辐射剂量学课件
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第三讲辐射剂量学基础ppt课件
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)。
中华人民共和国环境保护部辐射
辐射防护与安全基础
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。
中华人民共和国环境保护部辐射
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。
中华人民共和国环境保护部辐射
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辐射防护与安全基础
中华人民共和国环境保护部辐射
辐射防护与安全基础
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
辐射防护与安全基础
(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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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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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。
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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
辐射防护与安全基础
(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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《辐射剂量学基础》PPT课件
第3章 辐射剂量学基础
吉林大学 公共卫生学院 辐射防护教研室
陈大伟
本章主要内容
• 剂量学的基本概念 • 电离辐射场描述 • 相互作用系数 • 基本剂量学量 • 放射防护量 • 检测实用量
3.1 电离辐射和电离辐射场
• ３.１.１电离辐射的基本概念：
•
一、电离辐射和非电离辐射
•
二、辐射效应和辐射剂量
精选课件ppt
18
二、 粒子注量（率）和能量注量（率）
• 粒子注量：T时间内，进入以 r 点为球心的单位截面积小 球的粒子数，m-2
• 粒子注量率： (t,r)d (T,r)/dt
• 能量注量：T时间内，进入以 r 点为球心的单位截面积小 球的辐射能，J ∙m-2
• 能量注量率： (t,r)d (T,r)/dt
一．电离辐射和非电离辐射
激发过程
辐射
电离辐射
带电粒子（α、β、电子和质子等）
不带电粒子（X、γ和中子等）
非电离辐射
日常所见的微波、无线电波、紫外线和可见光
电离辐射和非电离辐射统称电磁辐射
电离辐射
• （1）电离（ionization）：指从一个原子、分子或其它束缚 态中释放一 个或多个电子的过程。
粒子注量说明
•1.截面da必须垂直每个 入射方向，定义中采用 小球体，使得来自各个 入射方向的粒子都满足 这个要求。
• 2.粒子注量的单位：m-2
粒子注量 是dN除以da所得的商(dN/da)
= dN/da
其中 dN是入射到截面为da的球体内的粒子数。这里所谓的“入射
到”或称进入，强调只穿过一次，精并选只课件考p虑pt 进入，不考虑流出。
R ,E(t,r)d R (t,r)/dE
吉林大学 公共卫生学院 辐射防护教研室
陈大伟
本章主要内容
• 剂量学的基本概念 • 电离辐射场描述 • 相互作用系数 • 基本剂量学量 • 放射防护量 • 检测实用量
3.1 电离辐射和电离辐射场
• ３.１.１电离辐射的基本概念：
•
一、电离辐射和非电离辐射
•
二、辐射效应和辐射剂量
精选课件ppt
18
二、 粒子注量（率）和能量注量（率）
