卫生监督培训——核辐射与物质相互作用
合集下载
第二讲：核辐射与物质相互作用
辐射防护与安全培训
辐射防护与安全基础
第二讲 射线与物质相互作用
苏州大学医学部放射医学与公共卫生学院
中华人民共和国环境保护部辐射防护与安全培训
辐射防护与安全基础
射线 Ray
高速运动的粒子和光子
（天然或人工放射性、加速器、反应堆、宇宙射线）
包括： X射线、射线、射线、射线等
本质都是辐射粒子。
物质 Matter 常被称为：靶物质 靶材料
dE dX
ion
1 c 2 ln β 2 1 β Z
z NZ V
2
2
B(V)
电子的静 止质量
相对论修正项
壳层修正项
中华人民共和国环境保护部辐射防护与安全培训
辐射防护与安全基础
dE
dX
z NZ V
2
2
BV
ion
几点结论：
电离损失与入射粒子速度
中华人民共和国环境保护部辐射防护与安全培训
辐射防护与安全基础 主要作用形式有：
电离能量损失 辐射能量损失
多次散射
运动轨迹不再是直线，而是十分曲折
中华人民共和国环境保护部辐射防护与安全培训
辐射防护与安全基础 存在的问题：
β粒子的质量只有α粒子的1/7300，所以具有
相同能量的β粒子和α粒子速度就要相差很多，大 很多，往往接近光速，因此对β粒子相互作用的情 况必须要考虑相对论效应
z 大电离损失大
能量损失越快
z 小电离损失小
穿透本领越弱
速度相同，入射粒子的电荷数越多，
中华人民共和国环境保护部辐射防护与安全培训
辐射防护与安全基础
例如：当α、P以相同的速度入射到相同物质中时
辐射防护与安全基础
第二讲 射线与物质相互作用
苏州大学医学部放射医学与公共卫生学院
中华人民共和国环境保护部辐射防护与安全培训
辐射防护与安全基础
射线 Ray
高速运动的粒子和光子
（天然或人工放射性、加速器、反应堆、宇宙射线）
包括： X射线、射线、射线、射线等
本质都是辐射粒子。
物质 Matter 常被称为：靶物质 靶材料
dE dX
ion
1 c 2 ln β 2 1 β Z
z NZ V
2
2
B(V)
电子的静 止质量
相对论修正项
壳层修正项
中华人民共和国环境保护部辐射防护与安全培训
辐射防护与安全基础
dE
dX
z NZ V
2
2
BV
ion
几点结论：
电离损失与入射粒子速度
中华人民共和国环境保护部辐射防护与安全培训
辐射防护与安全基础 主要作用形式有：
电离能量损失 辐射能量损失
多次散射
运动轨迹不再是直线，而是十分曲折
中华人民共和国环境保护部辐射防护与安全培训
辐射防护与安全基础 存在的问题：
β粒子的质量只有α粒子的1/7300，所以具有
相同能量的β粒子和α粒子速度就要相差很多，大 很多，往往接近光速，因此对β粒子相互作用的情 况必须要考虑相对论效应
z 大电离损失大
能量损失越快
z 小电离损失小
穿透本领越弱
速度相同，入射粒子的电荷数越多，
中华人民共和国环境保护部辐射防护与安全培训
辐射防护与安全基础
例如：当α、P以相同的速度入射到相同物质中时
辐射和物质的相互作用原理
辐射和物质的相互作用原理辐射是指从原子、分子或其他核心体中发射出去的能量。
辐射能量以电磁波的形式传播，包括可见光、紫外线、X射线、伽马射线等。
辐射和物质之间的相互作用是一种很常见的现象，而原子核射线治疗和核能技术、X射线检查等便是基于这种相互作用现象实现的。
辐射和物质的相互作用有很多种形式，其中较为常见的包括光电效应、康普顿效应、光子对撞、电离和激发等。
1. 光电效应光电效应指的是，当一束光照射到某种物质上时，会将其中的电子从原子中扯出来。
只有当光子能量大于某个临界值时，电子才能被释放。
这一现象在真空中气象、电场强度影响电子扰动等情况下都表现得非常明显。
光电效应在太阳能电池、粒子探测器和光电倍增管中都使用到了。
光电倍增管使用的是通过电子扰动向试管中注入能量的方式来产生光电子。
2. 康普顿效应康普顿效应是指辐射与介质（通常指物质）相互作用后，质子或者其他介质粒子可以被辐射能量带走的现象。
当X射线或伽马射线碰撞到物质中的原子核或者电子时，它会失去一部分能量并发生散射。
同时，活动的电子由于吸收了辐射，也有机会离开原子成为自由电子。
康普顿效应在医学上应用非常广泛，例如在肿瘤诊断、辐射治疗和X射线显示等方面都有应用。
3. 光子对撞光子对撞是因辐射和物质相互作用而产生的现象之一，包括光子与电子、光子与原子核、光子与氢原子等的相互作用。
当两个光子碰撞时，它们之间的能量会转移到电子或其他介质的离子中。
光子对撞主要应用于高能粒子的研究中，如对撞型区域全息成像、太阳近端日冕跃迁和黑洞成像等等。
4. 电离和激发当一种物质暴露在辐射中时，可能会电离或激发。
电离与激发是指辐射撞击物质后，物质中的原子分子发生了发射和受到注入能量而离子化的现象。
发生电离和激发的结果会对物质产生不同的作用，如电离现象越强，就会产生较多的自由电子和离子，从而影响物质性质，如聚变反应。
总之，辐射和物质的相互作用的原理是复杂多样的，其中包括光电效应、康普顿效应、光子对撞、电离和激发等。
射线与物质的相互作用ppt课件
电离损失
❖电离
❖激发
二、带电粒子与物质的相互作用
2.2 与原子核的非弹性碰撞
