电离辐射剂量与防护课件(5)
合集下载
辐射剂量与防护课件演示文稿
第24页，共50页。
➢1991年，ICRP出版第60号出版物，国际放射 防护委员会1990年建议书； ➢2007年，ICRP出版第103号出版物，国际放射防 护委员会2007建议书；
第25页，共50页。
从百余年来辐射对人类损伤简 史的回顾中可以看出，造成人类损 伤和死亡的辐射事故几乎都是由于 错误的应用而造成的。所以，系统 学习辐射防护的专业知识是非常必 要的。
热释光剂量计在剂量测量中的应 用
测量吸收剂量的量热方法
第7页，共50页。
（4）常见的电离辐射
辐射
组成
2 protons +
2 neutrons
electron
n
neutron
P
proton
High Energy
Electromagnetic
Photons
X Same as Gamma-Rays
质量 Relatively
Heavy
Relatively Light
万瓶；
第20页，共50页。
➢1896年3月，美国的埃迪森(T．A．Edison)在改进x射线管和制造x射
线荧光透视装置时，他说数小时后感到眼痛，继而发生了结膜炎。
➢居里夫人由于长期从事镭及其它放射性物质的研究工作，身体受
到过量的照射，几乎双眼失明，造血组织受到严重的辐射损伤， 1934年7月，她死于白血病。她的女儿伊伦娜·居里(Irene Curie)，人
Middle weight Middle weight
non
non
电荷 速度 Double Slow Positive Single < 3 x 108 Negative m/s
non various
➢1991年，ICRP出版第60号出版物，国际放射 防护委员会1990年建议书； ➢2007年，ICRP出版第103号出版物，国际放射防 护委员会2007建议书；
第25页，共50页。
从百余年来辐射对人类损伤简 史的回顾中可以看出，造成人类损 伤和死亡的辐射事故几乎都是由于 错误的应用而造成的。所以，系统 学习辐射防护的专业知识是非常必 要的。
热释光剂量计在剂量测量中的应 用
测量吸收剂量的量热方法
第7页，共50页。
（4）常见的电离辐射
辐射
组成
2 protons +
2 neutrons
electron
n
neutron
P
proton
High Energy
Electromagnetic
Photons
X Same as Gamma-Rays
质量 Relatively
Heavy
Relatively Light
万瓶；
第20页，共50页。
➢1896年3月，美国的埃迪森(T．A．Edison)在改进x射线管和制造x射
线荧光透视装置时，他说数小时后感到眼痛，继而发生了结膜炎。
➢居里夫人由于长期从事镭及其它放射性物质的研究工作，身体受
到过量的照射，几乎双眼失明，造血组织受到严重的辐射损伤， 1934年7月，她死于白血病。她的女儿伊伦娜·居里(Irene Curie)，人
Middle weight Middle weight
non
non
电荷 速度 Double Slow Positive Single < 3 x 108 Negative m/s
non various
电离辐射安全与防护43页PPT
电离辐安全与防护
31、园日涉以成趣，门虽设而常关。 32、鼓腹无所思。朝起暮归眠。 33、倾壶绝余沥，窥灶不见烟。
34、春秋满四泽，夏云多奇峰，秋月 扬明辉 ，冬岭 秀孤松 。 35、丈夫志四海，我愿不知老。
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
31、园日涉以成趣，门虽设而常关。 32、鼓腹无所思。朝起暮归眠。 33、倾壶绝余沥，窥灶不见烟。
34、春秋满四泽，夏云多奇峰，秋月 扬明辉 ，冬岭 秀孤松 。 35、丈夫志四海，我愿不知老。
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
电离辐射工业应用的防护与安全课件
X射线行李包检查装置
放射诊断用普通X射线机
X射线衍射仪
X射线摄影装置
兽医用X射线机
牙科X射线机
乳腺X射线机
放射治疗模拟定位机
其它高于豁免水平的X射线机
应用中的危害因素分析-1，危害对象