• 粒子注量：T时间内，进入以 r 点为球心的单位截面积小 球的粒子数，m-2
• 粒子注量率： (t,r)d (T,r)/dt
• 能量注量：T时间内，进入以 r 点为球心的单位截面积小 球的辐射能，J ∙m-2
• 能量注量率： (t,r)d (T,r)/dt
一．电离辐射和非电离辐射
激发过程
辐射
电离辐射
带电粒子（α、β、电子和质子等）
不带电粒子（X、γ和中子等）
非电离辐射
日常所见的微波、无线电波、紫外线和可见光
电离辐射和非电离辐射统称电磁辐射
电离辐射
• （1）电离（ionization）：指从一个原子、分子或其它束缚 态中释放一 个或多个电子的过程。
粒子注量说明
•1.截面da必须垂直每个 入射方向，定义中采用 小球体，使得来自各个 入射方向的粒子都满足 这个要求。
• 2.粒子注量的单位：m-2
粒子注量 是dN除以da所得的商(dN/da)
= dN/da
其中 dN是入射到截面为da的球体内的粒子数。这里所谓的“入射
到”或称进入，强调只穿过一次，精并选只课件考p虑pt 进入，不考虑流出。
R ,E(t,r)d R (t,r)/dE
辐射剂量学基础课件
辐射剂量学在核医学成像中起到关键作用，确保 图像质量和患者安全。
辐射防护与安全
辐射防护与安全是为了保护工作人员 和公众免受辐射危害而采取的措施。
辐射剂量学在辐射防护与安全中起到 关键作用，提供测量、评估和控制辐 射剂量的方法，确保工作人员和公众 的安全。
辐射防护与安全需要遵循国家和国际 标准，确保辐射源的安全管理和使用 。
在核设施周围区域以及放射性废物处理和 处置场所，辐射剂量学用于监测环境辐射 水平和评估其对生态系统的潜在影响。
02
辐射剂量学基础知识
辐射类型
电磁辐射
01
包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线和X射线等。
电离辐射
பைடு நூலகம்
02
包括质子、中子、电子、离子和光子等。
非电离辐射
03
包括无线电波、微波和可见光等。
放射诊断是通过放射线检查身体内部结构和病变 的方法。
2
放射诊断中使用的辐射剂量通常较低，但也需要 精确控制，以避免对正常组织造成损伤。
3
辐射剂量学在放射诊断中起到关键作用，确保图 像质量和患者安全。
核医学成像
核医学成像利用放射性核素标记的示踪剂在体内 分布的差异，进行疾病诊断和功能研究。
核医学成像中使用的辐射剂量较低，但需要精确 控制，以避免对周围正常组织造成损伤。
辐射单位
伦琴（R）
表示X射线和γ射线的辐射剂量，是国际单位制中的基本单位。
拉德（rad）
表示电离辐射剂量，是常用的单位。
希沃特（Sv）
表示全身剂量当量，是国际单位制中的基本单位。
人体对辐射的响应
急性辐射病
当人体受到大剂量辐射时，会出现恶心、呕吐、腹泻 等症状，严重时会导致死亡。
辐射防护与安全
辐射防护与安全是为了保护工作人员 和公众免受辐射危害而采取的措施。
辐射剂量学在辐射防护与安全中起到 关键作用，提供测量、评估和控制辐 射剂量的方法，确保工作人员和公众 的安全。
辐射防护与安全需要遵循国家和国际 标准，确保辐射源的安全管理和使用 。
在核设施周围区域以及放射性废物处理和 处置场所，辐射剂量学用于监测环境辐射 水平和评估其对生态系统的潜在影响。
02
辐射剂量学基础知识
辐射类型
电磁辐射
01
包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线和X射线等。
电离辐射
பைடு நூலகம்
02
包括质子、中子、电子、离子和光子等。
非电离辐射
03
包括无线电波、微波和可见光等。
放射诊断是通过放射线检查身体内部结构和病变 的方法。
2
放射诊断中使用的辐射剂量通常较低，但也需要 精确控制，以避免对正常组织造成损伤。
3
辐射剂量学在放射诊断中起到关键作用，确保图 像质量和患者安全。
核医学成像
核医学成像利用放射性核素标记的示踪剂在体内 分布的差异，进行疾病诊断和功能研究。
核医学成像中使用的辐射剂量较低，但需要精确 控制，以避免对周围正常组织造成损伤。
辐射单位
伦琴（R）
表示X射线和γ射线的辐射剂量，是国际单位制中的基本单位。
拉德（rad）
表示电离辐射剂量，是常用的单位。
希沃特（Sv）
表示全身剂量当量，是国际单位制中的基本单位。
人体对辐射的响应
急性辐射病
当人体受到大剂量辐射时，会出现恶心、呕吐、腹泻 等症状，严重时会导致死亡。
第03章 人体辐射计量学PPT课件
6ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
放射物理与防护学
第三章 人体辐射计量学
3.细胞水平(微剂量学):在这个水平一般考虑能量沉积范围 相当于细胞核大小。当核素分布是非均匀的,微剂量学方法最 适用于α粒子和Auger电子发射核素,但微剂量学方法所得到的 结果很难直接应用于临床治疗。
4.DNA(纳米)水平:这个水平主要考虑α粒子和Auger电子 对DNA的损伤。DNA水平的微剂量学研究，促进了径迹结构 方法和Monte Carlo计算理论的发展。有人已报道了在1～ 100nm直径的靶体积内能量沉积绝对频率分布的Monte Carlo计 算结果并与RBE(相对生物效应)联系起来。这方面的研究已逐 渐从简单的圆柱或球形模型向实际的DNA体积过渡。
根据能量沉积的范围,放射剂量学大概可划分为4个水平：
1.器官(宏观)水平:在这个水平(线性几何尺寸大于1cm)剂 量计算的基本方法是基于1968年医学内辐射剂量(MIRD)委员 会推荐的方法和其后发表的一系列补充报告。
2.半微观(毫米)水平:这个水平主要是使用β粒子和α粒子 发射体去治疗非常小的肿瘤。
小球，进入该小球的粒子数dN与垂直于每个粒子 φ d N
入射方向的截面积dS之比，称之为粒子注量。
dS
单位时间内粒子注量的变化，称为粒子注量率。
能量注量 ψ ：在辐射场中进入截面积dS的球 ψ d E 体内的所有粒子的总能量dE（总动能，不包括静
d S 止能量）与截面积dS之比，称之为能量注量。
单位时间内能量注量的变化，称为能量注量率。
二、吸收剂量D
由于照射量不能适用于光子以外的其他粒子的射线，而且不
能描述人体真实组织受到辐射剂量的大小，因此引入吸收剂量。
1.吸收剂量D的概念
电离辐射剂量学基础课件——第七章 内辐射剂量学
Ⅰ、滞留量和积分活度的计算
一、非循环库室模型的计算
在非循环库室链中，放射性核数在任一库室中的活度 与其后的库室无关。例如，呼吸道库室模型就属此类。
1、单次摄入情况
摄入设，t则=0可，以i库按室I1瞬=0时，摄qi入(0)的=Q放i给射出性第活n度个为库Q室i,此中后放再射无性 核素滞留量qn(t)的表达式为：
第七章 内辐射剂量学
引言
内辐射剂量（内剂量）：体内分布源产生的辐 射剂量。
源组织：含有有意义数量放射性活度的人体组 织（也可能是身体的某个器官）。
靶组织：吸收辐射能量的器官或组织。
主要研究内容：研究摄入的放射性核素在体内 的传输规律，确定源组织对靶组织照射的D和H， 研究内剂量控制和监测方法。
研究方法： ①理论模型模拟 参考人模型呼人吸生体道理解剂学剖量参学学数参模数型
TC BD
PE F G H
0.01 0.01
0.01 0.20
0.5 不适用 不适用
0.5
0.5 0.5
0.95 0.05
0.8 不适用 不适用
0.2
0.01 0.40
0.01 0.20
50 1.0 50 50
0.1 0.9
0.50 0.50
0.15 0.40 0.40 0.05
0.01 0.40
0.01 0.20
对于i库室的子体有：
第一代子体：
dqi dt
rqi
N
ji qj
j 1
r
N
ij
j 1
qi
ji
ji
第n代子体：
dq ( n) i dt
q (n) (n1) ri
N
q (n) ji j
《电离辐射剂量学》课件
监测频次
根据核电站的运行状况和环境条件，制定合理的监测频次，以确保及时 发现异常情况并进行处理。
03
数据处理与分析
对监测数据进行处理和分析，提取有用的信息，评估核电站对周围环境
的辐射影响程度，为环境保护和公众健康提供科学依据。
核废料处理与处置中的辐射监测
监测方法
利用电离辐射剂量仪器对废料的放射性进行测量，包括废料的表面污染、放射性物质的释 放等。同时，还需要对废料处理设施的周围环境进行监测，以确保环境安全。
的职业健康等方面。
剂量学在核医学中的应用包 括药物剂量计算、辐射安全 评估和设备性能监测等方面
。
通过精确的剂量学研究和应 用，可以提高核医学的诊断 准确性和治疗效果，降低辐
射风险。
01
02
03
04
05
05
电离辐射剂量学在环境监 测中的应用
核电站周围环境的辐射监测
01 02
监测方法
通过设置监测站点，利用电离辐射剂量仪器测量周围环境的辐射水平， 包括空气、土壤、水体等。同时，还需要对生物样品进行监测，以评估 放射性物质对生态的影响。
表示电离辐射在物质中沉积的能量 ，单位是焦耳每千克（J/kg）。
照射量
表示电离辐射与空气相互作用产生 的电离效应，单位是库仑每千克（
C/kg）。
剂量当量
综合考虑了生物效应和辐射类型， 表示生物组织受到的伤害程度，单 位是希沃特每千克（Sv/kg）。
量纲
吸收剂量、照射量、剂量当量的量 纲分别是能量、电荷、时间。
优点
间接测量法适用于某些特定条件下，如低剂量率、 低能量辐射等，可以提供更全面的辐射信息。
应用场景
在环境辐射监测、核安全评估等领域有广泛 应用。
根据核电站的运行状况和环境条件，制定合理的监测频次，以确保及时 发现异常情况并进行处理。
03
数据处理与分析
对监测数据进行处理和分析，提取有用的信息，评估核电站对周围环境
的辐射影响程度，为环境保护和公众健康提供科学依据。
核废料处理与处置中的辐射监测
监测方法
利用电离辐射剂量仪器对废料的放射性进行测量，包括废料的表面污染、放射性物质的释 放等。同时，还需要对废料处理设施的周围环境进行监测，以确保环境安全。
的职业健康等方面。
剂量学在核医学中的应用包 括药物剂量计算、辐射安全 评估和设备性能监测等方面
。
通过精确的剂量学研究和应 用，可以提高核医学的诊断 准确性和治疗效果，降低辐
射风险。
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电离辐射剂量学在环境监 测中的应用
核电站周围环境的辐射监测
01 02
监测方法
通过设置监测站点，利用电离辐射剂量仪器测量周围环境的辐射水平， 包括空气、土壤、水体等。同时，还需要对生物样品进行监测，以评估 放射性物质对生态的影响。
表示电离辐射在物质中沉积的能量 ，单位是焦耳每千克（J/kg）。
照射量
表示电离辐射与空气相互作用产生 的电离效应，单位是库仑每千克（
C/kg）。
剂量当量
综合考虑了生物效应和辐射类型， 表示生物组织受到的伤害程度，单 位是希沃特每千克（Sv/kg）。
量纲
吸收剂量、照射量、剂量当量的量 纲分别是能量、电荷、时间。
优点
间接测量法适用于某些特定条件下，如低剂量率、 低能量辐射等，可以提供更全面的辐射信息。
应用场景
在环境辐射监测、核安全评估等领域有广泛 应用。
电离辐射剂量学基础课件——第一章 电离辐射与物质的相互作用
电离辐射损伤效应的发现
1896年美国学者格鲁柏研制X射线管的 实验时，在他手上发生皮炎。此后，一些研究 证实长期X射线、γ射线过量照射可引起皮肤红 斑、脱毛、皮肤溃疡、造血障碍、神经衰弱等， 人们开始认识电离辐射的损伤效应，并进行辐 射剂量单位、辐射防护和辐射损伤防治的研究。
电离辐射
物质（作用对象） 生物效应
∆LΩ=ΦΩ∆V ∆L=Φ∆V
Φ=∆L/∆V
Φ=dL/dV
Ω da
s ∆V
三.辐射传输方程
波尔兹曼扩散方程：
1
v
pE t
uur div pE
.
(E.)pE SE. d' dE'
4
Ecut
E
.
(
E
'
,
'
;
E,
)
p E
'
在稳恒辐射场中: pE / dt 0 ，并考虑到
pEdt E. ，则：
0
Q Q() QEdE
0
（1）注量的谱分布
将Φ和Ψ代入上述式中就得到粒子注量和能量注量谱 分布的表达式。
例如：
E d(E) / dE
E
(E) EdE
0
() EdE
0
（2）辐射度谱分布
pE. j (r) dp j (E, r) / dE
E
PJ (E.r) pE. j (r)dE
0
pj (r) pj (.r) pE. j (r)dE
0
pE. j (r) d4N j (t, E,, r) / dtdEdda
pE,J(r)能揭示辐射场的最详尽的内涵，是完整的描述辐 射场的一个辐射学量。
对某种特定类型辐射：
辐射剂量及防护 PPT课件
因而引起各种生物学效应，称为辐射损伤。
国际放射防护委员会(ICRP)建议把电离 辐射对人体产生的有害生物效应分为两种： 随机效应与非随机效应。
1. 随机效应
其特点是：无剂量阈值，其发生的几率（而 非其严重程度）与受照射剂量的大小有关。
（1）癌症
癌症是某些组织的恶性过度增生，使患病 器官失去功能。辐射诱变的潜伏期从几年到 几十年，其长短不但与受照剂量、剂量率， 辐射的种类等有关，而且与其他因素有关， 如吸烟。
表2-1：在计划照射情况下推荐的剂量限值[1]
限值类型 有效剂量
职业
20mSv/a,在规定的5 年内平均
公众 1mSv/a
年当量剂量 眼晶体 皮肤 手足
150mSv 500mSv 500mSv
15mSv 50mSv
[1] 国际放射防护委员会2007年建议书，潘自强等译，原子 能出版社。
三、辐射防护
（2）肺 暴露于高浓度的氡及其衰变产物的矿工中， 发现有辐射所致的肺癌。外照射也可以引起 肺癌。其危险度也取为2×10-3希沃-1。
2. 非随机效应
只有当受照射剂量超过某阈值时才发 生，也就是说效应的发生存在剂量阈值的。 其效应的严重程度随受照剂量的大小而异。
（1）诱发白内障 眼晶体对电离辐射比较敏感。一般认为
1 Sv = 100 rem。
品质因数Q 表示吸收能量的微观分布 对生物效应的影响系数。对于内、外照射， 其取值如下表所示。
剂量当量率
定义： 单位时间内的剂量当量。
H=
dH dt
其国际单位为Sv/h等。
应该注意：剂量当量只用于辐射防护，适 用于容许剂量当量的范围，而不适用于大 剂量及大剂量率的急性照射。
X=
dX
国际放射防护委员会(ICRP)建议把电离 辐射对人体产生的有害生物效应分为两种： 随机效应与非随机效应。
1. 随机效应
其特点是：无剂量阈值，其发生的几率（而 非其严重程度）与受照射剂量的大小有关。
（1）癌症
癌症是某些组织的恶性过度增生，使患病 器官失去功能。辐射诱变的潜伏期从几年到 几十年，其长短不但与受照剂量、剂量率， 辐射的种类等有关，而且与其他因素有关， 如吸烟。
表2-1：在计划照射情况下推荐的剂量限值[1]
限值类型 有效剂量
职业
20mSv/a,在规定的5 年内平均
公众 1mSv/a
年当量剂量 眼晶体 皮肤 手足
150mSv 500mSv 500mSv
15mSv 50mSv
[1] 国际放射防护委员会2007年建议书，潘自强等译，原子 能出版社。
三、辐射防护
（2）肺 暴露于高浓度的氡及其衰变产物的矿工中， 发现有辐射所致的肺癌。外照射也可以引起 肺癌。其危险度也取为2×10-3希沃-1。
2. 非随机效应
只有当受照射剂量超过某阈值时才发 生，也就是说效应的发生存在剂量阈值的。 其效应的严重程度随受照剂量的大小而异。
（1）诱发白内障 眼晶体对电离辐射比较敏感。一般认为
1 Sv = 100 rem。
品质因数Q 表示吸收能量的微观分布 对生物效应的影响系数。对于内、外照射， 其取值如下表所示。
剂量当量率
定义： 单位时间内的剂量当量。
H=
dH dt
其国际单位为Sv/h等。
应该注意：剂量当量只用于辐射防护，适 用于容许剂量当量的范围，而不适用于大 剂量及大剂量率的急性照射。
X=
dX
电离辐射剂量学ppt课件
即“尽可能低的合理程度”， 是电离辐射防护的基本原则之 一，要求在考虑到所有相关因 素后，采取一切合理措施，使 工作人员和公众成员受到的照 射尽可能地低。
电离辐射防护措施与技术
物理防护措施
包括使用屏蔽材料、控制辐射源的活度和时间、优化工作 流程和布局等，旨在降低或消除电离辐射对工作人员和公 众的影响。
CHAPTER 04
电离辐射剂量学应用
医学诊断与治疗
放射诊断
利用X射线、CT等放射 性设备进行疾病的诊断 。
放射治疗
通过放射性物质释放的 射线对肿瘤进行治疗。
放射性药物
利用放射性物质标记的 药物进行疾病诊断和治 疗。
核能工业
核能发电：利用核裂 变反应产生的能量进 行发电。
核能工业中的辐射监 测与防护：确保工作 人员和环境的安全。
CHAPTER 03
电离辐射剂量测量方法
直接测量方法
电离室法
利用电离辐射与气体分子相互作用产生电离现象，通过测量电离电流来推算辐射剂量。
电子平衡法
利用电离辐射在物质中产生的电子和正离子的平衡关系，通过测量电子和离子电流来推算辐射剂量。
间接测量方法
荧光法
