產(chǎn)生的熱輻射足以點燃各種物質(zhì)，發(fā)出的強(qiáng)光使人暫時或永久失明。核輻射：第二次世界大戰(zhàn)末期，美國在日本廣島和長崎投下的兩顆原子彈造成30余萬人員傷亡中，其中有１／３是由輻射損傷造成第28頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四第二部分

放射性基礎(chǔ)知識第29頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四一、放射性核素是指不穩(wěn)定的原子核，能自發(fā)地放出射線（如α射線、β射線等），通過衰變形成穩(wěn)定的核素。衰變時放出的能量稱為衰變能。衰變到原始數(shù)目一半所需要的時間稱為半衰期，其范圍很廣，分布在1015a~10-12s之間。目前已發(fā)現(xiàn)的放射性核素近2500種。分類：分為天然的和人工的2種，其中天然的有60多種，絕大多數(shù)為人工放射性核素。第30頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四

原子核自發(fā)地放射出射線轉(zhuǎn)變成另一種核素的過程叫做衰變。在衰變中電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)都是守恒的。如：

母體與子體：如果某一放射性核素A通過衰變產(chǎn)生B，則稱A為B的母體,B為A的子體。衰變后的子核有的穩(wěn)定，有的不穩(wěn)定而繼續(xù)進(jìn)行衰變。常見的衰變類型為α衰變、β衰變、γ衰變。二、放射性核素的衰變類型……23492U23090Th22688Ra22286Rn……23892U

23490Th釷＋42He第31頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四（一）α衰變原子核自發(fā)地放射出α粒子而發(fā)生的轉(zhuǎn)變，叫做α衰變。子核、母核：在α衰變中，衰變后的剩余核（子核）與衰變前的原子核（母核）相比，電荷數(shù)少2，質(zhì)量數(shù)減4。如果用X代表母體核素，Y代表子體核素，則α衰變可以用下式表示：

第32頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四第33頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四

（二）β衰變

原子核自發(fā)地放射出電子或正電子或俘獲一個軌道電子而發(fā)生的轉(zhuǎn)變，統(tǒng)稱為β衰變。放射出負(fù)電子的成為β-衰變；放射出正電子的稱為β+衰變；俘獲軌道電子的稱為軌道電子俘獲（EC）。β衰變的三種類型可分別用下式表示：

第34頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四無論哪種形式的β衰變，子核與母核的質(zhì)量數(shù)相同，只是電荷數(shù)相差1。β-衰變后原子核中的一個中子變成了質(zhì)子。β+衰變和軌道電子俘獲后原子核的一個質(zhì)子變成了中子。有些β衰變的放射性核素只放射β粒子，而沒有伴隨γ射線，如14C、32P等。許多β衰變的放射性核素放射β粒子時往往伴有γ射線，如60Co。某些放射性核素衰變時放出2組或2組以上能量的β粒子。第35頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四處于激發(fā)態(tài)的原子核（高能態(tài)）向基態(tài)（低能態(tài)）躍遷時，其能量以光子的方式釋放出來，發(fā)射出射線。它是一種高能量的電磁波，波長較短。核素的γ衰變往往是與α衰變、

β衰變一起發(fā)生的。

（三）γ衰變

第36頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四

三、放射性衰變規(guī)律衰變定律母體原子核的數(shù)目隨時間呈指數(shù)規(guī)律減少

N=N0e-λt

式中：N0是當(dāng)t=0時刻放射核素母體的原子核數(shù)目。母體總核數(shù)N的值隨時間t的增加按指數(shù)規(guī)律衰減；λ為一比例常數(shù)，稱為衰變常數(shù)。

第37頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四衰變常數(shù)λ定義：特定能態(tài)的放射性核素在dt時間內(nèi)發(fā)生自發(fā)核躍遷的概率除以dt。物理意義：表示在放射性核素衰變過程中，每個原子核在單位時間內(nèi)發(fā)生衰變的概率。每一種放射性核素都有其固定的衰變常量，λ值越大，表示放射性核素衰變的快。第38頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四半衰期T?定義：放射性母體原子核數(shù)目衰減至原來數(shù)目的一半所需要的時間。物理意義：表示核衰變快慢的物理量。各種放射性核素都有一定的半衰期，如碘-131的半衰期是8天，銫-137是30年，鈷-60的半衰期是5.26年，銥-192的半衰期是74.3天，硒-75的半衰期是118天碳-14是5730年，钚-239是24000年，鈾-238是4470000000年，等等。T?與λ的換算關(guān)系：

