第4章 辐射防护相关量与系数_177902236

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比释动能、吸收剂量和照射量的比较
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比释动能、吸收剂量和照射量的比较
D en / tr / 1 g
能量小于3MeV且电子平衡时
D en / tr / K
X
en
/
e
W
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三.防护量
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辐射防护量之间的相互关系
用Q(L)和模型进 行计算,并由测量
及 计算确认
AP geometry by using CMP
mathmatical phantom.
– Note: this is the energy range for X‐ray diagnostic radiology
• Bone surface (BS)：
– 30 keV‐150 keV，the BS dose was
的量
量 用系数 的量
第I类 基本量 （ICRU 60）
辐射生物 效应评价
外照射剂量 监测与评价
防护量
第II类 防护剂量量 （ICRP 103）
实用量
第III类 运行实用量 （ICRU 51）
内照射监测： 氡子体照射
氡专用量
第IV类 （ICRP 65）
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二、基本量
放射性的 量
第I类 电离辐射基本量
辐射 场的量
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比释动能与吸收剂量的关系
比释动能与吸收剂量的关系： 条件：带电粒子平衡
其中：
g EZ EZ 800
一般在10-3~10-2之间
对低能带电粒子，韧致辐射可以忽略时，则
D＝K
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比释动能与吸收剂量的关系
比释动能与吸收剂量在物质中的变化： 19
照射量
（4）照射量
定义：
X、γ射线，在空气中，单位体积元内产生的全部
• ICRP：
International Commission on Radiological Protection – 全称:国际放射防护委员会 – 其出版物偏重于电离辐射效应的评价和管理。
4
辐射防护知识体系
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辐射防护相关量的框架
放射性 核素
介质 辐射场
能量转移 吸收过程
放射性 辐射场的 相互作 剂量学
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防护量
（1） 当量剂量（ equivalent dose ）
HT R DT ,R R
式中，DT,R是辐射R在器官或组织T内产生的平均吸收剂
量； 为辐射R的辐射权重因子，无量纲。SI：J kg-1， 特定名称：希沃特（Sv） 对于特定器官，无论何种辐射照射，只要当量剂量相同， 该器官受随机效应的影响程度大致相仿。
a
X
fm
X
Dm－吸收剂量，Gy； fm－因子，Gy/R； X－照射量，R.
Dm
en / m en / a
Wa e
X
33.85
en / m en / a
X
fm X
Dm－吸收剂量，Gy；
fm－因子，J/C； X－照射量，C/kg.
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吸收剂量与照射量的关系
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吸收剂量与照射量的关系
第四章 辐射防护的相关量与系数
问题导读
1. 有哪些？ 2. 是什么？ 3. 怎么用？
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本章内容
一、辐射防护相关量体系 二、基本量 三、防护量 四、实用量
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一、辐射防护相关量体系
• ICRU：
International Commission on Radiation Units and Measuremen – 全称:国际辐射单位与测量委员会 – 它发布的报告偏重于电离辐射的测量与单位。
K dEtr dm
单位是J kg-1，专用单位是Gy
比释动能K是不带电粒子在单位质量物质中向次级带电 粒子转移的能量。
比释动能率 K（ kerma rate）
单位时间内比释动能的增量与时间之商，即： K dK
dt
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比释动能与注量的关系
• 单能：
K
tr
E
• 连续谱：
K
E0 0
d(E dE
)
H T
(t) dt
式中，t0 为摄入放射性物质的时刻； 为t时刻组织或器官T 的当量剂量率；τ为摄入物质之后的经过时间。
未对τ加以规定时，对成年人τ取50年；对儿童的摄入取
至70岁。
待积有效剂量（committed effective dose）E，( )
E T HT T 43
防护量
清华大学工程物理系
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照射量
照射量因子
计算公式：
E
en
e W
X fx
照射量 因子
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照射量
[例：]
137Cs源发射的射线能量为0.662MeV，离源1m处测得光子 的注量率 φ 为1×107m-2·s-1，求该点的照射量率。
解： 由
且
得
X fx
f x 9.219 1018 C kg 1 m2
X f x 9.219 1018 1107 9.219 1011(C kg 1 s1) 3.6107(Rs1)
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扩展知识—防护量的计算
照射条件
45
扩展知识—防护量的计算
人体模型
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扩展知识—防护量的计算
MIRD
MIRD‐5
ICRP
球
GSF
ADAM&EVA
ORNL
6个年龄段系 列模型
ORNL
孕妇模型
Duke
4D心脏 (ADCP, superquad ric‐based)
清华Baidu Nhomakorabea
中国参考人
ORNL
PIMAL (四 肢可运动)
相互作 用系数
剂量学 的量
衰变常数 粒子注量
质量减弱系数
授予能
半衰期 粒子注量率 质量能量转移系数 吸收剂量
平均寿命 能量注量 质量能量吸收系数 吸收剂量率
活度 能量注量率 质量碰撞阻止本领
转移能
质量辐射阻止本领 比释动能
总质量阻止本领 比释动能率
照射量
照射量率
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二、基本量
1. 放射性的量 2. 辐射场的量 3. 相互作用系数 4. 剂量学的量
体模
模拟人体对入射辐射散射、吸收特性的一类物体。
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运行实用量
强贯穿辐射（Strong penetrating radiation）
总能量平衡 谱分布平衡
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比释动能与吸收剂量的关系
带电粒子平衡的条件：
（1）离介质边界有一定距离，d Rmax； （2）均匀照射条件； （3）介质均匀条件：介质对次级带电粒子的阻止本
领，对初级辐射的质能吸收系数不变。
带电粒子平衡不成立：
（1）辐射源附近； （2）两种物质的界面； （3）高能辐射。
基本辐射量 注量Ф，吸收剂量D，比释动能K
用和W拟R人、体W模T 进行计算
实用量 周围剂量当量H*(d) 定向剂量当量H′(d，
Ω) 个人剂量当量HP(d)
由相应的测量与 计算结果
进行相互比较
防护量
器官平均剂量DT 器官当量剂量HT 全身有效剂量E
监测仪表 刻度校准
换算系数
辐射防护 评价
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防护量
tr
EdE
•
比释动能系数：
k
E
tr
例：已知能量为4.44MeV的中子，在研究点处 的中子注量Φ为2.6×1010中子/m2，求中子在 该点处参考人中的比释动能？
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空气比释动能率
空气比释动能率常数 （ air-kerma rate constant）
某种发射光子的核素的空气比释动能率常数定义为 l2K和
1959 1969 1982
1987
1995
1999
2002
2007
数学模型的发展
扩展知识—防护量的计算
VIP-Man
体素模型的发展
中国参考人-CRAM
扩展知识—防护量的计算
• RBM：
– 30 keV‐150 keV ，the RBM dose
was underestimated by 30% for
（略）
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4.（辐射）剂量学的量
剂量：医学专用术语，指药物治疗时需要掌握的 用药量。作为将物理测量和辐射生物效应联系起
来的一个物理量而被引入的。
间接电离 粒子的能 量沉积过 程：
间接 带电粒子
带电粒子
带电粒子 （比释动能）
物质 （吸收剂量）
描述能量转移的量
（1） 比释动能 K（kerma）
比释动能K定义为dEtr和dm之商，其中dEtr是非带电粒子 在质量为dm的物质中，在相互作用过程中释出的所有带 电粒子初始动能的总和。
活度A的比值，其中 为K活 度A的点源在距离为l处的真空 中能量大于δ的光子的空气比释动能率，即
K
A l2
l 2K A
用途： （1）已知某核素点源活度的情况下，可以求得距离l处某点的空气比 释动能率 （2）用仪器测量得到某核素点源的情况下距离l处某点的空气比释动 能率，则可以求出该点源的活度
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空气比释动能率
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防护量
组织权重因 T 子，
全身各器官均匀受 到相同当量剂量照 射时，个人蒙受的 随机性健康危害 中，器官T所占的 份额。
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防护量
（2） 有效剂量（ effective dose ）
E T R DT ,R T HT
T
R
T
反映了与全身不均匀照射所致随机性健康危害 程度相仿的全身均匀照射的当量剂量。
吸收剂量D是电离辐射在质量为dm的物质平均
授予能和质量dm之商，即：
D d
dm
单位：J/ kg，Gy
吸收剂量是辐射防护中最基本的剂量学概念。 其实质是单位质量物质吸收的能量。
适用于任何类型的电离辐射、任何被辐射照 射的物质，适用于内、外照射。
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比释动能与吸收剂量的关系
带电粒子平衡： 每 有 一 个 带 电 粒 子 从所考虑体积出 来，就有一个相同类型、相同能量的 带电粒子从外面进入，要求一一对应。
overestimated by 130% and 75%
CMP
in CMP and ICRP‐74 respectively.
