电离辐射量和单位

电离辐射量和单位

撰写时间：2012-6-8 文章作者：质检总局计量司文章来源：《我们身边的电离辐射》

在人类发现和认识电离辐射的过程中，如何定义适当的物理量用以正确表述对电离辐射量的测量，一直是电离辐射计量学的重要任务。自从1895年伦琴发现X射线并很快付诸医学应用开始，伴之而来的问题就是如何度量X射线。直到1925年第一届国际放射学大会，产生了第一个关于辐射测量和标准化的专业组织“国际辐射单位委员会”（ICRU）。后来，在该组织的名称中又强调并且加入了测量，确定为“国际辐射单位与测量委员会”（简称ICRU未变）。ICRU的成立，为全球电离辐射量和单位的标准化工作奠定了基础。随着科学技术的不断进步，历经50年的技术发展，ICRU在不断完善科学定义的基础上于1974年提出建议，并于1975年通过第15届国际计量大会决议确定（1）对放射性活度的国际制单位s－1采用专名贝可勒尔（Becguerd），记号为 Bq，1Bq=1s－1；（2）对吸收剂量的国际制单位[焦·千克－1]，采用专名“戈瑞”（Gray），记号为Gy。从此，开始了全世界范围内辐射量和单位的国际制单位推行工作。

我国一直十分重视统一单位制的工作。早在1959年6月25日国务院就发布了关于统一计量制度的命令，确定米制单位为我国的基本计量单位。1977年5月27日国务院颁布《中华人民共和国计量管理条例（试行）》在第三条中明确规定“逐步采用国际制单位”。1978年8月原国家标准计量局设立“国际单位制办公室”。1984年2月27日国务院发布《关于在我国统一实行法定计量单位的命令》。1984年 6月9日原国家计量局以文件的形式发布《中华人民共和国法定计量单位使用方法》。1985年9月6日颁布的《计量法》以国家法律的形式强调“国际单位制计量单位和国家选定的其他计量单位，为国家法定计量单位。”

但是由于各种原因，特别是受旧的习惯势力的影响，使得国际制单位的使用还存在不少问题。旧的、应被淘汰的单位还在使用，甚至流行，新旧单位制混用，单位制表示不严格、不规范等现象还普遍存在。

ICRU是世界公认的电离辐射计量量和单位方面的权威机构。在ICRU建议下，1975年5月27日第十五届国际计量大会通过关于在电离辐射领域采用国际制单位的决议。但是后来ICRU不断修改、规范、定义有关量和单位。

1980年，ICRU在第19、25号报告的基础上进一步完善出版了专门论述电离辐射领域量和单位的第33号报告《辐射量和单位》。第33号报告全部采用国际制单位，以取代以前出版的第19号报告，此后ICRU又接连发表了第39、42、47、60号报告。

电离辐射自发现至今仅仅百余年，和常用的物理、化学量相比，其国际制单位的完善还在不断进行中。在这个不断完善的过程中，一些量的定义和单位存在某些问题，并且不断发生变化是必然的、不可避免的。但是从计量学的角度，保持量和单位的相对稳定还是非常重要的。因此我国对于电离辐射计量领域的改制工作相当谨慎。

1982年7月26日原国家标准局发布了我国第一个电离辐射的量和单位标准GB3102.10-1982《核反应和电离辐射的量和单位》。1993年我国根据国际单位制的变化，修订了国家标准量和单位的系列标准，与国际标准化组织（ISO）的国际标准保持了一致。在推行国际制单位的工作中，把核反应与电离辐射的量和单位编排在一起。但是在电离辐射领域采用国际制单位的工作并未真正实施。直到2004年1月15日国家质量监督检验检疫总局主持召开了全国电离辐射领域量和单位改制领导小组第一次工作会议，才真正开始了我国电离辐射领域量和单位改制的实施。

为了让大家对电离辐射量有一个全面的了解，我们将以ICRU第60号报告中的量为基础，介绍它的国际制单位，附带介绍一些重要量和单位的演变。考虑到让广大读者了解有关方面的技术进展，在附录中将ICRU 60号报告中的内容作了简要介绍。

1. 概述

辐射量按描述某种特性和变化规律分为5个类型：1) 描述原子核的自发转变现象的量（活度、衰变常数）；2) 描述辐射场性质的量（注量、注量率、能注量、能注量率）；3)描述辐射与物质相互作用时转换关系的量（相互作用系数、截面等）；4)描述辐射场与实际效应间相互关系的量（照射量、吸收剂量、比释动能等）；5)辐射防护领域使用的量（剂量当量、周围剂量当量、定向剂量当量和个人剂量当量等）。

⑴描述原子核自发转变现象的量

电离辐射可以由放射性物质产生。放射性物质的数量按照一定的规律减少，因此，有了描述放射性核素发生衰变的量——活度A；描述放射性核素衰变规律的量——衰变常数λ；描述发射γ光子的放射核素的空气比释动能率常数Γδ。在这里需要说明的是在国标GB3102.10—1993中没有空气比释动能率常数Γδ这个量，而在ICRU报告（19号、33号和60号）中这个量一直做为通用量存在，并被广泛使用。

⑵描述辐射场性质的量

辐射测量和辐射效应研究要求不同程度描述（感兴趣）观测点处的辐射场，由此产生了描述辐射场特性的量。辐射场的特性用辐射学量表征，这些量既用于自由空间也用于材料中。用来表征辐射场的量归纳为两类，一类涉及粒子数，一类涉及粒子输运的能量，这些量主要有10个，分别是：①辐射能ER；②粒子注量Φ；③粒子注量率；④能注量Ψ；⑤能注量率；⑥粒子流密度J(s)；⑦粒子数密度n；⑧总中子源密度S；⑨粒子辐射度P；⑩能量辐射度γ。

⑶描述辐射与物质相互作用时转换关系的量

相互作用系数是描述辐射和物质相互作用的量。因此，这些系数一般都是针对指定的辐射类型、指定的能量、指定的材料以及确定的作用条件与作用类型等。它们包括了：①相互作用的可能性（作用几率），即截面的概念；②某种物质对不带电粒子的各类衰减系数；③物质对带电粒子的各类阻止本领；④各类射程和各种电离以及形成每对离子平均损失的能量；⑤线能量转移；⑥辐射化学产额等11个量。应该注意的是：这些系数的定义以及引用时，必须认真注意其对各种因素的依赖关系。

⑷描述辐射场与实际效应间相互关系的量

描述辐射场与实际效应间相互关系的量是剂量学量。这些量是为了提供辐射场与实在或潜在效应间相互关系的物理估量。包括了授予能、比（授予）能、吸收剂量、比释动能、照射量等。

剂量学量是为了对有关辐射的真实效应或潜在效应提供一种物理学上的度量，因此，这些量实质上是描述辐射特性的量（如注量、能注量）与相互作用系数的乘积。尽管剂量学量本身可以用这种乘积计算，但在实际使用中剂量学量通常是被测量出来的。

⑸辐射防护领域使用的量

辐射防护领域使用的量包括剂量当量、周围剂量当量、定向剂量当量以及个人剂量当量等。

在我国国家标准中，这部分涉及电离辐射的量和单位共计68个。但是在实际工作中经常涉及和使用到的量主要有9个，这里不包括描述辐射特性的量和相互作用系数有关的量。因为描述辐射特性的量主要涉及的是粒子数与粒子输运的能量，而相互作用系数有关的量大都表示的相互作用几率。

常用电离辐射量和单位以及单位换算表如表3。

表3 常用电离辐射量和单位一览