T?=(ln2)/λ=0.693/λ

λ=0.693／T?第39頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四四、放射性活度定義：在給定的時刻，處于特定能態(tài)的一定量的某種放射性核素的活度Ａ，是在時間間隔dt內(nèi)，該核素發(fā)生自發(fā)核躍遷數(shù)的期望值dN除以dt所得的商（一定量的放射性核素，在單位時間內(nèi)發(fā)生衰變的次數(shù)）：

A=dN/dt

單位：放射性活度的SI單位是“秒－1”（S－1），專門名稱是貝可勒爾（Becquere），簡稱貝可（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（S－1）

第40頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四

放射性活度舊的專用單位是居里（Ci），它表示放射性核素在1秒鐘發(fā)生3.7×1010次核衰變即：

1居里（Ci）＝3.7×1010秒－1（S－1）活度常用kBq(k＝103）、MBq（M＝106）、GBq（G＝109）、TBq（T＝1012）、PBq（P＝1015）和mCi（毫居里）、Ci（微居里)等由詞頭和貝可或居里構(gòu)成的十進(jìn)位數(shù)或分?jǐn)?shù)單位表示。它們之間的關(guān)系：

1Ci＝3.7×1010Bq=37GBq1Ci=103mCi=106Ci

第41頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四

放射性活度計算

放射性活度A隨時間ｔ按指數(shù)規(guī)律衰減。設(shè)放射性核素ｔ時刻的活度A則

A=A0e－(0.693/T1/2)t

式中：

A0—t=0時的活度;T1/2—

半衰期，即活度減少一半時所需要的時間（計算時應(yīng)與t的單位統(tǒng)一）。

第42頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四五、輻射來源輻射包括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），故廣義的輻射源應(yīng)包括電離輻射源和非電離輻射源。一般輻射源指可以通過發(fā)射電離輻射或釋放放射性物質(zhì)而引起輻射照射的一切物質(zhì)或?qū)嶓w。例如，鈷-60是發(fā)射β射線和γ射線的輻射源，醫(yī)用加速器是放射治療實踐中的輻射源，核電廠是核動力發(fā)電實踐中的輻射源。核技術(shù)利用領(lǐng)域中的輻射源：放射性同位素（放射源）及射線裝置。輻射源主要產(chǎn)生的射線：α、β、γ、X、中子等。第43頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四（一）放射源分類

1.按來源：分為天然和人工兩大類。

2.以潛在危害程度：Ⅰ類、Ⅱ類、Ⅲ類、Ⅳ類、Ⅴ類。

3.按密封狀況：密封源和非密封源。

4.按射線種類：α放射源、β放射源、γ放射源及中子源。

六、放射源與射線裝置分類第44頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四

1.按照來源分類

（1）天然輻射源天然存在的輻射源稱為天然輻射源。天然輻射源主要來自宇宙射線、宇生放射性核素和原生放射性核素。宇宙射線

來自太陽和星際空間，主要由中子、質(zhì)子、電子和各種介子等高速粒子組成。具有較強(qiáng)的貫穿能力，對人體造成外照射。強(qiáng)度隨海拔高度的增加呈指數(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、氮等多種元素的原子核相互作用后產(chǎn)生的放射性核素。約20種，其中3H、14C、7Be和22Na的貢獻(xiàn)較大。原生放射性核素自有地球以來就存在于地殼內(nèi)的放射性核素。分為兩類：①有衰變系列的核素：鈾系、錒鈾系、釷系。②無衰變系列的長壽命核素：40K、87Rb。第45頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四（2）人工輻射源人工輻射源是用人工方法產(chǎn)生的輻射源。人工輻射源主要有核設(shè)施、核技術(shù)應(yīng)用的輻射源和核試驗落下灰等。核設(shè)施指核動力廠和其他反應(yīng)堆（研究堆、實驗堆、臨界裝置等）；核燃料循環(huán)設(shè)施（包括核燃料生產(chǎn)、加工、儲存和后處理設(shè)施等）；放射性廢物的處理和處置設(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)域中的使用。第46頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四2.放射源以潛在危害程度分類