人员：职业人员，公众——职业人员：探伤操作、运输、库房管理、邻近人员——公众：社会物种改变：是生态之本、改变量虽小、但品种多，意义深远环境污染——实物污染——辐射污染
GBZ125-2002 含密封源仪表的卫生防护标准GBZ137-2002 含密封源仪表的卫生防护监测规范GB14052-1993 安装在设备上的同位素仪表的辐射安全性能要求EJ661-1992 钋-210静电消除器EJT684-1992 便携式源激发X射线荧光分析仪EJT767-1993 放射源激发的X射线荧光分析仪EJT784-1993 核子皮带秤EJT904-1994 单光子骨矿物密度测定仪EJT1078-1998 γ辐射煤灰分测量仪EJT1100-1999 X射线荧光测井仪GBZ115-2002X 射线衍射仪和荧光分析仪防护标准GBZ122-2006 离子感烟火灾探测器放射防护标准GBZ174-2006 含发光涂料仪表放射卫生防护标准GB/T 15636-2008电离辐射厚度计GB/T 13980-2008电离辐射密度计GB/T 11923-2008电离辐射物位计GBT 7352-2008利用电离辐射源的电测量系统和仪表
应用中的危害因素分析-2，危害方式
密封源——外照射：涉及所有人员，正常时随机效应——事故时也有内照射：事故周围，可能急性病X射线装置——外照射：涉及所有人员，正常时随机效应——事故时：可能急性病，局部伤害恐怖活动：主要涉及密封源，也有非密封源
危害因素的管理-449号令
放射诊断用普通X射线机
X射线衍射仪
X射线摄影装置
兽医用X射线机
牙科X射线机
乳腺X射线机
放射治疗模拟定位机
其它高于豁免水平的X射线机
应用中的危害因素分析-1，危害对象
人员：职业人员，公众——职业人员：探伤操作、运输、库房管理、邻近人员——公众：社会物种改变：是生态之本、改变量虽小、但品种多，意义深远环境污染——实物污染——辐射污染
GBZ125-2002 含密封源仪表的卫生防护标准GBZ137-2002 含密封源仪表的卫生防护监测规范GB14052-1993 安装在设备上的同位素仪表的辐射安全性能要求EJ661-1992 钋-210静电消除器EJT684-1992 便携式源激发X射线荧光分析仪EJT767-1993 放射源激发的X射线荧光分析仪EJT784-1993 核子皮带秤EJT904-1994 单光子骨矿物密度测定仪EJT1078-1998 γ辐射煤灰分测量仪EJT1100-1999 X射线荧光测井仪GBZ115-2002X 射线衍射仪和荧光分析仪防护标准GBZ122-2006 离子感烟火灾探测器放射防护标准GBZ174-2006 含发光涂料仪表放射卫生防护标准GB/T 15636-2008电离辐射厚度计GB/T 13980-2008电离辐射密度计GB/T 11923-2008电离辐射物位计GBT 7352-2008利用电离辐射源的电测量系统和仪表
应用中的危害因素分析-2，危害方式
密封源——外照射：涉及所有人员，正常时随机效应——事故时也有内照射：事故周围，可能急性病X射线装置——外照射：涉及所有人员，正常时随机效应——事故时：可能急性病，局部伤害恐怖活动：主要涉及密封源，也有非密封源
危害因素的管理-449号令
电离辐射剂量与防护ppt课件
电离辐射剂量与防护 肖德涛
1
第二讲 固体核径迹探测器TLD （Solid State Nuclear Track Detector ）
一、辐射损伤机制（Principle of radioactive damage 1.径迹的形成、放大与观测
重带电粒子（高 LET）
↓作用
固体绝缘材料
粒子穿行路 (放大)蚀 蚀
径上产生辐 刻处理
刻
射损伤
径 迹
留下的损 伤痕迹
潜伏径迹
用 STIM 和光学显 微镜来测 读
2
2.辐射损伤 ①重粒子作用于矿物和无机玻璃（离子爆炸模型）
a.释放电子后形成圆柱形正电荷区域； b.正离子间相互排斥作用引起了晶格原子位移； c.损伤区域更易受蚀刻剂的腐蚀。 ②重离子作用于有机材料 a.分子链受照断裂，形成新的产物，它们对蚀刻剂非常敏感； b.损伤痕迹对蚀刻剂敏感区域较大，有较高的径迹检测灵敏度。
故对于给定的h值，潜伏径迹能够通过蚀刻放大至可 观测尺度的条件为：
arccohsarccVobs
xc
Vt
6
