电离辐射剂量与防护课件(4)

Ψ E , j (tr . j / ρ )E dE = ∑∫
j
∞
Ecut , j
Φ E , j E(tr. j / ρ ) E dE
五,碰撞比释动能Kc 碰撞比释动能 c 若定义: K c = d ε tr / dm
则:
K r = d ε / dm
r tr
K = Kc + Kr
根据我们前面已经学习的知识, 根据我们前面已经学习的知识,不带电粒子转移给带电粒 子的全部动能中, 子的全部动能中,最终损失于电离碰撞的那一部分所占的份额 en / ρ 为: / ρ = 1 g ,则 :
4.比释动能因子 (Kerma factor) 比释动能因子k( 比释动能因子 )
k = E ( tr / ρ ) E
比释动能K通过比释动能因子k与不带电粒子注量或 其谱分布联系起来.
K = Ψ ( tr / ρ ) E = Φ ( E tr / ρ ) E
K = ∑∫
j ∞ Ecut , j
∑ n i hv i ( tr / ρ ) i
& = A Γ K δ 2 r
七,不同介质中的比释动能
1.含义 2.关系
( en / ρ )i Ki / K m = ( en / ρ ) m
(tr / ρ) = ∫ E (tr / ρ)i dE / ∫ EdE
E E
�
第一讲 第二讲 第三讲
比释动能K(Kerma) 比释动能 照射量X (Exposure) 照射量 吸收剂量D(Absorbed Dose) 吸收剂量
第一讲
一,描述对象: 描述对象:
比释动能K(Kerma) 比释动能K(Kerma)
不带电粒子在物质中传递能量过程:
第一阶段:由不带电粒子 →次级带电粒子(PE,CE,PP等) 第二阶段:次级带电粒子 →作用介质(碰撞)
3.对于各种不带电粒子构成的辐射场,且各种粒子存在谱 对于各种不带电粒子构成的辐射场, 对于各种不带电粒子构成的辐射场 分布Φ 分布ΦE,j和 ΨE,j
K = ∑∫
j ∞
Ecut , j
ΨE, j (tr. j / ρ )E dE = ∑∫
jj E(tr. j / ρ )E dE
K c ,n = K n
六,比释动能率(Kerma rate) 比释动能率
1.定义 定义
K = dK / dt
单位:JKg-1s-1或Gys-1或 rads-1 对单能不带电粒子的辐射,有:
K = ψ ( tr / ρ ) E = E ( tr / ρ ) E = [ E (tr / ρ ) E ]
ε trr = h v 1' + h v 2 + h v 3
通常⑤的过程很少发生,特别是V很小的时候更是如此,所以
ε
r tr
= h v1 + h v 2 + h v 3
c ε tr = EA + Ee' + ( Ee hv1' hv2 hv3 ) = EA + Ee' + ( Ee hv1 hv2 hv3 )
tr
Kc = ∑ ∫
j
∞ E cut , j
tr , j Ψ E, j ( ) E (1 g ) dE ρ
对单能且只有一种不带电粒子辐射场, 对单能且只有一种不带电粒子辐射场,有:
Kc = Ψ(tr / ρ)E (1 g) = Ψ(en / ρ)E
特别对中子有: 特别对中子有:
en / ρ = tr / ρ
2.空气比释动能率常数Γδ(Air Kerma-rate constant) 空气比释动能率常数Γ 空气比释动能率常数 对于点源,活度为A,各粒子产额为ni,能量为hυi,则
A ∑ n hvi ( tr / ρ )i K= 2 hv >δ i 4π r i
定义
1 Γδ = 4π
则有
hv i > δ
2.讨论 扩展定义:比释动能K是感兴趣点P处单位质量介质中转移 给带电粒子的能量(动能)的期望值,其中包括轫致辐射 损失的能量,但不包括由一个带电粒子转移给另一个带电 粒子的能量. 扩展定义中带电粒子的能量不仅包括不带电粒子转移给带 电粒子的初始动能,还包括介质内分布的电离辐射源通过 自发核转变过程释放的带电粒子的初始动能. εtr是一个随机量(Stochastic quantity),但K是一个非随 机量(Nonstochastic quantity). 随机量:时空变化不连续,服从统计规律,观测值不能预 测,某一值出现的几率可以由分布函数确定.