➢ 入射带电粒子与原子核之间的库仑力作用，使带电粒 子的速度和方向发生变化，伴随着发射电磁辐射—— 轫致辐射。
➢ 当入射带电粒子与原 子核发生非弹性碰撞 时，以辐射光子损失 其能量，我们称它为
辐射损失。
二、带电粒子与物质的相互作用
原子核
反冲电子
h 1.0
0.5
YAxisTitle
0.0
入射光子 -0.5 -1.00ຫໍສະໝຸດ 204060
X Axis Title
B
80
100
散射光子 h
三、γ射线与物质的相互作用
3.3 电子对效应(Electron Pair Effect)
➢ 能量较高(>1.022MeV) 的射线(光子) 从原子核旁经过 时，在核库仑场的作用下，入射光子转化为一个正电 子和一个电子的过程。
❖中 子：不带电
❖无声无味、无色无嗅 ❖组织温度无明显升高
射线与物质的相互作用
辐射探测、防护的基础
射线与物质相互作用的分类
带电粒子辐射
轻带电粒子 （ β射线）
重带电粒子 （ α粒子）
非带电粒子辐射
次级电子 核外电子
电磁辐射 （ γ射线）
次级重带电粒子 原子核
中子
带电粒子与物质的相互作用
二、带电粒子与物质的相互作用
γ
中子
与束缚电子发生非弹性碰撞
1、与核外电子发生非弹性碰撞 2、与原子核发生非弹性碰撞 1、光电效应 2、康普顿效应 3、电子对效应 1、弹性散射 2、非弹性散射 3、俘获过程
五、总 结
❖射线穿透能力
卫生监督培训课件
，如水中微生物超标、有毒有害物质超 标等，并分析其产生原因和危害。
饮用水卫生监督案例分析
通过实际案例，分析饮用水卫生监督的实践操作和经验教训，提高 学员对饮用水卫生监督工作的认识和应对能力。
职业卫生
1 2
职业卫生管理
介绍职业卫生的定义、分类和卫生管理要求，包 括对职业病危害因素的控制、职业健康监护等方 面的规定。
公共场所卫生监督案例
总结词
公共场所卫生监督案例涉及各类公共场所的卫生状况和防疫 措施。
详细描述
公共场所卫生监督案例包括对电影院、游泳池、公共浴室等 公共场所的卫生状况和防疫措施进行检查。这些案例旨在保 障公众在公共场所的健康安全，预防和控制疾病的传播。
饮用水卫生监督案例
总结词
饮用水卫生监督案例主要关注饮用水 源的卫生状况和供水设施的卫生管理 。
01
通过卫生监督，保障食品、饮用水、环境等公共卫生安全，预
防和控制疾病，保障人民群众的身体健康和生命安全。
促进医疗卫生服务质量的提升
02
通过卫生监督，对医疗卫生机构进行监督检查，促进医疗卫生
服务质量的提升，提高医疗服务水平。
维护社会稳定
03
通过卫生监督，预防和控制突发公共卫生事件，维护社会稳定
和公共安全。
放射卫生监督案例
总结词
放射卫生监督案例主要关注放射性物质的管理和使用过程中的安全与防护。
详细描述
放射卫生监督案例包括对医疗机构、核设施等场所的放射性物质管理、使用过程的监督检查，以及对 放射工作人员的防护措施和个人剂量监测的检查。这些案例旨在确保放射性物质的安全使用，防止辐 射事故的发生，保障公众和工作人员的健康安全。
详细描述
饮用水卫生监督案例包括对饮用水源 的监测、供水设施的卫生管理以及水 质处理过程的监督检查。这些案例旨 在确保饮用水安全，预防因饮用水污 染而引发的疾病。
饮用水卫生监督案例分析
通过实际案例，分析饮用水卫生监督的实践操作和经验教训，提高 学员对饮用水卫生监督工作的认识和应对能力。
职业卫生
1 2
职业卫生管理
介绍职业卫生的定义、分类和卫生管理要求，包 括对职业病危害因素的控制、职业健康监护等方 面的规定。
公共场所卫生监督案例
总结词
公共场所卫生监督案例涉及各类公共场所的卫生状况和防疫 措施。
详细描述
公共场所卫生监督案例包括对电影院、游泳池、公共浴室等 公共场所的卫生状况和防疫措施进行检查。这些案例旨在保 障公众在公共场所的健康安全，预防和控制疾病的传播。
饮用水卫生监督案例
总结词
饮用水卫生监督案例主要关注饮用水 源的卫生状况和供水设施的卫生管理 。
01
通过卫生监督，保障食品、饮用水、环境等公共卫生安全，预
防和控制疾病，保障人民群众的身体健康和生命安全。
促进医疗卫生服务质量的提升
02
通过卫生监督，对医疗卫生机构进行监督检查，促进医疗卫生
服务质量的提升，提高医疗服务水平。
维护社会稳定
03
通过卫生监督，预防和控制突发公共卫生事件，维护社会稳定
和公共安全。
放射卫生监督案例
总结词
放射卫生监督案例主要关注放射性物质的管理和使用过程中的安全与防护。
详细描述
放射卫生监督案例包括对医疗机构、核设施等场所的放射性物质管理、使用过程的监督检查，以及对 放射工作人员的防护措施和个人剂量监测的检查。这些案例旨在确保放射性物质的安全使用，防止辐 射事故的发生，保障公众和工作人员的健康安全。
详细描述
饮用水卫生监督案例包括对饮用水源 的监测、供水设施的卫生管理以及水 质处理过程的监督检查。这些案例旨 在确保饮用水安全，预防因饮用水污 染而引发的疾病。
第四章射线与物质相互作用1
第五章 射线与物质相互作用
原子核物理