三、电化学蚀刻（Electrochemical etching） 1.蚀刻装置
2.ECE形成蚀刻径迹的形状：树状径迹 3.探测灵敏度与蚀刻方式之间的关系 四、预蚀刻和退火 目的：减小测量下限，提高探测灵敏度
3
3.伏径迹的稳定性 ①与作为探测器的材料的软化或熔化温度有关； ②辐射损伤修复（潜伏径迹退火）。
二、化学蚀刻（Chemical etching） 对于无机绝缘材料：强酸（HF） 对于有机绝缘材料：强碱（KOH\NaOH）
4
Vt WteEt kT Vt Vb
五、径迹计数 1.光学显微测读：人工和自动 2.STM和AFM自动测读 3.火花计数器自动测读 注：人工测读更准确。
1
第二讲 固体核径迹探测器TLD （Solid State Nuclear Track Detector ）
一、辐射损伤机制（Principle of radioactive damage 1.径迹的形成、放大与观测
重带电粒子（高 LET）
↓作用
固体绝缘材料
粒子穿行路 (放大)蚀 蚀
径上产生辐 刻处理
刻
射损伤
径 迹
留下的损 伤痕迹
潜伏径迹
用 STIM 和光学显 微镜来测 读
2
2.辐射损伤 ①重粒子作用于矿物和无机玻璃（离子爆炸模型）
a.释放电子后形成圆柱形正电荷区域； b.正离子间相互排斥作用引起了晶格原子位移； c.损伤区域更易受蚀刻剂的腐蚀。 ②重离子作用于有机材料 a.分子链受照断裂，形成新的产物，它们对蚀刻剂非常敏感； b.损伤痕迹对蚀刻剂敏感区域较大，有较高的径迹检测灵敏度。
故对于给定的h值，潜伏径迹能够通过蚀刻放大至可 观测尺度的条件为：
arccohsarccVobs
xc
Vt
6
三、电化学蚀刻（Electrochemical etching） 1.蚀刻装置
2.ECE形成蚀刻径迹的形状：树状径迹 3.探测灵敏度与蚀刻方式之间的关系 四、预蚀刻和退火 目的：减小测量下限，提高探测灵敏度
3
3.伏径迹的稳定性 ①与作为探测器的材料的软化或熔化温度有关； ②辐射损伤修复（潜伏径迹退火）。
二、化学蚀刻（Chemical etching） 对于无机绝缘材料：强酸（HF） 对于有机绝缘材料：强碱（KOH\NaOH）
4
Vt WteEt kT Vt Vb
五、径迹计数 1.光学显微测读：人工和自动 2.STM和AFM自动测读 3.火花计数器自动测读 注：人工测读更准确。
辐射剂量与辐射防护
称为外照射。
1、距离防护：
工作人员与放射源的接触，应尽可能
远距离操作放射源(距离防护)，
如利用遥控操作来代替手工操作，
这是防止工作人员直接接触放射性
物质，以减少放射性污染的最积极
措施；
2、时间防护： 另外减少在放射源周围的停留时间
(时间防护)；
3、屏蔽防护： 工作人员还应在放射源与工作人员
天然游离辐射的来源：
英国室内平均氡浓度：20贝克/m3
美国室内平均氡浓度：150贝克/m3
台湾室内平均氡浓度：
10贝克/m3
天然游离辐射的来源
宇宙射线
爬 山 食物链 地表辐射
洗温泉
核武 器
核爆落尘
工业用
医疗
研究 单位
核电站
（二）、内照射防护：
内照射
—— 放射性核素经由食道、
在医学上常用的辐射量除前面介绍过
的放射性活度以外，还有三种,现分述
如下：
一、照
射
量
照射量
—— dQ 除以 dm 所得的商，
即：
式中
E = dQ/dm
dQ 为当 X 和 γ光子运行在质
量为 dm 的干燥空气中所形成的同一
种符号(正或负)离子的总电量的绝对
值。
E
为照射量的符号，它的 SI 单位是
世界共同使
用的辐射示
警标志。
防护器材
防护器材
防护器材
辐射检测器
辐射检测器
辐射检测
辐射检测器
辐射检测
常用來偵測輻射的儀器
熱發光劑量計 手足偵檢器
劑量筆 輻射偵測的分類 輻射偵測的結果，常因使 用之偵測儀器、幾何形狀或條 碘化鈉偵檢 器或蓋格管 件不同而偵測出不同結果。輻 射偵測儀器可略分為偵測污染 的計數器與測取劑量率的偵檢
电离辐射防护与安全基础杨PPT
放射性核素表示方法
原子质量
核素符号
原子序数
❖
226Ra 88
❖
226Ra
或 Ra－226
电离辐射的本质——放射性衰变及衰变规律
常见射线的种类
+ γ-
α
β
进一步的研究证明：
（1）α射线是高速运动的氦原子核（又称α粒子） 组成的，所以它在磁场中的偏转方向与正离子流相同。 它的电离作用大，贯穿本领小。它在空气中的射程只 有几个厘米。
电离辐射的本质——放射性衰变及衰变规律
衰变 发生原因：母核中子或质子过多
中微子
+
+ ++
+ +
+
+ +
+ 质子转变成中子，并且 带走一个单位的正电荷
中子转变成质子，并且 带走一个单位的负电荷
－
反中微子
三种子体分享裂变能——因此电子具有连续能量
电离辐射的本质——放射性衰变及衰变规律
衰变示例——3H 3He
❖1932年，查德威克发现了中子。 ❖1939年，哈恩和斯特拉斯曼发现了核裂变现象。
❖1942年12月2日，费米（Fermi）在美国芝加哥大学 建造的世界上第一座人工核反应堆，实现链式反应。
❖1945年爆炸了第一颗原子弹。
❖1952年氢弹试验成功。 ❖1954年建成第一座 核电站。
中国的“两弹一星”
世界上第一个制造的人工放射性核素 约里奥.居里夫妇 1934 年
27Al + 4He → 30P + n
βHale Waihona Puke 衰变30Si + e+ +
提供许多种放射性核素,为研究和广 泛应用开辟了广阔前景 例如：超铀元素的发现
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
电离辐射剂量与防护
第二讲
照射量
一束γ或x射线穿过空气时与空气发生相互作用 而产生次级电子,这些次级电子在使空气电离而 产生离子对的过程中,最后全部损失了本身的能 量。照射量是表示γ或x射线在空气中产生电离 大小的物理量。 一、照射量X (Exposure )
1.定义（Definition）
dQ x dm
L
dE
(5)过渡平衡（Transient equilibrium）
•定义：
D( z ) e d Kc ( z)
与Z无关
•讨论：
a. d随入射光子能量的上升而加大，而且依赖于介质对光子
的散射截面的角分布。 b. d值与介质对电子的散射本领也有关系，因为散射作用能 降低次级电子的非各向同性程度。 c.空气与介质交界面处的吸收剂量值很低 ﹡电子在空气中的射程远远大于在液体或固体中的射程。 ﹡光子在空气中产生的电子将向侧面发散，射束轴上的电 子注量远小于介质中平衡深度处的注量，而且次级电子大部分
dRc ,in dRc ,out div c 0
• 典型例子：
a. PE，C处处相等；
b.均匀的带电粒子发射体 V内存在CPE c.均匀不带电粒子辐射场照射，不带电粒子释放的带电粒子 •对不带电粒子辐射场，在CPE下
D Kc
j
Ecut , j
e , j ,u
Ecut
E
(E ) ( E )dE
( E ) ：能量为E的粒子在密度为ρ
发生相互作用的几率；
的介质中穿过单位长度路程时
( E ) ： 能量为E的粒子在一次相互作用中授与能的期望值；
dm内有自发核转变时：
D qe
Ecut
( E ) ( E )dE n
射向前方。
d.宽光子束照射介质时, D q Kc (q为带电粒子平衡系数)。
四、 Kc.a , x和Dm的关系
Dm Kc.m f k Kc.a
Dm f x X
f k ( en )m / ( en ) a
W W f x ( ) a ( en / ) m / (en / ) a f k ( ) a e e
二、授与能ε（energy imparted）
1.能量沉积事件（energy deposition event） 由某个电离粒子或某组相关的电离粒子给指定沉积内 物质授与能量的事件。 2.某一能量沉积事件的授与能ε1 某个电离粒子或某一组相关的电离粒子在指定体积V内 发生的所有的相互作用中沉积能之和。 (1)定义
在稳恒辐射场中：
div d
4
Ecut
E ( E ) E , S E ,
d
4
Ecut
dE ' E , ( E , ; E , ) E ,
dE
dm内无自发核转变时：
d E E dv ( E ) ( E ) E ( E ) ( E ) d E d E DE dm dv D
j
Ecut , j
E. j
Scol . j
K col . j dE
Kcol,j：发生相互作用的带电粒子与原子电子碰撞时损失的动能 中变为沉积能（即不以δ粒子、俄歇电子、特征X射线或中和 过程释放的光子形式辐射出的能量）的份额
2.辐射平衡与吸收剂量
(1)完全辐射平衡（Complete radiations equilibrium ,CRE） • 定义
二．照射量率 X（Exposure rate）
1.定义
X =dX/dt
单位：C· -1s-1或Rs-1 kg 对单能光子辐射场:
( en ) ( e ) [h ( en ) ] ( e ) X a a a a W W
三．X和 X 值得说明的问题
•含义:
v
dQ dV
) dV
三、吸收剂量D （Absorbed dose）
1.定义
1 D lim lim m 0 m v 0 V
d D dm
d 电离辐射授与质量为dm的物质的平均能量
单位为：J.Kg-1(Gy)，也可用 rad
1 Q d 1 D div dv dV
Ei Ein Eout Q
4.平均授与能
• , 1 , 都是随机量
• • 是非随 Eout Q
Rin Rout Q d A Q
S
( div
dRin dRout 辐射平衡
Rout
Rin dV
•典型例子 （a）PE=常数 (b) 介质和源的均匀分布 •D的表达式
1 d Q 1 dS D ( ).E1 dV dV
E1 表示辐射源每次核转变相关联的由静止质量
转变成的辐射能的期望值
(2)带电粒子平衡（charged particle equilibrium,CPE） • 定义：
K c ,a
e ( )a ( en ) a h d ( h ) h cut W
e )a W dm e ( )a W
其中(e/W)a表示照射量是X或γ射线在空气中的碰撞比 释动能的电离当量。
•对于单能光子
en en e e x ( )a ( ) a ( ) a [ h ( )a ] W W
自由空间或不同于空气的材料内某一点的照射量 或照射量率的概念 •可以用空气碰撞比释动能Kc,a来取代照射量 原因：a. 由电离电荷量到能量的换算（乘以(w/e)a
因子）很不方便
b. Exposure的含义容易混 •对于点源：
第三讲
吸收剂量D（Absorbed dose）
一、沉积能（energy deposited）
1 E
E1 Ein Eout Q
(2)通用表达式
16O(n,αγ
)13C
Q=-2.215MeV Ee’ δ En
13C
α hυ
e+
e-
hυB
一次能量沉积事件的授与能示意图
1 En E hvB 2.215Mev 1.022Mev
' e
3.总授与能ε
dm
dQ为光子在质量为dm的空气中释放的全部电子（包括负 电子和正电子）完全被空气阻止时，在空气中所产生的一 种符号离子总电荷的绝对值。 单位：C· -1 kg 1R=2.58×10-4 C· -1 kg
必须注意的是： （1）定义中的dQ并不包括在所考察的体积元的空气中释放 出来的次级电子产生的韧致辐射被吸收后而产生的电离。实 际测量时，由此种方式产生的电离对dQ的贡献，仅当光子能
eu , j dE
平衡厚度（Equilibrium thickness，ET）
ET Rmax
(3)δ粒子平衡（Delta particle equilibrium）
描述带电粒子辐射场
•定义：
div 0
D
j Ecut , j
• D的表达：
E .P. j
s
S
ns ：单位质量介质中发生自发核转变的次数；
S ：每次核转变过程中授与能的期望值。
讨论： （1）如果已知辐射场、作用介质和作用参数的详细资料， 原则上可以用上述公式计算D，但实际上很难做到； （2）核和基本粒子的转变以及不带电电离粒子与物质相互 作用，作为基本过程的沉积能δE对D的贡献可以忽略； （3）D的简化表达式： D=
Sc.l . j
[1 Pcol . j ( E )]dE
其中Pcol,j表示初级带电粒子通过电子库仑碰撞损失 的能量中，转变成受激原子退激发时放射的特征X射线 和释放的δ粒子在慢化过程中产生的轫致辐射两部分光 子电离辐射能份额。 在低原子序数介质中，Pcol . j 0 ，故D可简化为
D
1.定义 单次相互作用中沉积的能量
E E ES Q
2.典型作用过程分析
•带电粒子与原子电子碰撞过程
E E ( E E hvk )
`
•电子对生成过程
E hv ( E E ) 2mc
2
•自发核转变过程
E Q hv ER B
量很高（大于3兆电子伏）时才显得重要。
