第一章 电离辐射领域中常用的量及其单位

典型事例： （1）X射线被发现一个月，X射线的制造者Grubbe的手发生 了“特异性皮炎” （2）1896年，Edison和助手Morton自身试验，眼部受照 数小时后，眼痛，结膜炎； （5）1911年，54名医学放射性工作者死于恶性疾病； 1922年，约100名医学放射性工作者死于恶性疾病； （6）1875～1917年，Schneegerg矿死亡的622名工人中有322 人死于癌症，其中肺癌占87％； 1921～1926年， Schneegerg矿死亡的工人中 死于肺癌 的占50％；
21
近期辐射损伤认识时期
时间：1960年代～现在 特点： 早期的职业性急性辐射损伤，除事故外，巳极为罕见 了。 中期所见到的高发生率的恶性肿瘤，得以避免。 除事故外，只能用大群体的流行病学的调查方法，才能 发现辐射损伤或危害的增加 。 重点调查对象包括： (1) 职业性受照射群体的流行病学调查； (2) 放射事故受害者调查； (3) 出生前受X射线诊断照射的群体流行病学调查； (4) 高辐射本底地区居住者的流行病学调查； (5) 原子弹、氢弹、切尔诺贝利事故受害者跟踪调查。
p E . j ( r ) dp j ( E , r ) / dE
E
PJ ( E .r )
p
0
E. j
(r )dE

p j ( r ) p j ( .r )
4
p
0
E. j
( r ) dE
p E . j ( r ) d N j ( t , E , , r ) / dtdE d da
(1)电离损失——与核外电子的非弹性碰撞过程
(b) 辐射损失－带电粒子与靶原子核的非弹性碰撞过程。
(c) 核阻止—带电粒子与靶原子核的弹性碰撞 (d) 带电粒子与核外电子弹性碰撞
从微观上看： 碰撞机制： 与核外电子、原子核碰撞；弹性、非弹性碰撞。 碰撞后： 或入射粒子能量、方向改变后出射； 或入射粒子消失，产生新粒子。
从宏观上看： 不管作用机制如何，穿过物质的射 线强度比入射强度减小。
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调查结论： 迄今为止的流行病学的调查资料证明：
(1) 在低剂量下，唯一潜在的辐射危害是致癌。非特异性 寿命缩短末见发生。遗传危害也未见增加。 (2) 低于职业性剂量限值的辐射水平的长期慢性照射，是 否会增加恶性肿瘤尚不明确。 (3) 出生前诊断性X射线的照射量，是否能增加出生后的 小儿癌症的发病率，尚有争议。 (4)高本底地区居民流行病学的调查，均末证实遗传危害 的增加或恶性肿瘤较对照群体有过多的发生。
放射性的应用
工业：核电站、核供热堆、核反应堆、辐照加工、 辐射灭菌、无损探伤、厚度计、液面计、水分计、 同位素示踪等 医疗领域：X线透视、CT扫描 、伽码刀、医用加 速器、核医学与介入放射学诊治 农业：辐射育种 科研：元素分析、新药研制、示踪 考古：年代测定
电离辐射wk.baidu.com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
个电子的过程。
为什么对辐射进行防护？
电离 激发
辐射 原子、分子
确定性效应 机体损伤 随机性效应
组织、器官
在第三章辐射对人体的影响和防护标准中会具体阐述
电离辐射
物质（作用对象）
生物效应
电离辐射剂量学：研究 电离辐射防护学：研究电 电离辐射能量在物质 离辐射对人体的危害、 中的转移和沉积的规 防止和减少这种危害的 律，（量的定义、测 综合性边缘科学。 量、计算等）的科学。
E (E) E p pE Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y
Y Y Y
Y Y
Y Y Y
Y Y
Y
Y Y
N粒子数、R辐射能、粒子注量、能量注量、注量率、 能量注量率、P辐射度
40
第一章 电离辐射领域中 常用的量和单位
第二节 相互作用系数
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2.1 射线与物质的相互作用
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。
早期辐射损伤认识时期
特点：对辐射可能造成的损伤认识不足 损伤对象： （1）X射线球的制造者和应用X射线的技术人员； （2）从事放射性物质研究的科学家； （3）铀矿工人及用含镭夜光涂料的操作女工。 损伤特点： （1）外照射引起的急性体表损伤； （2）氡及其子体内照射引起的肺癌； （3）镭内照射引起的骨肿瘤。
4