射线(Ray)又称辐射（ 射线(Ray)又称辐射（Radiaton) (Ray)又称辐射 能量大于10ev的辐射称作电离辐射（ Radiaton） 能量大于10ev的辐射称作电离辐射（Ionizing Radiaton） 10ev的辐射称作电离辐射 电离辐射通常可分为四大类： 电离辐射通常可分为四大类： 带电粒子辐射 快电子 重带电粒子 非带电粒子辐射 电磁辐射 中子
原子核物理
理论计算得到的轫致辐射引起的能量损失率为： 理论计算得到的轫致辐射引起的能量损失率为：
dE Z (− ) ra d ∝ dx m
2 2
NE
辐射损失率与Z 成正比， 辐射损失率与Z2成正比，说明电子打到重元素中容易发生轫致 辐射。这一特性对选择合适的材料来阻挡β粒子很重要： 辐射。这一特性对选择合适的材料来阻挡β粒子很重要：从电离 损失考虑，采用高Z元素来阻挡较好， 损失考虑，采用高Z元素来阻挡较好，但这样会引起很强的轫致 辐射，反而起不到保护，所以采用低Z元素防护。另外， 辐射，反而起不到保护，所以采用低Z元素防护。另外，辐射损 失率与粒子能量E成正比，这与电离损失不同， 失率与粒子能量E成正比，这与电离损失不同，所以当电子能量 低时，电离损失占优势；电子能量高时，辐射损失占优。 低时，电离损失占优势；电子能量高时，辐射损失占优。在相 对论能区，辐射损失和电离损失之比为： 对论能区，辐射损失和电离损失之比为：
原子核物理
5.1.1 重带电粒子在物质中的能量损失 快速运动的质子、 快速运动的质子、α粒子一类重带电粒子在穿过靶物质 与物质原子发生非弹性碰撞，将能量转移给电子， 时，与物质原子发生非弹性碰撞，将能量转移给电子，导致 原子的电离和激发，从而导致带电粒子的能量损失。 原子的电离和激发，从而导致带电粒子的能量损失。 带电粒子的能量损失分为核碰撞能量损失 核碰撞能量损失和 带电粒子的能量损失分为核碰撞能量损失和电子碰撞能量损 对于高能(MeV)带电粒子 带电粒子， 失。对于高能(MeV)带电粒子，原子核碰撞所导致的能量损 失远远小于与核外电子碰撞所导致的能量损失。 失远远小于与核外电子碰撞所导致的能量损失。
原子核物理
射线(Ray)又称辐射（ 射线(Ray)又称辐射（Radiaton) (Ray)又称辐射 能量大于10ev的辐射称作电离辐射（ Radiaton） 能量大于10ev的辐射称作电离辐射（Ionizing Radiaton） 10ev的辐射称作电离辐射 电离辐射通常可分为四大类： 电离辐射通常可分为四大类： 带电粒子辐射 快电子 重带电粒子 非带电粒子辐射 电磁辐射 中子
原子核物理
理论计算得到的轫致辐射引起的能量损失率为： 理论计算得到的轫致辐射引起的能量损失率为：
dE Z (− ) ra d ∝ dx m
2 2
NE
辐射损失率与Z 成正比， 辐射损失率与Z2成正比，说明电子打到重元素中容易发生轫致 辐射。这一特性对选择合适的材料来阻挡β粒子很重要： 辐射。这一特性对选择合适的材料来阻挡β粒子很重要：从电离 损失考虑，采用高Z元素来阻挡较好， 损失考虑，采用高Z元素来阻挡较好，但这样会引起很强的轫致 辐射，反而起不到保护，所以采用低Z元素防护。另外， 辐射，反而起不到保护，所以采用低Z元素防护。另外，辐射损 失率与粒子能量E成正比，这与电离损失不同， 失率与粒子能量E成正比，这与电离损失不同，所以当电子能量 低时，电离损失占优势；电子能量高时，辐射损失占优。 低时，电离损失占优势；电子能量高时，辐射损失占优。在相 对论能区，辐射损失和电离损失之比为： 对论能区，辐射损失和电离损失之比为：
原子核物理
5.1.1 重带电粒子在物质中的能量损失 快速运动的质子、 快速运动的质子、α粒子一类重带电粒子在穿过靶物质 与物质原子发生非弹性碰撞，将能量转移给电子， 时，与物质原子发生非弹性碰撞，将能量转移给电子，导致 原子的电离和激发，从而导致带电粒子的能量损失。 原子的电离和激发，从而导致带电粒子的能量损失。 带电粒子的能量损失分为核碰撞能量损失 核碰撞能量损失和 带电粒子的能量损失分为核碰撞能量损失和电子碰撞能量损 对于高能(MeV)带电粒子 带电粒子， 失。对于高能(MeV)带电粒子，原子核碰撞所导致的能量损 失远远小于与核外电子碰撞所导致的能量损失。 失远远小于与核外电子碰撞所导致的能量损失。
放射卫生法律法规培训
14
放射性同位素与射线装置
放射性同位素： 一般指可产生电 离辐射的各种放射性核素。 含放射性同位素的物质可根据需要 制成放射源，在任何时间、任何 环境下一直放射出射线 射线装置一般是指在通电状态下 才能产生射线的装置
X线机、加速器、中子发生器，（含
放射源的装置）
15
放射性应用
秦山一期核电站300MW于1991年12月15日并 网发电
16
放射性应用
工业同位素—核子秤和料位仪
17
放射性
应用
工业用同位素—探伤
18
放射性
应用
工业探伤源，30-100居里的Ir（铱）－192或Co
（钴）－60源
150mCi的Ra－226
20
放射性
应用
放射免疫分析药盒
21
放射性
应用
碘-131胶囊
22
放射性
应用
烟雾探测器 23
• 非电离辐射：指能量低无法使物质电离的辐射，例如太阳光、灯光、红 外线、微波、无线电波、雷达波等。
