电离辐射防护原则和目的

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• 电离辐射的定义
通过直接过程或间接过程引起物质 电离的带电粒子、不带电粒子组成 的辐射称为电离辐射。
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电离辐射的类型及防护措施
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• 带电粒子 α粒子、β粒子（电子）、质子等。
• 不带电粒子 X射线、 γ射线、中子等。
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• 放射性同位素
能自发地发射核子（包括光子），而转 变成另一种核素或改变自己的能态的核 素被称为放射性同位素。
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• 例如，放射源60Co既具有β放射性，也具 有γ放射性。这是由于放射性原子核60Co 首先经β衰变至60Ni的激发态，然后当激 发态跃迁到基态时会放射出γ射线。
• γ跃迁与α或β衰变不同，不会导致核素 的变化，而只改变原子核的能量状态。因 此γ跃迁的子核和母核，其电荷数和质量 数均相同，只是内部状态不同而已。
• 非电离辐射
能量较低的粒子辐射和电磁辐射不能使物 质电离，称非电离辐射。无线电波、微波 、红外线、可见光等。（俗称电磁辐射）
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• 电离作用
当带电粒子在原子的电子旁通过时，由 于静电作用，使轨道电子获得足够的能 量而克服原子核的束缚成为自由电子， 原子则变成一个自由电子和一个正离子 ，形成离子对，这个过程称为电离作用 。
• 放射性同位素又可分为两类：
一类是天然存在的，称为天然放射性同 位素。例如镭—226、钍—232等；
另一类是用人工方法（例如反应堆、加 速器）制备的，称为人工放射性同位素 。例如碘—131、钴—60等。
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• 射线装置
是指X射线机、加速器、中子发 生器以及含放射源的装置。
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• β粒子能引起内、外照射损伤。
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• γ跃迁
α和β衰变的子核往往处于激发态，处 于激发态的原子核要向基态跃迁，这种 跃迁称为γ跃迁。在γ跃迁中通常要放 出γ射线。因此γ射线的自发放射一般 是伴随α或β射线产生的。
• γ射线
是波长很短的电磁波。它的电离作用较 小，贯穿本领大。
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• β粒子带电荷少，质量轻，所以与物质作用 时其能量损失率比同能量的α粒子小，因此 它比α粒子具有更大的穿透本领，亦即具有 更大的射程。
• β粒子由于受到多次散射，方向不断改变， 因此路径是弯弯曲曲的。
• 对于β射线的防护，应采用原子序数较低的 材料。几毫米的铝片、衣服或有机玻璃等能 较好防护β射线的外照射。防轫致辐射。
电离辐射防护基础
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• 电离辐射的定义 • 电离辐射的类型及防护措施 • 常用辐射防护量及单位 • 辐射防护目的及原则
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电离辐射的定义
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• 辐射 是一种能量传递方式，能量通过一 点向周围辐射传递，介质有真空、空 气和其他物质。
• 辐射分类 粒子辐射和电磁辐射； 电离辐射和非电离辐射； 天然辐射和人工辐射。
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• 粒子辐射
带有一定能量并有一定质量的粒子（在高 速运动时将能量传递给其他物质）。电子、 质子、中子、负介子等。
• 电磁辐射
是带能量的电磁波，仅有能量而无静止质 量。无线电波、微波、红外线、可见光、紫 外线、 X射线、 γ射线。
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• 电离辐射
能量较高的粒子辐射和电磁辐射使物质电 离和激发（自由电子或电子跃迁），称电 离辐射。电子、质子、中子、负介子、紫 外线、X射线、 γ射线等。
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• 放射性发现史 1895年伦琴发现X射线 1896年贝克勒尔发现放射性元素铀 1898年居里夫妇发现放射性元素镭和钋 目前已发现近2000种放射性核素
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图1－l 铀矿物发出的3种射线在电场中的偏转。
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• α衰变
原子核自发地放射出α粒子而发生转变， 叫做α衰变。在α衰变中，衰变后的剩余 核（通常叫子核）与衰变前的原子核（通 常叫母核）相比，电荷数减少2，质量数减 少4。
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• γ 、X射线的防护
光电效应———内层电子———光子吸收
康普顿效应——外层电子———散射光子
电子对效应——原子核————光子吸收
• 都与物质的Z成正比。
• 所以用高Z的材料防护γ射线较好，但要考
虑经济代价，考虑康普顿效应。
• 水、砖、混凝土、铝、铁、、铜、铅、钨 、
贫铀等。
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• 但是α粒子的电离本领特别大，一旦不小 心让α粒子发射体进入人体，则由α粒子内 照射所引起的大量电离造成的危害特别大 。
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• β衰变
原子核自发地放射出电子或正电子或俘 获一个轨道电子而发生的转变，统称为 β衰变。在β衰变中，子核与母核的质 量数相同，只是电荷数相差1。
• β射线
是高速运动的电子流。它的电离作用较 小，贯穿本领较大。
• α射线
是由高速运动的氦原子核（又称α粒子） 组成的。它的电离作用大，贯穿本领小。
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• α粒子的电荷数为β粒子的 2倍，质量为 β粒子的7300倍。在能量相等的情况下， 其速度较慢，射程较短、穿透本领很弱， 它很容易被物质吸收。
• 10cm空气、薄玻璃板、外科手套、衣服一 张纸或生物组织的表皮就足以挡住α粒子 。
• 激发作用
如果壳层电子获得的能量比较小，不足
以使壳层电子脱离原子的束缚而成为自
由电子，电子只是由能量较低的轨道跃
迁到能量较高的轨道上，这个过程称为
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激发作用。
• 电离、激发的起因
具足够动能的带电粒子(电子、质子 、α粒子 等)与物质原子的碰撞直 接引起；Βιβλιοθήκη Baidu
低能带电粒子、不带电的中子、光 子通过相互作用产生的次级带电粒 子间接引起。
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• 中子的产生
超铀核素的裂变252Cf；轻核的聚变（2H ， 3H）；光中子反应（γ，n）；放射 性同位素（ α ，n ）241Am-Be。
• 中子的防护 快中子通过散射使其慢化为热中子；热 中子可以被各种物质吸收。用低Z材料。 中子慢化和吸收过程中可能产生γ辐射 ，用高Z材料防护。
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• 如果中子和一个氢原子核（质子）发生一次 “正向”的碰撞，中子的能量几乎可以全部 损失掉，平均每次可以消耗其能量的50％； 面对铁核，平均每次只能消耗33％的能量； 铅核则更少，大约为0.9％。
• 所以用含氢量高的材料来防护中子是比较理 想的。如石蜡、水、硼等。