2


0
Pd
0 0

P sin d d
能量辐射度r：
r d / d d R / d a d td
3
单位：w. m-2.sr -1
4

2


0
rd
0 0

r s in d d
4、能谱分布 用Q代表辐射学量，用E代表粒子的能量（不包括静止能）, 则Q(E)是Q的积分分布，它是能量为0~E的粒子对Q的贡献。
辐射与物质 相互作用 防护与安 全评价
辐射源
辐射场
生物体
生物效应
管理体系
辐射场描述
外照射
内照射
法规标准
辐射量计算
剂量计算
随机性 效应
确定性 效应
辐射量测量
防护、监 测与评价 防护量
第一章 电离辐射领域中 常用的量和单位
第一节 描述辐射场的量
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电离辐射场：电离辐射居留的空间。 1、粒子数和辐射能 粒子数N：发射、转移或接受的粒子数目，单位是1。 粒子数密度n：n=dN/dV—表征辐射场疏 密程度，单位 是m-3。 辐射能R：发射、转移或接受的辐射粒子的能量（不包 括静止能），单位是 J。
辐射分类
按与物质的作用方式，辐射又分为两类：
1、电离辐射：能够引起电离的带电粒子和不带电粒子。 *从一个原子中释放出一个价电子需要的能量:4～25eV ； *能量>10eV的光子 2、非电离辐射：<10eV光子，波长>100mm紫外线、可见光、 红外线和射频辐射。
电离：将一个原子、分子从其束缚状态释放一个或多
一般情况：各向辐射场
da
P
定义：粒子注量Φ： Φ=dN/da，m-2 能量注量Ψ：Ψ=dR/da，J.m-2
为什么定义粒子注量时，要用一个小球体？
32
（3）注量率
粒子注量率υ：
υ=dΦ /dt=d2N/dadt，m-2s-1 *υ为粒子通量密度：
d da (dN / dt )
能量注量率 ψ ： ψ=dΨ/dt=d2R/dadt，J.m-2.s-1
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3.角分布和辐射度
角分布：描述粒子入射方向的分布。
d / d d N / dad
2
d sin d d
4

2


0
d
0 0

s in d d
辐射度：注量率的角分布
粒子辐射度p：
p= d / d d 3 N / d a d td 单位：m-2.sr-1.s-1
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。
判断下表所列各辐射量与时间t、空间位臵r、辐射粒子能量E 和粒子运动方向 之间是否存在着函数关系，存在函数关系 者在表中相应位臵处划“Y”，不存在则划“N”号。
N R E (E) E t r E

(E) Y
中期辐射损伤认识时期
时间：1930～1960年代 特点： 医学界把辐射看作是时髦的诊断和治疗手段，却缺乏 对辐射远期效应的认识，病人由于接受高累积剂量而 诱发过多的白血病、骨肿瘤、肝癌等恶性肿瘤。 损伤对象： 接受超剂量辐射照射的病人，较突出的例子有： (1) 1935—1954年，在英国应用X射线局部照射治疗 强直性脊椎炎的病人； (2) 1944—1951年，在德国应用镭—224注射治疗强 直性脊椎炎，关节炎及结 核病的病人； (3) 1928—1954年，在一些国家中应用钍造影剂进行 x射线造影的病人。
辐射剂量、防护简史
1895, 伦琴（ Roentgen ）发现 X 射线
伦琴
Nobel Prize in 1901
世界上第一张X射线照片
1896, 贝克勒尔（Becquerel）发现天然放射性
铀是一种能发射出射线的元素 Nobel Prize in 1903
1898, 居里夫妇发现钋（ Po）和镭（ Ra）
1898年4月 第一次引入新术语 “放射性” 7月 发现放射性元素钋（Po） 12月 发现镭（Ra)
Nobel Prize in 1903 and 1911
1898, 卢瑟福（Rutherford）
发现了α、β粒子。
法国化学家维拉尔发现 射线
1932, 查德威克（Chadwick） 发现中子。
QE dQ ( E ) / dE
E
Q (E )
Q
0
E
dE