α • 电离辐射：指能量高，能使物质产生电离作用的辐射，例如 射线β射线、 γ射线和X射线等。 • 一般我们所称的辐射或放射线，都是指电离辐射而言。
10
什么是同位素与放射性同位素 ？
同位素：如果两个以上的元素的原子质子数目 相同，但中子数目不同，则他们具有相同的原 子序，在周期表里处于同一位置，所以称之为 同位素。有放射性的同位素称为“放射性同位 素”,没有放射性的则称为“稳定同位素”， 并不是所有同位素都具有放射性。 放射性同位素：是不稳定的，它会“变”。放 射性同位素的原子核很不稳定，会不间断地、 自发地放射出射线，直至变成另一种稳定同位 素，这就是所谓“核衰变”。放射性同位素在 进行核衰变的时候，可放射出α射线、β射线 和γ射线等。
放射性同位素与射线装置
放射性同位素： 一般指可产生电 离辐射的各种放射性核素。 含放射性同位素的物质可根据需要 制成放射源，在任何时间、任何 环境下一直放射出射线 射线装置一般是指在通电状态下 才能产生射线的装置
X线机、加速器、中子发生器，（含
放射源的装置）
15
放射性应用
秦山一期核电站300MW于1991年12月15日并 网发电
16
放射性应用
工业同位素—核子秤和料位仪
17
放射性
应用
工业用同位素—探伤
18
放射性
应用
工业探伤源，30-100居里的Ir（铱）－192或Co
（钴）－60源
150mCi的Ra－226
20
放射性
应用
放射免疫分析药盒
21
放射性
应用
碘-131胶囊
22
放射性
应用
烟雾探测器 23
• 非电离辐射：指能量低无法使物质电离的辐射，例如太阳光、灯光、红 外线、微波、无线电波、雷达波等。
α • 电离辐射：指能量高，能使物质产生电离作用的辐射，例如 射线β射线、 γ射线和X射线等。 • 一般我们所称的辐射或放射线，都是指电离辐射而言。
10
什么是同位素与放射性同位素 ？
同位素：如果两个以上的元素的原子质子数目 相同，但中子数目不同，则他们具有相同的原 子序，在周期表里处于同一位置，所以称之为 同位素。有放射性的同位素称为“放射性同位 素”,没有放射性的则称为“稳定同位素”， 并不是所有同位素都具有放射性。 放射性同位素：是不稳定的，它会“变”。放 射性同位素的原子核很不稳定，会不间断地、 自发地放射出射线，直至变成另一种稳定同位 素，这就是所谓“核衰变”。放射性同位素在 进行核衰变的时候，可放射出α射线、β射线 和γ射线等。
核辐射相关运用培训知识
接电缆等附件组成。
• 污染因子： • X射线探伤机在开机时的主要污染因子为X射线。
• X射线探伤机可能的事故工况：
• （１）射线设备性能不好，且没按照规定维护保养从而出
现照射事故； • （２）操作人员违章操作造成误照射； • （３）警示标志不合理或射线报警器发生故障而使无关人 员进入探伤室造成误照射。
人意外地出现在该强度的辐射区，在几分钟或者几秒钟将 受到致死剂量的照射。因此监督检查人员要严格按照有关 要求有针对性地进行检查。对于辐照装置辐射安全的特殊 要求及检查项目可分为以下几种:
•
• • • • • •
（１）钥匙控制 (2) 控制台上紧急止动装置 （3）便携式辐射检测报警仪 （4）固定式辐射监测仪 （5）报警标志 （6）辐照室人员通道门连锁装置 （7）迷道内防人误入连锁装置 （8）货物进出口门的控制 （9）辐照室内紧急止动装置 （10) 贮源井水处理和自动补水系统 （11）辐照室屋顶屏蔽塞联锁装置 （12)通风装置 （13）烟雾报警 （14） 断电降源
片的检测装置。通过X射线管产生的X射线对受检工件焊缝 处所贴的X线感光片进行照射，当射线在穿过裂缝时其衰 减明显减少，胶片接受的辐射增大，在显影后的胶片上产 生一个较黑的图像显示裂缝所在的位置，X射线探伤机就 据此实现探伤目的。
• 结构组成： • 本探伤系统主要由控制器、X射线发生器、电源电缆、连
• •
图例：
• 事故工况： • 对于放射源，可能发生放射源丢失、被盗，散落的放射源
•
•
将对周围环境产生污染。裸露的放射源如果破损，有可能 向周围环境扩散放射性物质，当人吸入或食入放射物质时， 放射物质就会在人体造成内照射，虽然这种情况出现的可 能性微乎其微，但仍应给予高度重视。可能产生的事故主 要有： （1）运输过程中，由于震动或冲击导致放射源密封材料 开裂，造成放射源泄漏； （2）使用过程中，由于仪器故障等意外因素造成的放射 源裸露（放射源在工作过程中卡源，只是放射源无法正常 返回储源罐内），致使周围γ射线辐射水平增高。
• 污染因子： • X射线探伤机在开机时的主要污染因子为X射线。
• X射线探伤机可能的事故工况：
• （１）射线设备性能不好，且没按照规定维护保养从而出
现照射事故； • （２）操作人员违章操作造成误照射； • （３）警示标志不合理或射线报警器发生故障而使无关人 员进入探伤室造成误照射。
人意外地出现在该强度的辐射区，在几分钟或者几秒钟将 受到致死剂量的照射。因此监督检查人员要严格按照有关 要求有针对性地进行检查。对于辐照装置辐射安全的特殊 要求及检查项目可分为以下几种:
•
• • • • • •