（2）按照定义来测量照射量时，要求满足电子平衡条件。
2.特性（properties） • 次级电子的轫致辐射被吸收而产生的电离电荷，不包括 在dQ之内； • dm之外释放的次级电子，在dm之内产生的电离电荷， 不包括在dQ之内；
•
c d tr (
X
J
Ecut . j
E . P. J
Scol . j
dE
（4）部分δ粒子平衡（Partial delta particle equilibrium）
描述电子辐射场 • 定义：
div 0
D
• D的表达式：
Ecut
E .P
S col
(1 Pcol . )dE
在低原子序数取介质中 D E .P
第二讲
照射量
一束γ或x射线穿过空气时与空气发生相互作用 而产生次级电子,这些次级电子在使空气电离而 产生离子对的过程中,最后全部损失了本身的能 量。照射量是表示γ或x射线在空气中产生电离 大小的物理量。 一、照射量X (Exposure )
1.定义（Definition）
dQ x dm
L
dE
(5)过渡平衡（Transient equilibrium）
•定义：
D( z ) e d Kc ( z)
与Z无关
•讨论：
a. d随入射光子能量的上升而加大，而且依赖于介质对光子
的散射截面的角分布。 b. d值与介质对电子的散射本领也有关系，因为散射作用能 降低次级电子的非各向同性程度。 c.空气与介质交界面处的吸收剂量值很低 ﹡电子在空气中的射程远远大于在液体或固体中的射程。 ﹡光子在空气中产生的电子将向侧面发散，射束轴上的电 子注量远小于介质中平衡深度处的注量，而且次级电子大部分
dRc ,in dRc ,out div c 0
• 典型例子：
a. PE，C处处相等；
b.均匀的带电粒子发射体 V内存在CPE c.均匀不带电粒子辐射场照射，不带电粒子释放的带电粒子 •对不带电粒子辐射场，在CPE下
D Kc
j
Ecut , j
e , j ,u
Ecut
E
(E ) ( E )dE
( E ) ：能量为E的粒子在密度为ρ
发生相互作用的几率；
的介质中穿过单位长度路程时
( E ) ： 能量为E的粒子在一次相互作用中授与能的期望值；
dm内有自发核转变时：
D qe
Ecut
( E ) ( E )dE n
射向前方。
d.宽光子束照射介质时, D q Kc (q为带电粒子平衡系数)。
四、 Kc.a , x和Dm的关系
Dm Kc.m f k Kc.a
Dm f x X
f k ( en )m / ( en ) a
W W f x ( ) a ( en / ) m / (en / ) a f k ( ) a e e
二、授与能ε（energy imparted）
1.能量沉积事件（energy deposition event） 由某个电离粒子或某组相关的电离粒子给指定沉积内 物质授与能量的事件。 2.某一能量沉积事件的授与能ε1 某个电离粒子或某一组相关的电离粒子在指定体积V内 发生的所有的相互作用中沉积能之和。 (1)定义
在稳恒辐射场中：
div d
4
Ecut
E ( E ) E , S E ,
d
4
Ecut
dE ' E , ( E , ; E , ) E ,
dE
dm内无自发核转变时：
d E E dv ( E ) ( E ) E ( E ) ( E ) d E d E DE dm dv D
j
Ecut , j
E. j
Scol . j
K col . j dE
Kcol,j：发生相互作用的带电粒子与原子电子碰撞时损失的动能 中变为沉积能（即不以δ粒子、俄歇电子、特征X射线或中和 过程释放的光子形式辐射出的能量）的份额
2.辐射平衡与吸收剂量
(1)完全辐射平衡（Complete radiations equilibrium ,CRE） • 定义
二．照射量率 X（Exposure rate）
1.定义
X =dX/dt
单位：C· -1s-1或Rs-1 kg 对单能光子辐射场:
( en ) ( e ) [h ( en ) ] ( e ) X a a a a W W
三．X和 X 值得说明的问题
•含义:
v
dQ dV
) dV
三、吸收剂量D （Absorbed dose）
1.定义
1 D lim lim m 0 m v 0 V
d D dm
d 电离辐射授与质量为dm的物质的平均能量
单位为：J.Kg-1(Gy)，也可用 rad
1 Q d 1 D div dv dV
Ei Ein Eout Q
4.平均授与能
• , 1 , 都是随机量
• • 是非随 Eout Q
Rin Rout Q d A Q
S
( div
dRin dRout 辐射平衡
Rout
Rin dV
•典型例子 （a）PE=常数 (b) 介质和源的均匀分布 •D的表达式
1 d Q 1 dS D ( ).E1 dV dV
E1 表示辐射源每次核转变相关联的由静止质量
转变成的辐射能的期望值
(2)带电粒子平衡（charged particle equilibrium,CPE） • 定义：
K c ,a
e ( )a ( en ) a h d ( h ) h cut W
e )a W dm e ( )a W
其中(e/W)a表示照射量是X或γ射线在空气中的碰撞比 释动能的电离当量。
•对于单能光子
en en e e x ( )a ( ) a ( ) a [ h ( )a ] W W
自由空间或不同于空气的材料内某一点的照射量 或照射量率的概念 •可以用空气碰撞比释动能Kc,a来取代照射量 原因：a. 由电离电荷量到能量的换算（乘以(w/e)a
因子）很不方便
b. Exposure的含义容易混 •对于点源：
第三讲
吸收剂量D（Absorbed dose）
一、沉积能（energy deposited）
1 E
E1 Ein Eout Q
(2)通用表达式
16O(n,αγ
)13C
Q=-2.215MeV Ee’ δ En
13C
α hυ
e+
e-
hυB
一次能量沉积事件的授与能示意图
1 En E hvB 2.215Mev 1.022Mev
' e
3.总授与能ε
dm
dQ为光子在质量为dm的空气中释放的全部电子（包括负 电子和正电子）完全被空气阻止时，在空气中所产生的一 种符号离子总电荷的绝对值。 单位：C· -1 kg 1R=2.58×10-4 C· -1 kg
必须注意的是： （1）定义中的dQ并不包括在所考察的体积元的空气中释放 出来的次级电子产生的韧致辐射被吸收后而产生的电离。实 际测量时，由此种方式产生的电离对dQ的贡献，仅当光子能
eu , j dE
平衡厚度（Equilibrium thickness，ET）
ET Rmax
(3)δ粒子平衡（Delta particle equilibrium）
描述带电粒子辐射场
•定义：
div 0
D
j Ecut , j
• D的表达：
E .P. j
s
S
ns ：单位质量介质中发生自发核转变的次数；
S ：每次核转变过程中授与能的期望值。
讨论： （1）如果已知辐射场、作用介质和作用参数的详细资料， 原则上可以用上述公式计算D，但实际上很难做到； （2）核和基本粒子的转变以及不带电电离粒子与物质相互 作用，作为基本过程的沉积能δE对D的贡献可以忽略； （3）D的简化表达式： D=
Sc.l . j
[1 Pcol . j ( E )]dE
其中Pcol,j表示初级带电粒子通过电子库仑碰撞损失 的能量中，转变成受激原子退激发时放射的特征X射线 和释放的δ粒子在慢化过程中产生的轫致辐射两部分光 子电离辐射能份额。 在低原子序数介质中，Pcol . j 0 ，故D可简化为
D
1.定义 单次相互作用中沉积的能量
E E ES Q
2.典型作用过程分析
•带电粒子与原子电子碰撞过程
E E ( E E hvk )
`
•电子对生成过程
E hv ( E E ) 2mc
2
•自发核转变过程
E Q hv ER B
量很高（大于3兆电子伏）时才显得重要。
（2）按照定义来测量照射量时，要求满足电子平衡条件。
2.特性（properties） • 次级电子的轫致辐射被吸收而产生的电离电荷，不包括 在dQ之内； • dm之外释放的次级电子，在dm之内产生的电离电荷， 不包括在dQ之内；
•
c d tr (
X
J
Ecut . j
E . P. J
Scol . j
dE
（4）部分δ粒子平衡（Partial delta particle equilibrium）
描述电子辐射场 • 定义：
div 0
D
• D的表达式：
Ecut
E .P
S col
(1 Pcol . )dE
在低原子序数取介质中 D E .P