高等電離輻射防護(hù)教程夏益華第三章電離輻射防護(hù)領(lǐng)域中常用的量和單位

高等電離輻射防護(hù)教程夏益華第三章電離輻射防護(hù)領(lǐng)域中常用的量和單位第一頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期二電離輻射防護(hù)目標(biāo)：在不過分限制有益的、產(chǎn)生輻射的實(shí)踐的前提下，為人們提供一個(gè)適宜的防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)Toprovideanappropriatestandardofprotectionformanwithoutundulylimitingthebeneficialpracticesgivingrisetoradiationexposure第二頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期二主要內(nèi)容描述輻射場(chǎng)的量基本的劑量量輔助的劑量量比釋動(dòng)能照射量第三頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期二描述輻射場(chǎng)的量輻射場(chǎng)：電離輻射存在的空間。由輻射源產(chǎn)生。根據(jù)輻射源不同可分為：輻射場(chǎng)、輻射場(chǎng)、中子輻射場(chǎng)、混合場(chǎng)。常用作描述輻射場(chǎng)特性的物理量：粒子注量、粒子注量率能注量、能注量率第四頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期二粒子注量ICRU定義：輻射場(chǎng)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。第五頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期二粒子注量第六頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期二粒子注量率注量率的時(shí)間積分等于注量式中：d

單位時(shí)間粒子注量的增量。粒子注量率，單位m-2s-1。

第七頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期二能量注量進(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：dEn粒子能量之和，單位J。

能量注量，單位J/m2。第八頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期二能量注量率式中：d

單位時(shí)間能量注量的增量。能量注量率，單位Jm-2s-1。第九頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期二能量注量與粒子注量的關(guān)系：對(duì)能量為E的粒子第十頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期二基本的劑量量劑量：醫(yī)學(xué)專用術(shù)語，指藥物治療時(shí)需要掌握的用藥量?！皠┝俊闭亲鳛閷⑽锢頊y(cè)量和輻射生物效應(yīng)聯(lián)系起來的一個(gè)物理量而被引入的。

劑量量一般可以探測(cè)得出劑量量的本質(zhì)是用來描述輻射在物質(zhì)內(nèi)沉積能量及輻射在物質(zhì)內(nèi)所產(chǎn)生效應(yīng)的量。重要的量：吸收劑量、當(dāng)量劑量、有效劑量第十一頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期二吸收劑量D授予能能量沉積是一個(gè)隨機(jī)的過程平均授予能定義：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SI單位：戈瑞，1Gy＝1J/kg；歷史上曾使用過的單位：拉德，1rad＝0.01Gy第十二頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期二吸收劑量1戈瑞（1焦耳/千克）時(shí)的能量效應(yīng)

1）水溫升高（比熱4.2×103J/千克度）

1kg水物質(zhì)吸收劑量1Gy

水溫度上升1/（4.2×103）=2.4×10-4C°2）轉(zhuǎn)化為物體的動(dòng)能

mD=(1/2)mv2

運(yùn)動(dòng)速度v=1.4m/s3)轉(zhuǎn)化為物體的勢(shì)能

mD=mgh上升高度h=0.1m劑量——實(shí)際上是單位物質(zhì)吸收電離輻射能大小的一種量度第十三頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期二吸收劑量率定義：某一時(shí)間間隔內(nèi)吸收劑量的增量除以該時(shí)間間隔的商。注意：吸收劑量是指每單位質(zhì)量受照物質(zhì)吸收的輻射能量適用于任何類型、任何能量的電離輻射，且適用于任何受照物質(zhì)。第十四頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期二當(dāng)量劑量HT輻射引起的某一生物效應(yīng)的發(fā)生率，不僅與物質(zhì)的吸收劑量有關(guān)，而且與輻射的種類和能量及照射條件有關(guān)；全身照射條件下，當(dāng)吸收劑量為1mGy時(shí)，能量為4.5MeV的快中子誘發(fā)某種生物效應(yīng)的概率比能量為250keV的X射線誘發(fā)同樣生物效應(yīng)的概率大10倍；根據(jù)放射生物學(xué)資料，根據(jù)外部輻射場(chǎng)的類型或體內(nèi)沉積的放射性核素發(fā)射的輻射的類型和能量，確定一個(gè)輻射權(quán)重因子WR；第十五頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期二當(dāng)量劑量HT器官或組織的當(dāng)量劑量定義為WR與DT.R的乘積。其中，DT.R:輻射R在器官或組織T中產(chǎn)生的平均吸收劑量WR:輻射R的輻射權(quán)重因子HT.R的單位：J/Kg,sievert(Sv，希沃特，與吸收劑量單位戈瑞區(qū)別)1J/kg=1Sv=100rem（雷姆）第十六頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期二當(dāng)量劑量HT如果輻射場(chǎng)為混合輻射場(chǎng)，如中子和輻射場(chǎng)，內(nèi)照射的、和輻射場(chǎng)；這時(shí)的當(dāng)量劑量為各輻射的當(dāng)量劑量之和。當(dāng)量劑量率SI單位：J/(Kg·s)第十七頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期二輻射權(quán)重因子（Radiationweightingfactors）TypeofradiationwR光子，所有能量1電子及介子，所有能量1中子,能量<10keV10keV100keV100keV2MeV2MeV20MeV>20MeV51020105質(zhì)子，非反沖質(zhì)子,能量>2MeV5a粒子，裂變碎片，重核20第十八頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期二輻射權(quán)重因子（中子）第十九頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期二例題

In1year,aworkerreceivedadoseof0.02Gy,athermalneutron(Ns)doseof0.002Gy,andafastneutrondose(Nf)of0.001Gy.Whatishistotalequivalentdose？(TakewRforfastneutronsas20.)Equivalentdose =DT,RxWREquivalentdose, =0.02x1 =0.02SvEquivalentdose,Ns =0.002x5 =0.01SvEquivalentdose,Nf =0.001x20 =0.02SvTotalequivalentdose =0.05Sv第二十頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期二有效劑量E人體是一個(gè)統(tǒng)一的生命體，一個(gè)器官受照，影響人的整體，多個(gè)器官同時(shí)受照，將帶來更大危險(xiǎn)；輻射所誘發(fā)的隨機(jī)性效應(yīng)發(fā)生的概率，不僅與當(dāng)量劑量有關(guān)，而且與受照的組織和器官有關(guān)；不同的組織或器官在相同的均勻照射條件下，即使受到相同的當(dāng)量劑量的照射，所誘發(fā)的隨機(jī)性效應(yīng)的發(fā)生率也不盡相同；為使單個(gè)器官或組織受照所致的隨機(jī)性效應(yīng)的發(fā)生率與全身均勻照射所致的隨機(jī)性效應(yīng)聯(lián)系起來，分別給各個(gè)器官或組織的當(dāng)量劑量一個(gè)權(quán)重因子WT；所有組織的權(quán)重因子之和為1第二十一頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期二有效劑量人體所有組織的當(dāng)量劑量的加權(quán)值HT:組織或器官的當(dāng)量劑量（EquivalentdoseintissueororganT）WT:組織權(quán)重因子（WeightingfactorfortissueT）第二十二頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期二組織權(quán)重因子TissueororganWTGonads（性腺）Bonemarrow（紅骨髓）Colon（結(jié)腸）Lung（肺）Stomach（胃）Bladder（膀胱）Breast（乳腺）Liver（肝）Oesohagus（食道）Thyroid（甲狀腺）Skin（皮膚）Bonesurface（骨表面）Remainder（其余組織或器官）0.200.120.120.120.120.050.050.050.050.050.010.010.05第二十三頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期二待積當(dāng)量劑量HT()放射性核素進(jìn)入人體后對(duì)組織或器官的照射劑量，將隨著放射性核素的衰變和時(shí)間的推移而逐步積累；針對(duì)單次攝入某種放射性核素對(duì)人體所產(chǎn)生的照射，采用待積當(dāng)量劑量來描述；待積當(dāng)量劑量是人體在單次攝入放射性物質(zhì)之后，某一特定組織接受的當(dāng)量劑量率在時(shí)間內(nèi)的積分。第二十四頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期二待積當(dāng)量劑量HT():50yearsforadults,Fromintaketo70yearsforchildren

Followinganintaketothebodyofaradioactivematerial,thereisaperiodduringwhichthematerialgivesrisetoequivalentdoseinthetissueofthebodyinvaryingrates.第二十五頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期二單次攝入放射性物質(zhì)后，產(chǎn)生的待積組織或器官當(dāng)量劑量乘以相應(yīng)的組織權(quán)重因子WT，然后求和，即為待積有效劑量；待積有效劑量用于評(píng)價(jià)單次攝入某一活度的放射性核素對(duì)組織或器官所造成的危害；待積有效劑量E()積分時(shí)間的單位為年第二十六頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期二集體當(dāng)量劑量ST集體當(dāng)量劑量用來評(píng)價(jià)某一人群某指定的組織或器官所受到的總的照射情況；當(dāng)評(píng)價(jià)某一輻射事件對(duì)特定人群所造成的危害以及進(jìn)行輻射防護(hù)的最優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，使用集體當(dāng)量劑量。第二十七頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期二集體當(dāng)量劑量第二十八頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期二集體有效劑量用來評(píng)價(jià)某一人群所受到的輻射照射：集體有效劑量S