（１）钥匙控制 (2) 控制台上紧急止动装置 （3）便携式辐射检测报警仪 （4）固定式辐射监测仪 （5）报警标志 （6）辐照室人员通道门连锁装置 （7）迷道内防人误入连锁装置 （8）货物进出口门的控制 （9）辐照室内紧急止动装置 （10) 贮源井水处理和自动补水系统 （11）辐照室屋顶屏蔽塞联锁装置 （12)通风装置 （13）烟雾报警 （14） 断电降源
片的检测装置。通过X射线管产生的X射线对受检工件焊缝 处所贴的X线感光片进行照射，当射线在穿过裂缝时其衰 减明显减少，胶片接受的辐射增大，在显影后的胶片上产 生一个较黑的图像显示裂缝所在的位置，X射线探伤机就 据此实现探伤目的。
• 结构组成： • 本探伤系统主要由控制器、X射线发生器、电源电缆、连
• •
图例：
• 事故工况： • 对于放射源，可能发生放射源丢失、被盗，散落的放射源
•
•
将对周围环境产生污染。裸露的放射源如果破损，有可能 向周围环境扩散放射性物质，当人吸入或食入放射物质时， 放射物质就会在人体造成内照射，虽然这种情况出现的可 能性微乎其微，但仍应给予高度重视。可能产生的事故主 要有： （1）运输过程中，由于震动或冲击导致放射源密封材料 开裂，造成放射源泄漏； （2）使用过程中，由于仪器故障等意外因素造成的放射 源裸露（放射源在工作过程中卡源，只是放射源无法正常 返回储源罐内），致使周围γ射线辐射水平增高。
第二章 辐射防护基础知识(三)——射线与物质相互作用
υ
与物质的电子密度NZ成正比。物质密度越
大，物质中原子的原子序数越高，则此种物质对重 带电粒子的阻止本领也越大。
二、β射线与物质相互作用
1. 与物质的相互作用
1) 快速电子或β射线（正电子和电子）与物质发生三种相 互作用：非弹性散射、弹性散射和轫致辐射。 2) 由于电子的静止质量约是α粒子的1/7000，所以它与物 质相互作用及在物质中的运动轨迹都与重带电粒子有 很大差异。 3) 快速电子在物质中的损失一般需考虑电离损失和轫致 辐射损失。电子与原子核库仑场作用发生非弹性碰撞， 产生轫致辐射，能量为几个MeV的电子在铅中的轫致 辐射能量损失率接近电离损失率。
6 吸收和射程
α射线与 射线电离效应比较 射线与β 4) α射线与β射线电离效应比较 α 射线 径迹 粗 直 电离作用 ∝ β 射线 细 弯 Z1Z2 /v2
Z1 入射粒子原子序数 Z1 靶粒子原子序数 v 入射粒子速度
α 电离作用强
电离作用严重 实验结果 产生离子对数目多
三、γ 射线与物质的相互作用
R = 3.2 × 10
4
A
ρ
Raiv
式中，A和ρ分别表示吸收物质原子的质量数和 密度（单位为g/cm3），R的单位为cm。
2.几个重要概念 2.几个重要概念
射程和路径的区别
带电粒子的射程和路程
2.几个重要概念 2.几个重要概念
3）射程歧离
– 一组单能粒子射程的平均值称为平均射程。 – 相同能量的粒子在同一种物质中的射程并不完全相同，这
5 湮没辐射
正电子与负电子相遇发生湮 灭，产生两个 0.511 MeV 的 γ光子。 光子。
γ
γ
e+ +
me+ +
放射防护课件X线与物质的相互作用
整理ppt
22
1.光电效应概念
吸收时光子的能量全部变为其他形式的能量； 弹性散射仅改变辐射的传播方向， 非弹性散射改变辐射的方向，也部分地吸收光
子的能量。
整理ppt
11
X射线与物质的相互作用
X射线与物质相互作用的主要过程包括：
光电效应 (photoelectric effect)
康普顿效应(Compton effect)
在光子能量较低时,除低Z以外的所有元素都以光 电效应为主。
光子能量在0.8～4MeV时，无论Z多大，康普顿效 应都占主导地位。
大的hν处电子对效应占优势。图中的曲线表示两 种相邻效应正好相等处的Z和hν值。
②在20～100keV的诊断X线范围内，光电效应和康 普顿效应是重要的，相干散射不占主要地位，电 子对效应不可能发生。
平均30次左右的相互作用，一个入射光 子的全部能量都转移给电子。
X光子进入生物组织后，光子能量在其 中转移、吸收，最终引起生物效应。
整理ppt
10
X线与物质的相互作用
X线在物质中可能与原子的电子、原子核、带电 粒子的电场以及原子核的介子场发生相互作用， 作用的结果可能发生光子的吸收、弹性散射和 非弹性散射。
20 70 30 89 11 94 6
60 7 93 31 69 95 5
100 1 99 9 91 88 12
整理ppt
18
总结
用水来说明低Z组织的情况，如空气、脂肪 和肌肉。
致密骨含有大量钙质，代表中等Z的物质。 相干散射仅占5%左右。 水中除低能光子外，康普顿散射是主要的。 NaI的Z高，主要是光电作用。 骨介于水和NaI之间，低能时主要是光电作
高速电子通过组织时，与原子相互作用， 使其电离或激发，产生化学变化和生物 损伤；在被吸收的能量中，97％的转变 为热能，3%的能量以引起化学变化的形 式积蓄起来。
放射卫生基础知识
(电离: 原子失去电子)
放射工作人员主要关心电离辐射
整理课件
12
不同种类电磁波的波长
整理课件
13
相关基础知识简介（电离本领）
• α粒子电离作用大，射程短，在空气中 只有数厘米，穿透能力小，一张绘图纸 就能全部档住。α衰变主要发生在Z>82 的重核（Pb的原子序数为82）。
