电离辐射剂量与防护概论课后习题答案

辐射防护概论

第一章

1、为什么定义粒子注量时，要用一个小球体？

粒子注量定义：

单向辐射场：粒子注量φ，数值上等于通过与粒子入射方向垂直的单位面积的粒子数。

多向辐射场：以P 点为中心画一个小圆，其面积为da 。保持da 的圆心在P 点不变，而改变da 的取向，以正面迎接从各方向射来并垂直穿过面积元da 的粒子。da 在改变取向的过程中即扫描出一个以P 点为球心，以da 为截面的回旋球。

da dN =

φ 球体过球心的截面面积(da)相等，粒子注量计算最容易，故而用一个小球体定义粒子注量。

2、质量减弱系数（μ/ρ）、质量能量转移系数（μtr /ρ）和质量能量吸收系数（μen /ρ）三者之间有什么联系和区别？

相同点：都针对不带电粒子（X 、γ射线和中子）穿过物质时发生的物理现象而定义的；

不同点：

质量减弱系数（μ/ρ）：描述物质中入射不带电粒子数目的减小，不涉及具体物理过程。

质量能量转移系数（μtr /ρ）：描述不带电粒子穿过物质时，其能量转移给带电粒子数值。只涉及带电粒子获得的能量，而不涉及这些能量是否被物质吸收。 质量能量吸收系数（μen /ρ）：描述不带电粒子穿过物质时，不带电粒子被物质吸收的能量。

数值上：质量减弱系数（μ/ρ）>质量能量转移系数（μtr /ρ）>质量能量吸收系数（μen /ρ）

3、吸收剂量、比释动能和照射量三者之间有什么联系和区别？

吸收剂量（D ）：同授与能（ε）相联系，单位质量受照物质中所吸收的平均辐射能量。

dm d D /ε=

单位Gy 。适用于任何类型的辐射和受照物质，与一个无限小体积相联系的辐射量。受照物质中每一点都有特定的吸收剂量数值。

比释动能（K ）：同转移能（εtr ）相联系，不带电粒子在质量dm 的物质中释放出的全部带电粒子的初始动能总和的平均值。

dm d K tr /ε=

单位Gy 。针对不带电粒子；对受照物质整体，而不对受照物质的某点而言。

φ⋅=k f K

实用时可先查比释动能因子表（国际上给出比释动能因子的推荐值），进而求得比释动能。

照射量（X ）：X 或γ射线在单位质量的空气中，释放出来的全部电子完全被空气阻止时，在空气中产生一种符号的离子的总电荷的绝对值。

dm dQ X /=

单位C/kg 。针对X 或γ射线、空气。空气中各点的照射量不同。

三者联系：

带电粒子平衡：不带电粒子在某一体积元的物质中，转移给带电粒子的平均能量，等于该体积元物质所吸收的平均能量。发生在物质层的厚度大于次级带电粒子在其中的最大射程深度处。

D=K （1-g ）

g 是次级电子在慢化过程中，能量损失于轫致辐射的能量份额。

对低能X 或γ射线，可忽略轫致辐射能量损失，此时

D ＝K

带电粒子平衡条件下，空气中照射量（X ）和同一点处空气吸收剂量(Da)的关系为：

X e

W D a a = 吸收剂量与物质的质量吸收系数ρμ/en 成正比，即

)/()/(a

en m en a m u u D D ρρ= 故空气中同一点处物质的吸收剂量Dm 为：

X f X X e W D m a

en m en a a en m en m ⋅=⋅=⋅⋅=)/()/(85.33)/()/(ρμρμρμρμ m f 照射量换算到某物质吸收剂量的换算因子，可查表得到。

三者区别见P18页表1.4。

4、在γ辐射场中，某点处放置一个圆柱形电离室，其直径为0.03m 长为0.1m 。在γ射线照射下产生10-6C 的电离电荷。试求在该考察点处的照射量和同一点处空气的吸收剂量各为多少？

) mg/cm 29.1( C/kg 10097.1103a 226

=⨯=⋅==--ρπρh

r dm dQ X a Gy 371.085.33===X X e

W D a a 5、通过测量，已知空气中某点处的照射量为6.45×10-3C.kg -1,求该点处空气的吸收剂量。

6、在60Co γ射线照射下，测得水体膜内某点的照射量为5.18×10-3C.kg -1，试计算同一点处水的吸收剂量。

Gy 195.064.37==⋅=X X f D m m

上式中，60Co γ射线包括1.17MeV 和1.33MeV ，分支比1:1，查P17表1.3不同光子能量对某些物质的fm 值可知，能量在0.4~2MeV 的γ射线对水的fm 值都为37.64。剂量学计算能准确更好，可用插值法求表中未给出的数值点；防护学计算未知能量点可插值，也可按防护最安全角度考虑，将剂量值往大方向计算。

7、用一个小型探头的照射量仪器，在实质骨的一个小腔室内测得照射量为7.74×10-3C.Kg -1，设辐射源的光子平均能量为80keV 。试计算在此照射条件下实质骨的吸收剂量。

8、设在3min 内测得能量为14.5 keV 的中子注量为1.5×1011m -2。求在这一点处的能量注量、能量注量率和空气的比释动能各为多少？

能量注量：

24212/10480.3/10175.2m J m keV E E E -⨯=⨯=⋅=ψφ

J 106.1 119-⨯=eV

能量注量率：

/s J/m 10933.126-⨯=ψ=dt

d E ψ 空气的比释动能：

Gy f K k n 10374.110105.110916.0441111---⨯=⨯⨯⨯⨯==φ

第二章

1、试简述分别用自由空气电离室、空腔电离室测量照射量的基本原理。

2、何谓剂量仪的能量响应？影响能量响应的因素是什么？如何改善能量响应？ 仪器的灵敏度对光子能量的依赖关系，称为仪器的能量响应。

射线在剂量仪中产生的电荷量可写成：

X V A Z A Z Q a

en w en w e a e ⋅⋅⋅⋅=ρρμρμ)/()/()/()/( 对给定的电离室和一定气体

常数==⋅⋅ερV A Z A Z w

e a e )/()/( 故剂量仪产生的电荷与照射量有如下关系：

a

en w en

X Q )/()/(ρμρμε= 上式中，空气质量能量吸收系数、电离室室壁的质量能量吸收系数都随光子能量的变化而变化，且两者变化的比率并不致。故仪器有能量响应。

改善能量响应：

① 使探头材料的原子序数接近空气，探头的有效原子序数越接近空气，则探测器能量响应越小。

② 采用能量补尝措施，如电离室采用石墨做器壁、铝做电极。铝电极可补尝石墨电极对低能X 射线质量能量吸收系数比空气小的缺陷。利用石墨和铝的质量吸收系数相互补尝，可使这类电离室获得相当好的空气等效性。

3、在标准状况下，设一个半径5 cm 球状空气等效壁电离室，受γ射线照射后产生1.5uC 的总电荷。求照射量是多少？相应空气中的吸收剂量是多少？ kg C cm uC V Q V Q X /10214.253

45.1773.0773.033

3-⨯=⨯⨯===πρ