第i組人群接受的平均有效劑量第二十九頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期二輻射劑量小結(jié)吸收劑量當(dāng)量劑量有效劑量待積當(dāng)量劑量待積有效劑量思考：當(dāng)量劑量與劑量當(dāng)量的區(qū)別？第三十頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期二劑量當(dāng)量劑量當(dāng)量是在組織中某一點(diǎn)的吸收劑量D、反映吸收劑量微觀分布的品質(zhì)因數(shù)Q、反映吸收劑量不均勻的空間和時(shí)間分布等因素的修正系數(shù)N的乘積。式中，品質(zhì)因數(shù)Q又稱線質(zhì)系數(shù)，它是在所關(guān)心的那一點(diǎn)，水中傳能線密度的函數(shù)。修正系數(shù)N，ICRP指定為1。傳能線密度：一個(gè)致電離粒子沿其徑跡的電離密度的一種量度：第三十一頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期二定義：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SI單位：戈瑞，1Gy＝1J/kg；歷史上曾使用過的單位：拉德，1rad＝0.01Gy吸收劑量D第三十二頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期二比釋動(dòng)能間接電離粒子能量沉積過程：第三十三頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期二比釋動(dòng)能K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(dòng)能的和除以物質(zhì)質(zhì)量的商。SI單位：戈瑞，Gy第三十四頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期二比釋動(dòng)能率定義：某一時(shí)間間隔內(nèi)比釋動(dòng)能的增量除以該時(shí)間間隔的商。SI單位：戈瑞/秒，Gy/s第三十五頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期二質(zhì)量衰減系數(shù)、質(zhì)能轉(zhuǎn)移系數(shù)、質(zhì)能吸收系數(shù)電子、光子、中子在物質(zhì)內(nèi)的吸收均近似地遵從上述衰減規(guī)律。用來表示吸收系數(shù)，m=表示質(zhì)量吸收系數(shù)第三十六頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期二1.質(zhì)量衰減系數(shù)/

光子在物質(zhì)中穿行單位距離時(shí)，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(duì)線衰減系數(shù)；質(zhì)量衰減系數(shù)/：線衰減系數(shù)：?jiǎn)挝唬篶m-1第三十七頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期二2.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(dòng)能占總能量的份額。質(zhì)能轉(zhuǎn)移系數(shù)tr/：

穿行過單位質(zhì)量厚度，射線把能量轉(zhuǎn)移給電子的份額第三十八頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期二3.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(huì)由于韌致輻射損失掉。質(zhì)能吸收系數(shù)en/：

式中：g－次級(jí)電子由于韌致輻射而損失的能量的份額第三十九頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期二比釋動(dòng)能與注量的關(guān)系單能：連續(xù)譜：比釋動(dòng)能因子：用于計(jì)算第四十頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期二比釋動(dòng)能與吸收劑量的關(guān)系帶電粒子平衡：每有一個(gè)帶電粒子從所考慮體積出來，就有一個(gè)相同類型、相同能量的帶電粒子從外面進(jìn)入，要求一一對(duì)應(yīng)。帶電粒子平衡的條件：離介質(zhì)邊界有一定距離，dRmax；均勻照射條件；介質(zhì)均勻條件：介質(zhì)對(duì)次級(jí)帶電粒子的阻止本領(lǐng)，對(duì)初級(jí)輻射的質(zhì)能吸收系數(shù)不變。總能量平衡譜分布平衡第四十一頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期二比釋動(dòng)能與吸收劑量的關(guān)系帶電粒子平衡：每有一個(gè)帶電粒子從所考慮體積出來，就有一個(gè)相同類型、相同能量的帶電粒子從外面進(jìn)入，要求一一對(duì)應(yīng)。帶電粒子平衡不成立：輻射源附近；兩種物質(zhì)的界面；高能輻射?？偰芰科胶庾V分布平衡第四十二頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期二比釋動(dòng)能與吸收劑量的關(guān)系：條件：帶電粒子平衡其中：對(duì)低能帶電粒子，韌致輻射可以忽略時(shí)，則D＝K一般在10-3~10-2之間第四十三頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期二