• β粒子与α粒子相比，它的电离作用小， 贯穿本领大，在空气中的射程可达十几 米，需要用几毫米的铝片来屏蔽。Z≥1 的核素均能产生β衰变。
相关基础知识简介
辐射量及其单位
• 吸收剂量(D)
电离辐射作用于机体而引起的生物效应，主
要取决于机体吸收辐射能量的多少。吸收剂量是
单位质量被照射物质平均吸收的辐射能量。用符 号D 表示。
吸收剂量单位(SI)是：戈瑞 ( G y )
1Gy＝1Ｊ／ｋg (专用单位)
Ｄ＝ｆ.Ｘ
（f为吸收系数，与受照物质的原子序数和密度有关）
整理课件
5
相关基础知识简介
人类年均受照的有效剂量(mSv)
mSv 2.5
2.4
2
1.5
1
0.4
0.5
0.005 0.002 0.0002
0天然本底 医疗大照气射层核试验切事故 核能生产
人类电离辐射来源
整理课件
6
相关基础知识简介
放射性同位素
• 放射性同位素 可根据需要制 成放射源，在 任何时间、任 何环境下一直 放射出射线
整理课件
23
相关基础知识简介
电离辐射的生物效应
•继发作
用• 是在细胞损伤的基础上，引起各组织器官和系
统的损伤，导致临床症状的出现，甚至机体死 亡。
放射工作人员主要关心电离辐射
整理课件
12
不同种类电磁波的波长
整理课件
13
相关基础知识简介（电离本领）
• α粒子电离作用大，射程短，在空气中 只有数厘米，穿透能力小，一张绘图纸 就能全部档住。α衰变主要发生在Z>82 的重核（Pb的原子序数为82）。
• β粒子与α粒子相比，它的电离作用小， 贯穿本领大，在空气中的射程可达十几 米，需要用几毫米的铝片来屏蔽。Z≥1 的核素均能产生β衰变。
相关基础知识简介
辐射量及其单位
• 吸收剂量(D)
电离辐射作用于机体而引起的生物效应，主
要取决于机体吸收辐射能量的多少。吸收剂量是
单位质量被照射物质平均吸收的辐射能量。用符 号D 表示。
吸收剂量单位(SI)是：戈瑞 ( G y )
1Gy＝1Ｊ／ｋg (专用单位)
Ｄ＝ｆ.Ｘ
（f为吸收系数，与受照物质的原子序数和密度有关）
整理课件
5
相关基础知识简介
人类年均受照的有效剂量(mSv)
mSv 2.5
2.4
2
1.5
1
0.4
0.5
0.005 0.002 0.0002
0天然本底 医疗大照气射层核试验切事故 核能生产
人类电离辐射来源
整理课件
6
相关基础知识简介
放射性同位素
• 放射性同位素 可根据需要制 成放射源，在 任何时间、任 何环境下一直 放射出射线
整理课件
23
相关基础知识简介
电离辐射的生物效应
•继发作
用• 是在细胞损伤的基础上，引起各组织器官和系
统的损伤，导致临床症状的出现，甚至机体死 亡。
核辐射防护常识与相关核辐射知识
核辐射防护常识与相关核辐射知识什么是核辐射？放射性物质以波或微粒形式发射出的一种能量就叫核辐射，核爆炸和核事故都有核辐射。
核辐射主要是α、β、γ三种射线：α射线是氦核，只要用一张纸就能挡住，但吸入体内危害大；β射线是电子，皮肤沾上后烧伤明显。
这两种射线由于穿透力小，影响距离比较近，只要辐射源不进入体内，影响不会太大；γ射线的穿透力很强，是一种波长很短的电磁波。
y辐射和X射线相似，能穿透人体和建筑物，危害距离远。
宇宙、自然界能产生放射性的物质不少，但危害都不太大，只有核爆炸或核电站事故泄漏的放射性物质才能大范围地对人员造成伤亡。
电磁波是很常见的辐射，对人体的影响主要由功率(与场强有关)和频率决定。
1、什么是放射性1896年贝克勒尔在研究轴矿的荧光现象时发现轴盐矿发射出类似X射线的穿透性辐射。
两年之后，法国物理学家居里夫人从轴矿中相继发现的另外两个能发射射线的新元素——钋和镭。
居里夫人称这种能自发释出射线的性质为放射性。
2、辐射分为两类。
一类是电离辐射，这是指α（阿尔法）、β（贝塔）、γ（伽马）、X和中子等射线。
这些射线能够直接或间接地使物质电离（即原子或分子获得或失去电子而成为离子）。
电离辐射按粒子带电情况又可分为带电粒子辐射（如α、β、粒子）和不带电粒子辐射（如中子、X和γ射线）。
另一类是非电离辐射，如可见光、紫外线、声辐射、热辐射和低能电磁辐射。
3、α、β、γ、中子和X射线有些什么特点？（1）α粒子：是高速运动的带正电的氦原子核。
它的质量大、电荷多，电离本领大。
但穿透能力差，在空气中的射程只有1～2厘米，通常用一张纸就可以挡住。
（2）β射线：是高速运动的电子流。
它带付电荷，质量很小，贯穿本领比α粒子强，电离能力比α粒子弱。
β射线在空气中的射程因其能量不同而异，一般为几米。
一通常用一般的金属板或有一定厚度的有机玻璃版、塑料版就可以较好地阻挡β射线对人的照射。
（3）γ射线：是波长很短的高能电磁波。
医学放射工作人员放射防护培训大纲(2019版)
医学放射工作人员放射防护培训大纲（2019版）一、基础类知识（一）培训内容原子核结构和放射性衰变;电离辐射的特点及其与物质的相互作用;电离辐射的量和单位;天然与人工电离辐射源;放射生物学基础;放射性物质的吸收、代谢与促排;辐射测量与仪器设备;个人监测;场所防护监测;放射事故及其应急处理;放射损伤防治;放射性废物处置;表面放射性污染的去除。