两个阶段的能量转移发生在介质中的不同地点 研究不带电粒子在介质中的能量转移,有必要对二个阶段 (过程)分别考虑 比释动能是描述不带电粒子在物质中转移能量的第一阶段的 一个物理量
转移能) 二,Energy transferred (转移能)εtr
1.定义 在指定体积V内由不带电粒子释放出来的所有带电的电离 离子初始动能之和,用εtr表示,单位是J. 2.典型过程的转移能分析 (1)CE
"
εtr = Ee + EA + E = hv hvk hv
注:E1是由反冲电子Ee的轫致辐射释放的带电粒子,不能作为 独立事件产物再加到εtr中去.
(2)PP
ε tr = E+ + E = hv 2mc = hv + Q
2
电子对生成过程中反应能为Q=-2mc2,mc2为正负电 子的静止质量能.
2.对任意方向分布的单能不带电粒子 对任意方向分布的单能不带电粒子 ΦdV是不带电粒子在小体积元dV内的总径迹长度.显然
d ε tr = ( Φ d V ) [ E ( tr ) E ]
K = dε tr / dm = dε tr / ρdV = ΦdVE(tr )E / ρdV = Φ[E(tr / ρ)] = Ψ(tr / ρ)E
3.εtr通用表示方法 综上分析:在指定体积中的转移能εtr可表示为
ε tr = ∑ E u , in ∑ E unrout + ∑ Q ,
式中:∑Eu,in是进入体积V的所有不带电粒子的能量,但不包括带电粒 式中: 子的静止能量.
∑E nγu,out是从体积V逸出的不带电粒子的能量,但不包括不带
r c ε tr = ε tr + ε tr = E A + Ee' + Ee = hv hv" hvk
三,比释动能K 比释动能
1.定义 其中,
K = d ε tr dm
dεtr是由不带电粒子在质量为的无限小体积内释放出
来的所有带电粒子的初始动能之和(即转移能)的期望值. 单位:戈瑞(gray),简写Gy,1Gy=1JKg-1; 拉德(rad),1rad=10-2Gy.
能量为hυ的光子在V中的CE过程的转移能分析: (1)在①中 CE+激发 hυ k+俄歇电子;
(2)对反冲电子Ee,在②,③,④发生轫致辐射hυ1, hυ2, hυ3 (3) hυ1在⑤发生CE过程, hυ1 (4) hυ'在⑥发生CE过程, hυ' (5)
' e
反冲电子E1+散射光子hυ'1 反冲电子Ee'+散射光子hυ''
四,比释动能与注量的关系(The relationship of 比释动能与注量的关系( Kerma and Fluence) )
1.对单能单向的不带电粒子辐射场 对单能单向的不带电粒子辐射场 在体积元dadl中:
d ε tr = Ψ ( tr ) E dadl
dm = ρ dadl
K = Ψ( tr / ρ ) E = Φ( E tr / ρ ) E
电离辐射剂量与防护
电离辐射剂量学
第二章 剂量学基本概念
引言 1.剂量学的研究对象:研究辐射能量在物质中的转移过程,能量 沉积的分布以及它的测量和计算的方法. 2.剂量防护学中(三类物理量)辐射量(Radiation quantities) Radiometric quantities(辐射计量学量):描述辐射物自身固 有特性. Dosimetric quantities(剂量学量):描述辐射能量在物质中的 转移和沉积(K,X,D). Radiation protection quantities(辐射防护量):用品质因数加 权的吸收剂量.
电粒子的静止质量能和次级带电粒子动能辐射损失逸出的部分.
∑Q是入射的不带电粒子在体积V内引起的任何核和基本粒
子的转变中,所有相关的核和基本粒子静止质量能改变(质量减少时 为正,增加时为负)的总和.
εtr还可以表示为:
ε tr = ε + ε
r tr
c tr
式中:εrtr辐射转移能,εctr为碰撞转移能(或净转移能). 对于前面分析的CE过程: