第三讲：辐射剂量学基础

辐射防护与安全基础
辐射粒子与DNA分子作用，可能造成DNA分子的 单链断裂或双链断裂。单链断裂细胞可自行 修复，双链断裂可造成错误修复(变异)，甚 至细胞死亡。
辐射造成DNA分子的双链断裂将造成细胞损伤 ，损伤分为两种情况:
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1).细胞死亡:体细胞死亡将造成功能障碍，生
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2.非随机性效应，又叫确定性效应 (Deterministic effect) ICRP(国际放射防护委员会，International Commission on Radiological Protection)在其 建议书草案(征求意见稿,2006)中将确定性效应也 称为组织反应，确定性效应与组织反应作为同 义词在该建议书草案中使用。
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电离辐射
一般能量大于10eV，如X射线、γ射线、中子、α射线、β射 线等能引起物质电离的带电粒子和不带电粒子。
非电离辐射
一般能量小于10eV，如紫外线、可见光、红外线、微波和无线 电波等不能引起物质电离的粒子。非电离辐射不是本课程所 研究的内容。
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辐射防护与安全基础 辐射引起的白内障、皮肤的良性损伤、骨髓内 血细胞减少致造血障碍、性细胞受损致生育 能力减退、血管和结缔组织受损等。 无论是随机性效应还是确定性效应，若辐射效 应显现在受照者本人身上的，称为躯体效应; 出现在受照者后代身上的称为遗传效应。
8 . 69 10 3 X ( Gy / s ) Da
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辐射防护与安全基础 当照射量X的单位为C/kg时，处于空气中同一 点的组织中的吸收剂量Dm
Da Dm ( en ) a ( en ) m Dm Da ( en ) m ( en ) a
间接电离辐射
又叫间接电离粒子，是能够释放出直接电离粒子的非
带电粒子，如光子、中子等等。
无论在空间，还是在介质内部，凡电离辐射在其中通过、传 播以至经由相互作用发生能量传递的整个空间范围，称之
为电离辐射场。
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二、辐射量和单位
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辐射防护与安全基础 照射量率
就是单位时间内的照射量。
X
dX dt
照射率的国际单位单位为(C/kg· 。非法定单 s) 位为伦琴每秒（R/s）
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伦琴的定义：在1伦琴X射线照射下，
0.001293g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。 1静电单位电量=3.33×10-10C
比释动能的法定单位为戈瑞(Gy），非法定 单位也与吸收剂量相同。
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比释动能率
就是单位时间内物质的比释动能
dK K dt
比释动能率的法定单位是戈/秒、戈/小 时等。它的非法定单位与吸收剂量率 单位相同。
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如果照射量X用伦琴为单位则有 :
3
D a 8 . 69 10
X
Gy
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在空气中照射量率与吸收剂量率的关系
在照射量率为国际单位C/kg〃s下有：
D a 33 . 85 X ( Gy / s )
如果照射量率
X
用伦琴/秒为单位则有 :
8 . 69 10 3 X ( Gy / s ) Da
代入上面的公式算得的吸收剂量率为:0.17 Gy/h，也就是说20 R/h差不多就是本 底水平。
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照射量率与活度的关系
在距活度为A(Bq)的γ辐射点源R(m)处的照射量率为:
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比释动能是不带电的电离辐射（间接电离辐射
）在小体积元内释出的所有带电粒子的初始动能 之和的平均值 ，除以该体积元内物质的质量dm而 得的商，即
K
d tr dm
d tr
是不带的电离辐射转移给质量为dm 的物质的平均能量，即平均转移能
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1).物理因素(从入射的电离辐射来谈) (1)辐射剂量 ICRP(国际放射防护委员会，International Commission on Radiological Protection) 在第
26号出版物中，假定小剂量、低剂量率情况下，
33 . 85
( en ) m ( en ) a
X fm X
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同理当照射量 率 X 的单位为C/kg· s时，处于空气中 同一点处组织中的吸收剂量率
Dm fm X
各种物质的fm值可由培训教材表3.2得到 ，fm是 由照射量(C/kg)(率)换算到吸收剂量(Gy)(率)的一 个换算因子，其单位是J/C。
1伦琴 1静电单位电量 0 . 001293 g 2 . 58 10
4

3 . 33 10 1 . 293 10
10 6
C kg
C kg
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在空气中照射量与吸收剂量的关系
在照射量为国际单位C/kg下有：
D a 33 . 85 X Gy
A X 2 R
其单位为: C kg
1
S
1
照射量率常数 的SI单位为: C m 2 kg 1
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三、辐射的生物学效应
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1.细胞结构和组成
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殖细胞死亡将造成不孕
2).细胞变异(错误修复):体细胞变异将造成肿
瘤，生殖细胞变异将造成遗传效应(刚好变异
的精子或卵子结合形成授精卵时)。
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3.辐射对人体健康的有害 效应的分类
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电离辐射作用于人体，可能造成器官或组织的损伤， 因而表现出对人体健康有害的各种生物效应，我们 把这些有害的效应分为两类: 1.随机性效应(Stochastic effect)：是指辐射效 应的发生几率与剂量大小有关的效应，不存在剂量 阈值，它主要是针对小剂量(小于0.2Gy )、小剂量 率(小于0.1 mGy/min )的慢性照射，如致癌效应和 遗传效应。
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电离辐射
分为直接电离辐射(即直接电离粒子)和间接电离
辐射(即间接电离粒子)。
直接电离辐射
又叫直接电离粒子，是指能引起物质电离的带电粒子，如
β射线、质子和α粒子等(也就是带电电离粒子)
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辐射
是指某种物质或设备发出的粒子。
如X射线、 γ射线、中子、质子、电子、α
射线、β射线。
辐射分为电离辐射和非电离辐射。
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电离
是当具有一定能量的带电和非带电粒子与靶原子的轨道 电子发生库仑及其它相互作用（其它相互作用针对非 带电粒子）时，把本身的部分或全部能量传给靶原子 轨道电子，如果轨道电子获得的动能足以克服原子的 束缚，逃出原子壳层而成为自由电子。
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——对于给定能量的X或γ射线 在组织中的质量能量吸收系数。
(
en
)m
——对于给定能量的X或γ射线 在空气中的质量能量吸收系数
(
en
)a
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假定用剂量仪测得空气的照射量率为20 R/h，问该点的吸收剂量率为多少?
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(3)辐射剂量率:由于生物体对辐射损伤有着一定的 恢复作用，故在受照总剂量相同时，小剂量的分散 照射比一次大剂量率的急性照射所造成的辐射损伤 要小得多 。例如，若一生(50年)全身均匀照射的累 积剂量为2戈X射，并不会发生急性的辐射损伤。如 果一次急性照射的剂量为2戈同样的X射线，则可能 产生严重的躯体效应，在临床上表现为急性放射病 。
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细胞是由一个核和围绕细胞核的细胞质、细胞膜构 成 。 核内有特定数目的染色体，染色体是生物遗传、变 异的物质基础 。 染色体的主要成分是两种重要的有机化合物―DNA( 脱氧核糖核酸)和蛋白质 。 DNA是长的双链状的大分子，一个DNA分子上包含多 个基因(决定着遗传特性)。
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根据细胞的功能，可将组成人的细胞分成 两大类，一类称做体细胞，一类称做生 殖细胞(精子和卵子)。前者是构成个体 本身(躯体)的各种细胞，后者则是专为
繁殖后代的细胞。
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2.辐射的作用效果
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吸收剂量
即电离辐射沉积于某一小体积元中物 质的平均授与能除以该体积元中物质 的质量而得的商。即
D
d
d dm
是电离辐射授与质量为dm的物质的 平均能量，即平均授与能
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吸收剂量的国际单位为J/kg，法定 单位为戈瑞(Gy)，非法定单位为拉 德(rad)
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4.影响辐射生物学效应的因素
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辐射防护的目的:防止有害的非随机 性效应(确定性效应或组织反应)， 即是说对于非随机性效应即事故照 射要尽力避免。限制随机性效应的 发生率，使之合理达到尽可能低的 水平。
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确定性效应
有明确的阈值，在阈值以下不会见到有害效应 ，达到剂量阈值则有害效应肯定发生，且辐 射效应的严重程度取决于所受剂量的大小， 它主要针对大剂量、大剂量率的急性照射， 一般主要是事故照射。例如:
1戈瑞(Gy)=1焦耳/千克(J/kg)=100拉德(rad) 1(Gy)=106微戈瑞( Gy ) =103毫戈瑞(mGy)
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吸收剂量率
就是单位时间内物质的吸收剂量
D (t )
dD dt
吸收剂量率的法定单位是“Gy/s”，非法 定单位为“rad/s”。
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照射量
定义：X或γ射线在单位质量的空气中击出的全部次级电子完 全被阻停时，在空气中产生一种符号的带电粒子（电子或正 离子）的总电荷量dQ。
X
dQ dm
照射量X的国际单位单位为C/kg，非法定单 位为伦琴（R）1R=106 R =103mR
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在剂量与随机性效应的发生率之间存在着线性无 阈的关系 。
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(2)辐射品质 指的是电离辐射授与物质的能量在微观空间分布上的 那些特征,不同种类和不同能量的射线授与物质的能 量在微观空间分布上是不相同的 ，某一点的辐射品 质由品质因数Q来表征，某一组织或器官的辐射品 质由辐射权重因数WR来描述 ，Q、 WR 可在 GB18871—2002国家标准(电离辐射防护与辐射源安 全基本标准)192、193页中查到。
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第三讲 辐射剂量学基础
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主要内容
一、电离辐射 二、辐射量和单位 三、辐射的生物学效应 四、辐射剂量监测原理与方法
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一、电离辐射