（二）知识体系知识领域1：原子核的基础知识【1】原子核的基本性质【2】放射性衰变和核的稳定性知识领域2：电离辐射基础知识【1】电离辐射源【2】射线与物质的相互作用【3】电离辐射剂量及单位知识领域3：核辐射测量方法【1】核辐射测量方法及仪器【2】个人剂量监测【3】工作场所防护监测知识领域4：放射生物学基础【1】放射性物质的吸收【2】代谢与促排【3】内照射与外照射【4】辐射生物损伤知识领域5：放射性废物处理与处置【1】放射性废物来源与分类【2】放射性废物处理【3】放射性废物处置【4】放射性废物管理与评价知识领域6：放射事故及其应急处理【1】放射事故分类【2】放射性事故应急体系【3】放射性事故应急准备二、法规标准类（一）培训内容放射防护法规;放射防护标准;放射工作人员的职业健康管理。
（二）知识体系知识领域1：我国核安全法律法规概述知识领域2：我国放射防护法规法律法规【1】中华人民共和国环境保护法【2】中华人民共和国放射性污染防治法【3】中华人民共和国职业病防治法【4】中华人民共和国环境影响评价法【5】电离辐射防护与辐射源安全基本标准【6】放射卫生防护基本标准【7】民用核安全设备监督管理条例【8】放射性同位素与射线装置安全和防护条例【9】辐射防护规定【10】放射性同位素与射线装置安全许可管理办法【11】放射诊疗管理规定【12】放射工作人员职业健康管理办法【13】医学放射工作人员放射防护培训规范三、防护知识类（一）培训内容放射防护的目的和任务;放射防护原则;职业照射及其防护;医疗照射的质量保证与患者防护;外照射的防护措施;内照射的防护措施;安全操作技术;电离辐射医学应用新进展、放射防护新知识、新技术。
- 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)。
全国放射卫生监督员培训
苏州大学放射医学与防护学院
表 物质名称 W (eV)
几种物质的电子平均电离能 空气 34 Al 26.4 CH4 27.0 H2 36.3 CO2 32.8 He 41
苏州大学放射医学与防护学院
由入射粒子直接作用引起的电离 初级电离 产生的自由电子 次级电子
如果，次级电子的能量足够大（δ电子），它 也可以使物质电离，这种电离过程 次级电离 总电离=初级电离+次级电离
全国放射卫生监督员培训
苏州大学放射医学与防护学院
由图2.2 可见： 当α 粒子刚进入空气中时，比电
经常将射线按照带电性质分为几类：
1.带电射线： α、t、d、p、Л ±、μ
轻带电粒子：e+、e-
±、
e±
重带电粒子：α、 p、
重离子：Z > 2 2.中性粒子：∧超子、 Л0、n 3.电磁辐射：γ、Χ
全国放射卫生监督员培训
苏州大学放射医学与防护学院
主要内容：
一.重带电粒子与物质相互作用（α） 二.β射线与物质相互作用 三.γ射线与物质相互作用
问题：
1）
全国放射卫生监督员培训
苏州大学放射医学与防护学院
二. β 射线电子与物质相互作用
1. β射线来源及特点 2.能量损失 1）电离能量损失
2）辐射能量损失
3）多次散射
3.β射线的吸收
全国放射卫生监督员培训
苏州大学放射医学与防护学院
1. β粒子参数、来源及特点 β射线 实际上是高速运动的电子
单位： g cm 2
5MeV 的α 粒子在人体组织中的射程为43μ m 人体组织密度：
1 g cm
3
Rm R 43 10-4 1 4.3mg / cm 2
人体皮肤厚度： 7 m g cm 2 所以：α 粒子造成的外照射伤害可以不考虑
全国放射卫生监督员培训
苏州大学放射医学与防护学院
dE dE
dE
dx ion(α )
dx ion(p)
2 zα 22 2 2 4倍 zp 1
dx ion ( ) 4 dE dx ion ( p )
当两者速度相等时，防护α粒子比质子要容易得多
全国放射卫生监督员培训
苏州大学放射医学与防护学院
dE
（负电子、正电子）
由核衰变产生的β射线，具有以下特点：
7 18 10 ~ 10 y 半衰期在
能量 0~4MeV
能谱特点： 连续
有最大衰变能
某处有最大强度
β能谱示意图
全国放射卫生监督员培训
苏州大学放射医学与防护学院
电子与物质相互作用的特点：
与α相同之处： 均是带电粒子在与物质相互作用时，仍然主要是 与物质中原子的核外电子发生电离相互作用 与α不同之处： β粒子质量是α粒子的质量的1/7300, 质相互作用过程中,会有很大的差别 在与物
全国放射卫主要作用形式有：
电离能量损失 辐射能量损失
多次散射
运动轨迹不再是直线，而是十分曲折
全国放射卫生监督员培训
苏州大学放射医学与防护学院
存在的问题：
β粒子的质量只有α粒子的1/7300，所以具有
相同能量的β粒子和α粒子速度就要相差很多，大 很多，往往接近光速，因此对β粒子相互作用的情 况必须要考虑相对论效应
苏州大学放射医学与防护学院
2) α粒子的射程 路程 入射粒子在吸收体中所经过的实际轨迹的长度。
射程：
入射粒子在吸收物质中，沿入射方向从入射点
到它的终点（速度为零）之间的直线距离
dE dE E0 R x dx dx 0 0 dE 0 dE / dx 一般情况下，路程>射程