分類原則

參照國際原子能機(jī)構(gòu)的有關(guān)規(guī)定，按照放射源對人體健康和環(huán)境的潛在危害程度，從高到低將放射源分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ類，V類源的下限活度值為該種核素的豁免活度。Ⅰ類放射源為極高危險源。沒有防護(hù)情況下，接觸這類源幾分鐘到1小時就可致人死亡;Ⅱ類放射源為高危險源。沒有防護(hù)情況下，接觸這類源幾小時至幾天可致人死亡;第47頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四Ⅲ類放射源為危險源。沒有防護(hù)情況下，接觸這類源幾小時就可對人造成永久性損傷，接觸幾天至幾周也可致人死亡;Ⅳ類放射源為低危險源?；静粫θ嗽斐捎谰眯該p傷，但對長時間、近距離接觸這些放射源的人可能造成可恢復(fù)的臨時性損傷;Ⅴ類放射源為極低危險源。不會對人造成永久性損傷。放射源分類表

常用不同核素的64種放射源按下列表進(jìn)行分類（舉例）:第48頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四放射源分類表

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-241≥6×1013≥6×1011≥6×1010≥6×108≥1×104Am-241/Be≥6×1013≥6×1011≥6×1010≥6×108≥1×104Au-198≥2×1014≥2×1012≥2×1011≥2×109≥1×106Ba-133≥2×1014≥2×1012≥2×1011≥2×109≥1×106C-14≥5×1016≥5×1014≥5×1013≥5×1011≥1×107Cd-109≥2×1016≥2×1014≥2×1013≥2×1011≥1×106Ce-141≥1×1015≥1×1013≥1×1012≥1×1010≥1×107Ce-144≥9×1014≥9×1012≥9×1011≥9×109≥1×105Cf-252≥2×1013≥2×1011≥2×1010≥2×108≥1×104Cl-36≥2×1016≥2×1014≥2×1013≥2×1011≥1×106Cm-242≥4×1013≥4×1011≥4×1010≥4×108≥1×105Cm-244≥5×1013≥5×1011≥5×1010≥5×108≥1×104Co-57≥7×1014≥7×1012≥7×1011≥7×109≥1×106Co-60≥3×1013≥3×1011≥3×1010≥3×108≥1×105Cr-51≥2×1015≥2×1013≥2×1012≥2×1010≥1×107Cs-134≥4×1013≥4×1011≥4×1010≥4×108≥1×104Cs-137≥1×1014≥1×1012≥1×1011≥1×109≥1×104Eu-152≥6×1013≥6×1011≥6×1010≥6×108≥1×106Eu-154≥6×1013≥6×1011≥6×1010≥6×108≥1×106Fe-55≥8×1017≥8×1015≥8×1014≥8×1012≥1×106Gd-153≥1×1015≥1×1013≥1×1012≥1×1010≥1×107Ge-68≥7×1014≥7×1012≥7×1011≥7×109≥1×105H-3≥2×1018≥2×1016≥2×1015≥2×1013≥1×109Hg-203≥3×1014≥3×1012≥3×1011≥3×109≥1×105I-125≥2×1014≥2×1012≥2×1011≥2×109≥1×106I-131≥2×1014≥2×1012≥2×1011≥2×109≥1×106Ir-192≥8×1013≥8×1011≥8×1010≥8×108≥1×104Kr-85≥3×1016≥3×1014≥3×1013≥3×1011≥1×104Mo-99≥3×1014≥3×1012≥3×1011≥3×109≥1×106Nb-95≥9×1013≥9×1011≥9×1010≥9×108≥1×106Ni-63≥6×1016≥6×1014≥6×1013≥6×1011≥1×108Np-237(Pa-233)≥7×1013≥7×1011≥7×1010≥7×108≥1×103P-32≥1×1016≥1×1014≥1×1013≥1×1011≥1×105Pd-103≥9×1016≥9×1014≥9×1013≥9×1011≥1×108Pm-147≥4×1016≥4×1014≥4×1013≥4×1011≥1×107Po-210≥6×1013≥6×1011≥6×1010≥6×108≥1×104Pu-238≥6×1013≥6×1011≥6×1010≥6×108≥1×104Pu-239/Be≥6×1013≥6×1011≥6×1010≥6×108≥1×104Pu-239≥6×1013≥6×1011≥6×1010≥6×108≥1×104Pu-240≥6×1013≥6×1011≥6×1010≥6×108≥1×103Pu-242≥7×1013≥7×1011≥7×1010≥7×108≥1×104Ra-226≥4×1013≥4×1011≥4×1010≥4×108≥1×104Re-188≥1×1015≥1×1013≥1×1012≥1×1010≥1×105第49頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四非密封源分類上述放射源分類原則對非密封源適用。非密封源工作場所按放射性核素日等效最大操作量分為甲、乙、丙三級，具體分級標(biāo)準(zhǔn)見《電離輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)》（GB18871-2002）。甲級非密封源工作場所的安全管理參照Ⅰ類放射源。乙級和丙級非密封源工作場所的安全管理參照Ⅱ、Ⅲ類放射源。