利用某些荧光物质在电离辐射作用下发出荧光的特点，通过测量荧光强度来推算 辐射剂量。
有效剂量
表示全身受到电离辐射照射时，对健康造成影响的预期效应，是在考虑组织权 重因子和组织灵敏度系数的基础上计算得出的剂量当量。
周围剂量当量与定向剂量当量
周围剂量当量
表示在人体某部位周围所受到的剂量 当量，考虑了人体组织对辐射的敏感 程度和照射方向的影响。
定向剂量当量
表示在特定方向上受到的剂量当量， 用于描述定向辐射束对人体造成的损 伤。
辐射剂量学基础课件
量学
环境科学和辐射剂量学的交叉研 究主要关注环境中辐射的来源、 传播和影响，有助于评估环境中 的辐射风险和制定相应的监测与 管理策略。
医学与辐射剂量学
医学与辐射剂量学的交叉研究主 要涉及放射治疗、放射诊断和医 学影像等领域，有助于提高医学 放射治疗和诊断的安全性和有效性。
辐射剂量学在医学和环境监测中的挑战与机遇
应用
闪烁计数器常用于测量X射线和γ射线等低能辐射，广泛应用于放射性 核素测量、环境辐射监测等领域。
半导体探测器
概述
半导体探测器是一种基于半导体材料特性的辐射剂量测量仪器，它利用半导体材料中电子和空穴的运动规律来测量辐 射剂量。
工作原理
半导体探测器内部装有半导体材料，当辐射进入探测器时，与半导体材料相互作用，产生电子和空穴对，这些电子和 空穴在电场作用下产生电流，通过测量这个电流即可推算出辐射剂量。
监测方法包括使用大气采样器和辐射剂量测量仪器等手段，采集大气中的放射性物质样品，测量其放射性活度和剂量率等参 数，并将监测结果与相关标准进行比较，判断是否符合安全要求。
土壤和地下水的辐射监测
土壤和地下水是核设施正常运行和核废料处 理过程中容易受到放射性物质污染的环境介 质。辐射剂量学可以通过监测土壤和地下水 的辐射水平，了解其放射性污染状况，评估 其对环境和公众的影响。
辐射剂量学在其他医学应用中的应用包括剂量测量方法的研究、辐射生物效应的研究、医学设备的剂 量学特性评估等方面。通过对这些领域进行深入研究和探索，可以为医学研究和临床实践提供更加科 学和可靠的依据。
05
辐射剂量学在环境监测中 的应用
核设施周围环境的辐射监测
核设施运行过程中产生的放射性物质 会释放到环境中，对周围环境产生辐 射影响。辐射剂量学可以通过监测核 设施周围环境的辐射水平，评估其对 环境和公众的影响，为核设施的安全 运行提供科学依据。
环境科学和辐射剂量学的交叉研 究主要关注环境中辐射的来源、 传播和影响，有助于评估环境中 的辐射风险和制定相应的监测与 管理策略。
医学与辐射剂量学
医学与辐射剂量学的交叉研究主 要涉及放射治疗、放射诊断和医 学影像等领域，有助于提高医学 放射治疗和诊断的安全性和有效性。
辐射剂量学在医学和环境监测中的挑战与机遇
应用
闪烁计数器常用于测量X射线和γ射线等低能辐射，广泛应用于放射性 核素测量、环境辐射监测等领域。
半导体探测器
概述
半导体探测器是一种基于半导体材料特性的辐射剂量测量仪器，它利用半导体材料中电子和空穴的运动规律来测量辐 射剂量。
工作原理
半导体探测器内部装有半导体材料，当辐射进入探测器时，与半导体材料相互作用，产生电子和空穴对，这些电子和 空穴在电场作用下产生电流，通过测量这个电流即可推算出辐射剂量。
监测方法包括使用大气采样器和辐射剂量测量仪器等手段，采集大气中的放射性物质样品，测量其放射性活度和剂量率等参 数，并将监测结果与相关标准进行比较，判断是否符合安全要求。
土壤和地下水的辐射监测
土壤和地下水是核设施正常运行和核废料处 理过程中容易受到放射性物质污染的环境介 质。辐射剂量学可以通过监测土壤和地下水 的辐射水平，了解其放射性污染状况，评估 其对环境和公众的影响。
辐射剂量学在其他医学应用中的应用包括剂量测量方法的研究、辐射生物效应的研究、医学设备的剂 量学特性评估等方面。通过对这些领域进行深入研究和探索，可以为医学研究和临床实践提供更加科 学和可靠的依据。
05
辐射剂量学在环境监测中 的应用
核设施周围环境的辐射监测
核设施运行过程中产生的放射性物质 会释放到环境中，对周围环境产生辐 射影响。辐射剂量学可以通过监测核 设施周围环境的辐射水平，评估其对 环境和公众的影响，为核设施的安全 运行提供科学依据。