2 4 2 m0V 2 4 πz e NZ 1 c 2 dE ln ln β 2 2 dX ion m0V I 1 β Z
z NZ B(V) 2 V
电子的静 止质量 相对论修正项 壳层修正项
2
全国放射卫生监督员培训
苏州大学放射医学与防护学院
dE
z NZ BV 2 dX ion V
2
几点结论：
电离损失与入射粒子速度 1 v 2 成反比 当种类相同的入射粒子（粒子速度V不太大 时） ，入射到相同的靶物质中时，相同的情况 下， 速度越快，损失能量越小
全国放射卫生监督员培训
苏州大学放射医学与防护学院
dE
z NZ BV 2 dX ion V
随着粒子与物质的相互作用，粒子逐渐损失能量，
速度减慢→慢化
入射粒子最后完全停留在靶物质→吸收 几种主要的使入射粒子损失能量（慢化）的
相互作用过程：
电离能量损失 辐射能量损失 散射
全国放射卫生监督员培训
苏州大学放射医学与防护学院
2.电离能量损失
1）作用机制 当α粒子通过物质时，由于与靶物质核外电子之间 的库仑作用力，使电子受到吸引或排斥。从而，使电 子获得一部分能量。 获得的这部分能量分成两种情况： a.获得的能量足够大，足以克服 原子核的束缚变成自由电子 一个自由电子 电离
（
m
16 20 23 26 30 34 38
铝
）
7.5
8.0 8.5 9.0 9.5 10.0
6.6
7.4 8.1 8.9 9.8 10.6
81
91 100 110 120 130
43
48 53 58 64 69
全国放射卫生监督员培训
苏州大学放射医学与防护学院
用质量厚度表示射程：
Rm R
放射性放出的射线碰到各种物质的时 候，会产生各种效应： 射线对物质的作用 物质对射线的作用 例如： 使照相底片和乳胶感光 使一些物质产生荧光 吸收一部分 散射一部分 可能使一些物质的原 子、分子发生电离
可穿透一定厚度的物质
全国放射卫生监督员培训
苏州大学放射医学与防护学院
从射线的测量、利用以及防护的角度上讨论问题，
射源）放出来的
最大能量～10MeV
通常情况下 4～6MeV
可放出α粒子的放射性同位素有200多种
有时可由加速器得到能量可达几百MeV的α粒子
（这样的能量足以克服任何靶物质原子核的库 仑排斥力，而使α粒子进入核力范围，因而它 是产生核反应的一种有效的入射粒子）
全国放射卫生监督员培训
苏州大学放射医学与防护学院
各种化学元素
靶材料
化合物 混合物
单质
可以是
气体
液体
固体
全国放射卫生监督员培训
苏州大学放射医学与防护学院
相互作用 Interaction
射线穿过物质时，所发生的复杂的物理过程，
称为相互作用。 能量损失 角度偏转 决定于 入射粒子和被作用物质的性质
吸收
全国放射卫生监督员培训
苏州大学放射医学与防护学院
离较小
随着穿过距离的增大，比电离越
来越大
入射粒子穿过物质时，会逐渐损
图2.2
失能量，当能量很小时，电离损
失最大，直至电离损失为零。
全国放射卫生监督员培训
苏州大学放射医学与防护学院
平均电离能 定义：产生一对离子对需要的平均能量 W
平均电离能的特点： 只与物质种类有关，与入射粒子能量无关
全国放射卫生监督员培训
全国放射卫生监督员培训
苏州大学放射医学与防护学院
表2.1 α粒子在几种物质中的射程
α 粒子能量 （ MeV ） 4 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 空气 （ 2.5 3.0 3.5 4.0 4.6 5.2 5.9
cm ）
生物组织 （ m ） 31 37 43 49 56 64 72
苏州大学放射医学与防护学院
重带电粒子是相对于电子质量而言的，质 量要比电子的质量大的多。
Mα 4 1836 me 7300 me
重带电粒子与物质相互作用，常常是以α 粒子为例。
全国放射卫生监督员培训
苏州大学放射医学与防护学院
主要由不稳定的原子核（如象232Th、228Ra等放
α 粒 子 的 来 源 及 特 点
同为4MeV的 β粒子和α粒子
v 5%C v 99.5%C
全国放射卫生监督员培训
苏州大学放射医学与防护学院
2. 能量损失
1）电离能量损失 电离能量损失电子在穿过物质时，损失能量的 主要方式 当快速电子通过物质时，它与物质原子的壳层电 子发生碰撞，入射电子将自己的一部分能量给与原
子壳层电子，使原子电离或激发。
同种带电粒子在不同物质中的射程，可用空气来计算
R 3.2 10
4
A
R0
对于化合物和混合物主要差别在于A值的差别：
A n1 A1 n2 A2 n3 A3 ni Ai
全国放射卫生监督员培训
苏州大学放射医学与防护学院
对于能量为3~7MeV 的α粒子，
在标准状态下的空气中，平均射程
R0 0.318 E α 3
2
cm
MeV
图2.3
全国放射卫生监督员培训
苏州大学放射医学与防护学院
计数保持不变
对于
210Po
E 5.30MeV
在标准状态下的空气中
R 3.84cm
平均射程
全国放射卫生监督员培训
苏州大学放射医学与防护学院
布雷格—克莱门经验规律
R 0 A R0 A0
α粒子（ α射线）就是高速运动的氦核，它是
一个极其稳定的原子核
α 粒 子 的 参 数 原子序数： Z 质