第50頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四

密封源：是密封在包殼里的或緊密的固結(jié)在覆蓋層里并呈固體形態(tài)的放射性物質(zhì)。密封源的包殼或覆蓋層應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度，使源在設(shè)計使用條件和磨損條件下，以及在預(yù)計的事件條件下，均能保持密封性能，不會有放射性物質(zhì)泄露出來。非密封源：這種放射源通常沒有被容器密封起來，多以液態(tài)、氣態(tài)、粉末狀存在。使用這種放射源的工作場所稱為非密封源工作場所。

3.按密封狀況分類第51頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四

α放射源主要用于煙霧報警器、靜電消除器和放射性避雷器等的離子發(fā)生器。常用的α放射性核素有210Po、238Pu、239Pu、241Am、235U、238U等。常用的α放射源，活度一般較低（104~3.7×109Bq），而且α粒子的能量一般低于7MeV,在空氣中的射程小于6cm，穿不透皮膚表面的角質(zhì)層，一張紙即可屏蔽，故沒有外照射危險。但是絕大多數(shù)α核素屬于極毒或高毒核素，即使攝入體內(nèi)的量很少，也會造成嚴(yán)重的內(nèi)照射。因此，使用α放射源必須特別注意保護(hù)源的密封性能。4.按射線種類分類第52頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四

β放射源：主要用作放射性測厚儀、皮膚科敷貼器和氣象色譜儀的電子捕集器等。常用的放射性核素有58Co、60Co、63Ni、85Kr氪、137Cs、147Pm鉅、204Tl鉈等。β射線的穿透能力比同樣能量α粒子約強(qiáng)100倍，能量超過70keV的β粒子可穿透皮膚表層。常用的β放射源的β粒子能量大于70keV，故應(yīng)考慮β外照射的防護(hù)?？捎糜袡C(jī)玻璃和鋁片防護(hù)。β放射性核素衰變時，常伴隨有γ輻射或其他形式的光子。β粒子穿過周圍物質(zhì)時產(chǎn)生軔致輻射（X射線），其穿透能力比β粒子強(qiáng)得多。因此，在使用β放射源時不能忽略對γ射線的防護(hù)和軔致輻射（X射線）的防護(hù)。第53頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四

γ放射源γ放射源是使用最多的放射源，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)γ放射源的輻照裝置，裝源活度多數(shù)在105-6×105Ci范圍內(nèi)，也有大于106Ci的輻照室；活度在3mCi-60Ci的γ放射源主要用于各種核儀表(如料位計，核子秤、厚度計，密度計等)和工業(yè)無損探傷(γ照相)，或作為γ測量儀表的刻度源和檢查源，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。γ射線的貫穿能力很強(qiáng)，使用γ放射源主要防止外照射。

