第1章 电离辐射领域中常用的量和单位 大学课程《辐射与防护概论》课件
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第一章
电离辐射领域中常 用的量和单位
1
国际单位制基本单位？
基本单位、导出单位和辅助单位
2
国际单位制的基本单位
• • • • • • • 长度， 米， m 质量， 千克(公斤)， kg 时间， 秒， s 电流， 安［培］ ，A 热力学温度， 开［尔文］， K 物质的量摩，［尔］， Mol 光强度坎，［德拉］， cd
E >> 137mc2Z-1/3 时：
1 dE K1 E m c2 Z Z 183 2 4 ln 1 / 3 2 dl rad 2M a m c 137 Z 9
MeV cm2 g 1
27
第二节 带电粒子与物质的相互作用
： 线碰撞阻止本领除
19
重带电粒子—质量碰撞阻止本领公式：
20
第二节 带电粒子与物质的相互作用
分析： （1）电离损失与重带电粒子的电荷z2成正比；
库仑作用力
（2）电离损失与重带电粒子的能量（速度的平方） 成反 比； 作用时间 （3）电离损失与物质的电子密度成正比；
作用概率
电子密度：
21
电子—质量碰撞阻止本领公式：
d
单位时间能量注量的增量。 能量注量率，单位 Jm-2s-1。
12
第一节 辐射场的量和单位
3.
能量注量与粒子注量的关系：
13
第一节 辐射场的量和单位
四、谱分布
粒子注量：
能量注量 ：
14
第二节 带电粒子与物质的相互作用
一、带电粒子的种类和物理性质 二、带电粒子与物质相互作用的主要过程 三、带电粒子在物质中的射程
屏蔽计算中，对韧致辐射谱 常取E(平均) 1/3 Eβmax
26
第二节 带电粒子与物质的相互作用
辐射阻止本领
1 dE dl rad
mc2 << E << 137mc2Z-1/3 时：
1 dE K1 E mc2 Z Z 1 2 E mc2 4 2 1 4 ln MeV cm g 2 dl rad 2M a mc2 137 mc 3
1. 电离、激发和碰撞阻止本领
库仑相互作用 带电粒子
轨道电子
电离
激发
18
第二节 带电粒子与物质的相互作用
碰撞阻止本领
线碰撞阻止本领
dE dl col
： 带电粒子在介质中每单
位路径长度上电离损失的平均能量。
质量碰撞阻止本领
以密度，消除密度的影响。
1 dE dl col
（1）电离损失与电子的能量（速度）成反比； 作用时间 （2）电离损失与物质的电子密度成正比；
作用概率
22
第二节 带电粒子与物质的相互作用
2.韧致辐射和辐射阻止本领
韧致辐射：带电粒子在原子核库仑场中被减速或加速， 其部分或全部动能，转变为连续谱的电磁 辐射。其能量损失称为辐射损失。
23
第二节 带电粒子与物质的相互作用
一、核素、同位素及放射性活度 放射性核素，如：60Co、239Pu
核素：
稳定核素，如：12C、16O
同位素：
质子数相同，中子数不同，如： 氢的同位素包括了1H、2H、3H
6
第一节 辐射场的量和单位
放射性活度A（activity）：
放射性核素的核转变率， （不是原子核数或发出的粒子数）
式中：
A 放射性活度，SI单位：贝克勒尔（Bq）。 1 Bq＝1s－1 dN dt 时间内发生的核转变数。
三、能量注量
1. 能量注量 （energy fluence ) 进入单位截面积的球体内的所有粒子能量之 和（不包括静止能量）
式中：
dEf1 粒子能量之和，单位 J。 能量注量，单位 J/m2。
11
第一节 辐射场的量和单位
2.
能量注量率（energy fluence rate）
式中：
四、比电离
15
第二节 带电粒子与物质的相互作用
一、带电粒子的种类和物理性质
带电粒子种类：
电子：核外电子
带 电 粒 子 β射线：原子核发出的高速电子
质子
α粒子
16
第二节 带电粒子与物质的相互作用
二、带电粒子与物质相互作用的主要过程
电离和激发
主 要 过 程
韧致辐射 核反应
化学变化
17
第二节 带电粒子与物质的相互作用
3.总质量阻止本领
1 dE dl S
（1）E<10MeV，主要是电离损失和辐射损失：
S
1 dE 1 dE dl col dl rad
（2）重带电粒子，辐射损失可以忽略
28
第二节 带电粒子与物质的相互作用
24
第二节 带电粒子与物质的相互作用
辐射损失
Z z2/m2
其中：Z 物质的原子序数； z — 带电粒子的电荷数；
m 带电粒子的质量。
在同一物质中，α粒子能量的辐射损失比能量相同 的电子约小107倍。
25
第二节 带电粒子与物质的相互作用
电子能量转变为韧致辐射的份额 单能电子束入射厚靶： F＝5.8×10-4Z E β射线入射厚靶： F3.33×10-4Z Eβmax
式中： dN进入小球体的粒子数。 da 小球体截面积，单位m2。
粒子注量，单位m-2。
粒子没有方向性。
9百度文库
第一节 辐射场的量和单位
2.
粒子注量率（particle fluence rate）
式中：
d 单位时间粒子注量的增量。 粒子注量率，单位m-2s-1。
10
第一节 辐射场的量和单位
3
国际单位制的辅助单位
• 平面角，弧度，rad • 立体，角球面度，sr
4
第一节 辐射场的量和单位
一、 核素、同位素及放射性活度 二、 粒子注量 1． 粒子注量 2． 粒子注量率 三、 能量注量 1． 能量注量 2． 能量注量率 3． 能量注量与粒子注量的关系 四、 谱分布
5
第一节 辐射场的量和单位
历史上曾使用过的单位：居里（Ci） 1 Ci=3.71010Bq
7
二 、 粒 子 注 量
第一节 辐射场的量和单位
8
第一节 辐射场的量和单位
1. 粒子注量（particle fluence）
ICRU 定义：辐射场中某一点的注量，是进入以该点 为球心，截面积为da的小球体内的粒子 数dN除以da的商，即
电离辐射领域中常 用的量和单位
1
国际单位制基本单位？
基本单位、导出单位和辅助单位
2
国际单位制的基本单位
• • • • • • • 长度， 米， m 质量， 千克(公斤)， kg 时间， 秒， s 电流， 安［培］ ，A 热力学温度， 开［尔文］， K 物质的量摩，［尔］， Mol 光强度坎，［德拉］， cd
E >> 137mc2Z-1/3 时：
1 dE K1 E m c2 Z Z 183 2 4 ln 1 / 3 2 dl rad 2M a m c 137 Z 9
MeV cm2 g 1
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第二节 带电粒子与物质的相互作用
： 线碰撞阻止本领除
19
重带电粒子—质量碰撞阻止本领公式：
20
第二节 带电粒子与物质的相互作用
分析： （1）电离损失与重带电粒子的电荷z2成正比；
库仑作用力
（2）电离损失与重带电粒子的能量（速度的平方） 成反 比； 作用时间 （3）电离损失与物质的电子密度成正比；
作用概率
电子密度：
21
电子—质量碰撞阻止本领公式：
d
单位时间能量注量的增量。 能量注量率，单位 Jm-2s-1。
12
第一节 辐射场的量和单位
3.
能量注量与粒子注量的关系：
13
第一节 辐射场的量和单位
四、谱分布
粒子注量：
能量注量 ：
14
第二节 带电粒子与物质的相互作用
一、带电粒子的种类和物理性质 二、带电粒子与物质相互作用的主要过程 三、带电粒子在物质中的射程
屏蔽计算中，对韧致辐射谱 常取E(平均) 1/3 Eβmax
26
第二节 带电粒子与物质的相互作用
辐射阻止本领
1 dE dl rad
mc2 << E << 137mc2Z-1/3 时：
1 dE K1 E mc2 Z Z 1 2 E mc2 4 2 1 4 ln MeV cm g 2 dl rad 2M a mc2 137 mc 3
1. 电离、激发和碰撞阻止本领
库仑相互作用 带电粒子
轨道电子
电离
激发
18
第二节 带电粒子与物质的相互作用
碰撞阻止本领
线碰撞阻止本领
dE dl col
： 带电粒子在介质中每单
位路径长度上电离损失的平均能量。
质量碰撞阻止本领
以密度，消除密度的影响。
1 dE dl col
（1）电离损失与电子的能量（速度）成反比； 作用时间 （2）电离损失与物质的电子密度成正比；
作用概率
22
第二节 带电粒子与物质的相互作用
2.韧致辐射和辐射阻止本领
韧致辐射：带电粒子在原子核库仑场中被减速或加速， 其部分或全部动能，转变为连续谱的电磁 辐射。其能量损失称为辐射损失。
23
第二节 带电粒子与物质的相互作用
一、核素、同位素及放射性活度 放射性核素，如：60Co、239Pu
核素：
稳定核素，如：12C、16O
同位素：
质子数相同，中子数不同，如： 氢的同位素包括了1H、2H、3H
6
第一节 辐射场的量和单位
放射性活度A（activity）：
放射性核素的核转变率， （不是原子核数或发出的粒子数）
式中：
A 放射性活度，SI单位：贝克勒尔（Bq）。 1 Bq＝1s－1 dN dt 时间内发生的核转变数。
三、能量注量
1. 能量注量 （energy fluence ) 进入单位截面积的球体内的所有粒子能量之 和（不包括静止能量）
式中：
dEf1 粒子能量之和，单位 J。 能量注量，单位 J/m2。
11
第一节 辐射场的量和单位
2.
能量注量率（energy fluence rate）
式中：
四、比电离
15
第二节 带电粒子与物质的相互作用
一、带电粒子的种类和物理性质
带电粒子种类：
电子：核外电子
带 电 粒 子 β射线：原子核发出的高速电子
质子
α粒子
16
第二节 带电粒子与物质的相互作用
二、带电粒子与物质相互作用的主要过程
电离和激发
主 要 过 程
韧致辐射 核反应
化学变化
17
第二节 带电粒子与物质的相互作用
3.总质量阻止本领
1 dE dl S
（1）E<10MeV，主要是电离损失和辐射损失：
S
1 dE 1 dE dl col dl rad
（2）重带电粒子，辐射损失可以忽略
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第二节 带电粒子与物质的相互作用
24
第二节 带电粒子与物质的相互作用
辐射损失
Z z2/m2
其中：Z 物质的原子序数； z — 带电粒子的电荷数；
m 带电粒子的质量。
在同一物质中，α粒子能量的辐射损失比能量相同 的电子约小107倍。
25
第二节 带电粒子与物质的相互作用
电子能量转变为韧致辐射的份额 单能电子束入射厚靶： F＝5.8×10-4Z E β射线入射厚靶： F3.33×10-4Z Eβmax
式中： dN进入小球体的粒子数。 da 小球体截面积，单位m2。
粒子注量，单位m-2。
粒子没有方向性。
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第一节 辐射场的量和单位
2.
粒子注量率（particle fluence rate）
式中：
d 单位时间粒子注量的增量。 粒子注量率，单位m-2s-1。
10
第一节 辐射场的量和单位
3
国际单位制的辅助单位
• 平面角，弧度，rad • 立体，角球面度，sr
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第一节 辐射场的量和单位
一、 核素、同位素及放射性活度 二、 粒子注量 1． 粒子注量 2． 粒子注量率 三、 能量注量 1． 能量注量 2． 能量注量率 3． 能量注量与粒子注量的关系 四、 谱分布
5
第一节 辐射场的量和单位
历史上曾使用过的单位：居里（Ci） 1 Ci=3.71010Bq
7
二 、 粒 子 注 量
第一节 辐射场的量和单位
8
第一节 辐射场的量和单位
1. 粒子注量（particle fluence）
ICRU 定义：辐射场中某一点的注量，是进入以该点 为球心，截面积为da的小球体内的粒子 数dN除以da的商，即