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电磁力 将原子 核与电子结合
核力 将核中
++
+
质子与中子结合
核力 〉〉电磁力 核力是短程力
原子核
中子
质子 电子 (电子云)
核素及符号表示:
核素:具有确定质子数和中子 数的原子核的一种统称
核 质子 中子 质量 符 素 数 数 数号
氦-4 2
2
4 4He
碳-12 6
6
12 12C
碳-13 6
7
13 13C
反中微子
+
+ +
质子转变成中子，并且
++
+
+
带走一个单位的正电荷
+
Z AX Z A 1Y
+
中子转变成质子，并且
带走一个单位的负电荷
Z AX Z A 1Y
中微子 三种子体分享裂变能——因此电子具有连续能量
电子俘获
ZAXek ZA1Y
质子变成中子
X射线
电子俘获——7Be 7Li
0
0
质 子 p +1 1.007276
中 子 n 0 1.008665
■天然放射性和人工放射性
天然放射性： 天然存在的放射性核素所具有的放射性。它们
大多属于由重元素组成的三个放射系（即钍系、 铀系和锕系）。
人工放射性： 用人工办法产生的放射性。一般利用反应堆或
加速器来产生。
课堂作业: 1、配平下列核反应方程式 2、
基本衰变——衰变
+ +
+
++
+
+
+ +
光子
中微子
衰变特点：
1、从原子核中发射出光子 2、常常在 或 衰变后核子从激发态退激时发
生
3、产生的射线能量不连续 4、可以通过测量光子能量来鉴定核素种类
三种射线的特点： 1）射线:高速运动的He核组成,电离作用强，穿透
本领低。 2）射线:高速运动的电子流,电离作用弱，穿透本
核技术以其知识密集性、高效益性及广泛适应性 等特点，已被纳入了世界高科技角逐的竞技场。 它一方面为国民经济建设开拓了广泛的应用领域， 另一方面又为自然科学各学科的发展提供了多种 手段，并开拓了诸多重要的边缘学科，如核医学、 核考古学、核地质学等等。
核技术应用在世界上已有100多年的发展历 史，我国已有50多年的发展历史，目前， 共有100多个国家开展核技术的研究、开发 和应用。
三、放射性衰变规律
1、指数衰减规律 实验表明，任何放射性物质在单独存在时都服从指
数衰减规律，不同的是不同。
N(t)N0et
N0:（t = 0）时放射性原子核的数目 N: 经过t时间后未发生衰变的放射性原子核数目 : 放射性原子核衰变常数大小只与原子核本身性质有关，与外 界条件无关;数值越大衰变越快。
TNT 爆炸自身释放能量，每个分子 30 eV
三、电离辐射的来源
电离辐射 直接或间接使介质发生电离 效应的带电或不带电的射线 或粒子 (能量 ﹥keV ) α、β、γ、 x、 n、p、 裂变碎片 介子等
非电离辐射 紫外线、红外线、微波 等，这些粒子虽能够同物 质发生作用但都不能使物 质发生电离效应
原子质量/u
7.016005 12.00000 15.994915 235.043944 238.050816
由表中数据可看 出:原子质量都接 近于一个整数,此 整数叫做原子核 的质量数A。 质量数A = 质子数Z+中子数N
3、原子核的半径
实验表明，原子核是接近于球形的。因此，通 常用核半径来表示原子核的大小。
单位：秒（s）、天（d）、年（a）等。
3）平均寿命 定义：放射性原子核平均生存的时间。
T1/2ln2ln20.693
单位：秒（s）、天（d）、年（a）等。
例1 放射性同位素的放射性在100天内减少到1/1.07，试计
算它的衰变常数、平均寿命和半衰期。
解：
N(t)N0et
N(t)e100243600 1
辐射剂量学
引言
目的 对原子核与放射性、核技术应用和辐
射剂量学的发展历程及研究对象、目标 有一个概念性的了解
内容 原子核与放射性 核技术应用概述 电离辐射的生物效应 辐射剂量学的发展历程 辐射剂量学的研究对象、目标及主要内容
第一部分 原子核与放射性 一、现代原子结构 原子半径：10-10m 原子核半径：10-14m
N0
1.07
ln1.07 7.83109 s1 100243600
T12ln27.803.691309 8.85107s2.81y 17.831 109 1.277108s4.05y
3、放射性活度A
定义：一个放射源在单位时间内发生衰变的核数目
Ad dtN NN 0etA 0et