第54頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四

中子源中子源在地質(zhì)勘探、活化分析、輻射育種、濕度測量和科學(xué)研究等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。常用的中子源有鐳-鈹中子源、镅-鈹中子源、釙-鈹中子源、钚-鈹中子源等。中子的貫穿能力很強(qiáng)，使用中子源時，應(yīng)著重外照射防護(hù)。對中子的防護(hù)一般使用含氫較多的物質(zhì)進(jìn)行防護(hù)。第55頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四輻射源或活動每年的平均劑量一次5小時噴氣飛機(jī)飛行30μSv建筑材料40μSv宇宙射線300μSv土壤350μSv體內(nèi)源（K-40)400μSv氡氣1.2mSv一次胸部X射線照相400-1500μGy一次CT25–50mGy腫瘤放射治療50Sv核電站正常運行0.2μSv一些常見放射源或活動所造成的輻射劑量第56頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四

（二）射線裝置分類

根據(jù)射線裝置對人體健康和環(huán)境可能造成危害的程度，從高到低將射線裝置分為Ⅰ類、Ⅱ類、Ⅲ類。按照使用用途分醫(yī)用射線裝置和非醫(yī)用射線裝置。

Ⅰ類為高危險射線裝置，事故時可以使短時間受照射人員產(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；

Ⅱ類為中危險射線裝置，事故時可以使受照人員產(chǎn)生較嚴(yán)重放射損傷，大劑量照射甚至導(dǎo)致死亡；

Ⅲ類為低危險射線裝置，事故時一般不會造成受照人員的放射損傷。第57頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四裝置類別醫(yī)用射線裝置非醫(yī)用射線裝置Ⅰ射線裝置能量大于100兆電子伏的醫(yī)用加速器生產(chǎn)放射性同位素的加速器（不含制備PET用放射性藥物的加速器）能量大于100兆電子伏的加速器Ⅱ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查用加速器質(zhì)子治療裝置輻照裝置用加速器制備正電子發(fā)射計算機(jī)斷層顯像裝置（PET）用放射性藥物的加速器其它非醫(yī)用加速器其他醫(yī)用加速器中子發(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)Ⅲ類射線裝置醫(yī)用X射線CT機(jī)X射線行李包檢查裝置放射診斷用普通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)

放射治療模擬定位機(jī)

其它高于豁免水平的X射線機(jī)第58頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四六、射線與物質(zhì)的相互作用電離輻射是由直接或間接電離粒子、或由兩者混合組成的任何輻射。直接電離粒子是指那些能直接引起物質(zhì)電離的帶電粒子。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起核變化的非帶電粒子。如、射線和中子等。第59頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四（一）帶電粒子與物質(zhì)的相互作用

1.電離、激發(fā)電離：由于入射電子與殼層電子間的靜電庫侖作用，殼層電子獲得能量，如果獲得的電子能量足夠大，殼層電子克服原子核的束縛而脫離出來，此時該原子就被分離成一個自由電子和一個正離子組成的離子對。

激發(fā)：如果殼層電子所獲得的能量比較小，還不足以使它脫離原子核的束縛而成為自由電子，而只是由能量較低的軌道過渡到較高的軌道上去，這個過程就是原子的激發(fā)。

處于激發(fā)態(tài)的原子是不穩(wěn)定的，它要自發(fā)的退回到原來的基態(tài)，多余的能量將以光子形式釋放出來。第60頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四

2.軔致輻射運動著的帶電粒子還可以與原子核發(fā)生非彈性碰撞。帶電粒子在原子核的電場作用下，運動突然受阻，運動方向發(fā)生大的偏折，此時帶電粒子的一部分動能轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂羞B續(xù)能譜的射線輻射出來，這就是所謂的軔致輻射。第61頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四3.彈性散射入射電子與原子核的總動能保持不變。由于核質(zhì)量一般比電子質(zhì)量大的很多，因此在彈性散射時原子核基本上是不動的，入射電子的運動方向受到偏轉(zhuǎn)，而電子能量變化甚微。電子因質(zhì)量小散射現(xiàn)象特別嚴(yán)重，它不僅被原子核散射，對于較厚的散射體，入射電子在穿過的時候，將多次散射，而取不同的方向運動，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，共89頁，2023年，2月20日，星期四（二）X、射線與物質(zhì)的相互作用1.光電效應(yīng)：當(dāng)一個光子和一個原子相碰撞時，將全部能量交給一個殼層電子，使它脫離原子而運動，光子本身則整個被吸收。光電效應(yīng)強(qiáng)烈地依賴于物質(zhì)的原子序數(shù)和光子的能量。當(dāng)光子能量低，物質(zhì)的原子序數(shù)高時，產(chǎn)生光電效應(yīng)的幾率就大。第63頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四2.康普頓效應(yīng)：入射光子與原子的一個軌道電子發(fā)生碰撞，將一部分能量傳給了電子，自已卻改變了運動方向。當(dāng)光子能量在1MeV左右時，以康普頓效應(yīng)為主。第64頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四3.電子對效應(yīng)：當(dāng)入射光子的能量大于2個電子靜止能量（1.02MeV）時，則它與物質(zhì)相互作用便會發(fā)生電子對效應(yīng)，即光子本身消失而產(chǎn)生一對正負(fù)電子。