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CRAM
四. 运行实用量
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用于场所监测的实用量
ICRU球
30厘米组织等效球，由密度为1g/cm3，成分为：氧：76.2 ％，氢：10.1％，碳：11.1％，氮：2.6％的软组织等效材 料组成。
引起相同效应，RBE=参考辐射的剂量 / 所考虑辐射的剂量
参考辐射
一般选择低LET辐射作为参考，大多数实验研究中采用 60Co或者137Cs γ射线，或大于200 kV的高能X射线。
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辐射权重因 子，
防护量
R
35
辐射权重因 子，
防护量
R
36
防护量
组织权重因子（tissue weighting factor），wT： 对组织或器官T的当量剂量加权的因子称为组织权 重因子WT，它反映了在全身受到均匀照射下，各 组织或器官对总危害的相对贡献，换言之，它反 映了不同组织或器官对发生辐射随机性效应的敏 感性。
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防护量
辐射权重因子（radiation weighting factor），wR：
用以考虑不同类型的辐射对健康的相对危害效应。其数值 是根据生物学资料，由ICRP选定的，代表这种辐射在小剂 量 时 诱 发 随 机 效 应 的 相 对 生 物 效 应 (relative biological effectiveness, RBE)的数值。
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防护量
（3）集体有效剂量(collective effective dose)，SK： 受照群体每个成员的有效剂量的总和。
S E i Ni i
单位：人希
与群体相关的辐射量
42
防护量
（4） 待积当量剂量（ committed equivalent dose）H，T ( )
HT
t0 t0
电子均被阻留在空气中时，形成的总电荷除以该体
积元空气质量。
单位：C / kg
式中：
dQ－在一个体积元的空气中，产生的一种符号的离 子总电荷的绝对值；
dm－体积元内空气的质量。
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照射量与注量的关系
特点：
X en e W
只 适 用 于 X 、 γ 射 线 ， 10keV 到 3MeV 范
围； 只对空气； 测量时必须满足电子平衡； 不能作为剂量的单位，历史误会。
清华大学工程物理系
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描述能量吸收的量
（1）沉积能（energy deposit）i Q 针对单个反应
i in out
（2）授予能（energy imparted）
i E()
i
针对一定体积的物质，所有沉积能之和，实 际就是入射粒子传递给该体积物质的能量。
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描述能量吸收的量
（3） 吸收剂量D（absorbed dose）
在低剂量率、小剂量照射范围内，无论哪种照 射情况（外照射、内照射、全身照射或者局部 照射），只要有效剂量值相等，人体蒙受的健 康危害程度大致相仿。
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防护量
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概念理解
• 吸收剂量： 针对某一点，是点的值； 当量剂量： 针对某个器官或组织，是平均值；
有效剂量： 针对全身而言，取平均值。
• 辐射权重因子：描述了辐射类型、能量的不同对 生物效应的影响； 组织权重因子：则描述了不同器官、组织对全身总 危害的贡献。
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照射量
• 照射量历史上使用的单位：
伦琴：在1伦琴X射线照射下，0.001293克空气（标 准状况下，1立方厘米空气的质量）中释放 出来的次级电子，在空气中总共产生电量各 为1静电单位的正离子和负离子。
1R＝2.5810-4C/kg
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吸收剂量与照射量的关系
Dm
8.7 103
en
/
m
en
/