可见，放射性活度和放射性核数具有同样的指 数衰减规律。
A Z
X
N
2、原子核的质量 原子质量单位：u
1u1个12C原子质量1的 12
1uN 1A 21126.02211140 223g 1.66053180 274g1.66053180 277kg
原子质量m =原子核质量mN＋Z个电子质量me 2、原子质量m =原子核me质－量m电N＋子Z个结电子合能n/c2
碳-14 6
8
14 14C
同位素：质子数相同而中子数不同的核素
名称 质子数
同位素
相同
同中子素 不同
同量素
不同
中子数 质量数 举例 不同 不同 1H 2H 3H 相同 不同 2H 3He 不同 相同 3H 3He
1、原子核的电荷 原子呈电中性,电子带负电,则原子核必带正电，
且电荷数与电子相等，记为Ze。 核电荷数Z＝原子序数＝核外电子数
放射性核素 ：能自发地发射各种射线或粒子的核素
放射性衰变及衰变规律
基本衰变——衰变
+ +
+
++
+
放射性母+ 核
+ +
从母核中射出 的4He原子核
238U4He + 234Th
粒子得到大部分衰变能
Z AX Z A 4 2Y
基本衰变——衰变
发生原因：母核中子或质子过多 ZAX ZA 1Y
2个质子质量+2个中子质量=﹖原子核4He的质量 2×1.007276+2×1.008665 = 4.002603 ΔM(4He)=4.031882 -4.002603 = -0.029279 u
亏损的质量哪里去了?
质能关系 E=MC2
ΔE(4He)= Δ M (4He) C2 = 27.27 MeV 亏损的质量转化为能量 氦原子核的结合能是 27.27 MeV
核裂变能发电
能量转换“四步曲”
反应堆：将核能 转变为热能（高 温高压水）
蒸汽发生器：将 一回路高温高压 水中的热量传递 给二回路的水， 使其变为饱和蒸 汽。
汽轮机：将饱和 蒸汽的热能转变 为高速旋转的机 械能。
发电机：将汽轮 机传来的机械能 转变为电能。
太阳是万物之母
◆太阳能是核聚变反应的结果：引力约束等离子体； ◆所释放的能量相当于每秒爆炸900亿颗百万吨级的氢弹; ◆太阳赋予地球的能量仅为聚变能的一万亿分之五，却是目
前全世界使用的所有能源的10万倍。
科学家对能源的预测
■如果人类都用煤和原油来发电，预计200年后煤和原油资 源就会枯竭。
■铀虽然储量丰富，但也是不可再生资源。如果人类全部依 靠铀提供能源，预计1000年后铀资源也会枯竭。
人类将从大海获得永生的希望
开辟原子能和平利用的另一条道路：控制氢
元素聚合反应的速度，利用聚合反应中释放的能
量发电造福人类。
氘在大海中的储量几乎是取之不尽（海水中
氘的总量约35万亿吨）。可控核聚变反应堆研制
工作虽然困难重重，道路还很漫长，但以当今科
学技术的发展速度，在新世纪内一定能够取得重
N = N0e-t
2、衰变常数 、半衰期T1/2 和平均寿命 1）衰变常数
dN/ N
dt 物理意义：
λ表示单位时间内每个原子核的衰变概率。 λ单位： s -1
2）半衰期T1/2 定义：是放射性原子核的数量减少为原来的一半时
所经过的时间。
经过T1/2 后
NN0 2
N0eT1/2
T1/2 ln20.693
核半径用宏观尺度来衡量是很小的量,为（10-12 --10-13 ）cm 数量级，无法直接测量，而是通过原 子核与其它粒子相互作用间接测得它的大小。根据 这种相互作用的不同，核半径一般有两种定义。
根据核力作用范围来确定核力作用半径,得到 R = r0A1/3 ，r0 ～(1.4～1.5) fm（费米）
235U 核子平均结合能
7.6 MeV
质量数为118的原子核平均结合能
8.6 MeV
两者平均结合能差
1 MeV
230多个核子
总的 E = 200 MeV !
比较 : 裂变能 n + 235U X + Y+ E
200 MeV
化学能 C + O2 CO2 + E 汽油与氧的爆炸，一个分子释放
4 ev 40-50 eV
据不完全统计（2004年）：
涉源单位
12412 家
放射源总数
107380 枚
在用放射源
76767 枚
闲置废弃源
30613 枚
射线装置
＞100000 台
通常地，核技术主要指同位素和辐射技术两 个方面。
广义地，核技术可分为六大类：