正電子慢化后，最終會與物質(zhì)中大量存在的自由電子相復(fù)合而轉(zhuǎn)化為各約為0.511MeV的兩個光子，稱為湮沒輻射。第65頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四4.光致核反應(yīng)：當(dāng)γ、X射線能量較高，如高于8MV時，可發(fā)生（γ、n）光核反應(yīng)，產(chǎn)生中子輻射。第66頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四（三）中子與物質(zhì)的相互作用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，獲得的動能越多。2.非彈性散射：與靶核作用形成復(fù)合核，釋放一個能量低的中子，激發(fā)態(tài)的原子核釋放γ射線后回到基態(tài)。第67頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四3.輻射俘獲：靶核吸收一個中子而處于激發(fā)態(tài)，發(fā)出γ射線回到基態(tài)。俘獲γ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)榉派湫院说倪^程為中子活化。而受中子照射而產(chǎn)生的放射性成為感生放射性。第68頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四

第三部分輻射量及其單位第69頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四照射量

照射量X是表征中等能量或Ｘ射線在空氣中致電離能力的物理量。其含義是：Ｘ或輻射在質(zhì)量為dm的空氣中釋出的全部電子（正電子和負(fù)電子）被空氣阻止時，在空氣中形成的一種符號的離子的總電荷的絕對值dQ除以dm所得的商即：

X=dQ/dm

這里需要說明的是：照射量只適用于Ｘ、射線，且受照介質(zhì)為空氣，它不包括次級電子產(chǎn)生的軔致輻射被吸收而產(chǎn)生的電離。另外由于基準(zhǔn)測量中存在的困難，它只能用于能量在10keV到3MeV范圍內(nèi)的Ｘ或射線。

第70頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四

照射量的SI單位名稱是庫倫每千克，單位符號是C·kg－1。它沒有國際單位制的專門名稱。

舊的專用單位是倫(R)或其分?jǐn)?shù)mR、R。1R等于在1kg空氣中產(chǎn)生2.58×10－4庫倫的電荷量即

1R＝2.58×10－4C·kg－11C·kg－1＝3.877×103R第71頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四

一、吸收劑量及吸收劑量率

吸收劑量是描述輻射場內(nèi)受照物體接受的能量，衡量物質(zhì)吸收輻射能量的多少。其含義是：由射線授與某一體積元物質(zhì)的平均能量d除以該體積元物質(zhì)的質(zhì)量dm所得的商，即

D＝d/dm吸收劑量適用于任何電離輻射和任何介質(zhì)。它的SI單位是焦耳每千克(J/kg)，專門名稱是戈瑞(Gy)。1戈瑞等于1千克物質(zhì)吸收了1焦耳的輻射能量即

1Gy=1J/kg

還可用cGy、mGy、Gy表示。第72頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四

吸收劑量舊的專用單位是拉德(rad

)。1拉德表示電離輻射授與1克受照物質(zhì)的平均輻射能量是100爾格(erg)，即

1rad=100erg/g=0.01J/kg(1J=107erg)=0.01Gy1Gy=100rad

第73頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四吸收劑量率是單位時間內(nèi)授與單位質(zhì)量物質(zhì)的電離輻射的平均能量，定義為在時間間隔dt內(nèi)所吸收的劑量增量dD除以dt的商即

D＝dD/dt

吸收劑量率的SI單位是戈瑞每秒(Gy/s)，舊的專用單位是拉德每秒（rad/s）。還可用mGy/h、Gy/h表示。

第74頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四二、比釋動能與比釋動能率

對于非帶電粒子，它與物質(zhì)相互作用時，其能量的傳遞分兩個過程：首先把其能量傳遞給與物質(zhì)相互作用中釋放出的次級帶電粒子；然后次級帶電粒子通過電離、激發(fā)，把先前獲得的能量授與物質(zhì)（次級帶電粒子被物質(zhì)吸收）。

這后一過程的結(jié)果可用吸收劑量來度量。為了度量初始過程中非帶電粒子傳遞給次級帶電粒子的能量，引進(jìn)了“比釋動能”這個輻射量。第75頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四

比釋動能K指非電離粒子（如X、γ射線或中子）在單位質(zhì)量物質(zhì)中傳遞給帶電粒子的動能，定義為：在質(zhì)量為dm的某一物質(zhì)內(nèi)，由不帶粒子釋放出來的全部帶電電離粒子的初始動能的總和dEtr除以dm而得的商即

K＝dEtr/dm比釋動能具有和吸收劑量相同的量綱，故它在SI單位中的專門名稱也是戈瑞(Gy)。第76頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四

比釋動能率

比釋動能率的定義為：在dt時間內(nèi)的比釋動能增量dK除以dt。其SI單位為戈瑞每秒，以Gy·s-1表示。

（μGy·h-1,mGy·h-1,cGy·min-1）

第77頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四

三、當(dāng)量劑量

已知低劑量照射引起的隨機(jī)效應(yīng)的概率不僅依賴于吸收劑量，而且還依賴產(chǎn)生這種劑量的輻射種類和能量。因此引進(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)生的平均吸收劑量，WR是輻射R的輻射權(quán)重因子。

當(dāng)量劑量的單位為焦耳每千克(J·kg－1)，專門名稱為希沃特(Sv)。還可用mSv、Sv。

第78頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四

輻射權(quán)重因子（ICRP最新的數(shù)據(jù)有所變化）

射線種類與能量范圍輻射權(quán)重因子WR

光子所有能量1

電子及介子所有能量1

中子能量10kev510kev－100kev10

100kev－2MeV20

2MeV－20MeV10

20MeV5

質(zhì)子不是反沖質(zhì)子能量>2MeV5

粒子裂變碎片重核20第79頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四四、劑量當(dāng)量劑量當(dāng)量H的定義為：在要研究的組織中，某點處的吸收劑量D與品質(zhì)因數(shù)Q和其他一切修正因數(shù)N的乘積。即：H=DQN

式中，D-該點處的吸收劑量；Q-輻射的品質(zhì)因數(shù)；N-其他修正因數(shù)的乘積，等于1。品質(zhì)因數(shù)Q和其他一切修正因數(shù)N都無量綱，故劑量當(dāng)量的單位（SI）與吸收劑量單位相同，即J·kg-1，為了與吸收劑量單位區(qū)別，其SI單位焦[耳]每千克的專用名稱為希沃特，簡稱希，以Sv表示，1Sv=1J·kg-1。第80頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四對各種類型輻射使用的Q值輻射類型QX射線，γ射線，電子1熱中子2.3能量未知的中子、質(zhì)子和靜止質(zhì)量>1原子質(zhì)量單位的單電荷粒子10能量未知的α粒子和多電荷粒子（及電荷數(shù)未知的粒子）20第81頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四周圍劑量當(dāng)量周圍劑量當(dāng)量H*（d）是用來表征強(qiáng)貫穿輻射的實用量，也是用于估計有效劑量E的量，就是相應(yīng)于測量點處的齊向擴(kuò)展場在ICRU球（直徑為30cm的組織等效球）內(nèi)、逆齊向場的半徑上深度d處產(chǎn)生的劑量當(dāng)量。對強(qiáng)貫穿輻射，推薦d=10mm，此時H*（d）記為H*（10）。單位為J·kg-1，專用名：Sv。周圍劑量當(dāng)量定義示意圖第82頁，共89頁