Q Q ( )
Q
0
E
dE
37
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 )

0
E
dE

( )

0
E
dE
38
辐射度谱分布
• 原子核物理
辐射、、 、n产生的原理
• 核物理实验方法
• 辐射剂量与防护 ?
探测辐射、、 基本方法
辐射对人的影响，如何降低辐射危害
辐射定义
什么是辐射？ 从某种物质中发射出来的波或粒子。
辐射分类
辐射是一种长久以来就存在于自然界的物理现象。 按其本质可分为两类：
1.粒子辐射：是指组成物质的基本粒子，或由这些 粒子组成的原子核。粒子辐射是一些高速运动的粒子， 消耗自己的动能把能量传给被穿透的物质。粒子辐射包 括电子、质子、中子、α粒子、β粒子和带电重粒子等。 2.电磁辐射：实质是电磁波，包括无线电波、微波、 可见光、紫外线、X射线和γ 射线等。
电离辐射剂量与防护概论
个人介绍
姓名：位楠楠 联系方式： 邮箱：weinannan0@163.com 办公地点：核技术学院316室
教材/参考书
教材：
《电离辐射剂量与防护概论》南华大学核科学技术学院 著
参考书：
《辐射防护基础》李星洪 著 《辐射剂量学》 田志恒 著 原子能出版社 原子能出版社
《高等电离辐射防护教程》夏益华 著 哈尔滨工程大学出版社
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2、通量、注量和注量率 （1）通量：表征辐射场中粒子或能量在时间上的频繁程度。
粒子通量 N : N dN / dt
，s-1 ，J.s-1
能量通量
R ： R dR/dt
（2）注量：表征辐射场的空间疏密程度。 特例：单向辐射场
da┴
θ
da
da┴ = dacosθ 定义： Φu=dN/ da┴ 为单向辐射场的粒子注量。
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放射性事故
• 放射性同位素、射线装臵和核技术的广泛应用，在
给人类带来巨大利益的同时，也会因为某些人为的 和技术的原因，发生危及人类生命和财产的放射性
事故和核事故。
• 根据国际原子能机构（IAEA）公布的1945～1997年 间，世界范围内发生的较重大的核事故或放射事故 135起（不完全的统计），使669人受到显著照射， 87人死亡。
物 质：气体 液体 固体 包括人体 等
αβ γ n
微观粒子间碰撞有动量和能量的传递
直接电离粒子：电子、
电离辐射
质子、 粒子、射线
辐射 间接电离粒子：光子、中子 非电离辐射：红外线、微波、激光
电离辐射：凡是与物质直接或间接作用时能使物质电离的一切辐射。
2.1.1 带电粒子与物质的相互作用
带电粒子与物质相互作用的方式 慢化过程：能量损失和角度偏转。 (a) 电离损失(电子阻止)－带电粒子与靶物质原子中核外电子的 非弹性碰撞过程。
1986年事故后的切尔诺贝利核电站
2011年日本福岛核电站事故
辐射防护的基本任务和目的
基本任务： （1）允许可能产生辐射的实践 （2）保护人员、后代、环境 目的： （1）防止有害的确定性效应； （2）限制随机性效应的发生率，把发生率控制在可 以合理做到的较低水平。
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辐射防护的基本内容
屏蔽技术
收 获：
学习了一门专业知识； 树立了一种客观态度； 培养了一种学习习惯； 尝试了一种学习方法。
考试成绩组成：
平时作业成绩占20%， 考勤占30%， 期末笔试成绩占50%。
4
绪论
1.1 辐射剂量、防护的含义 1.2 辐射剂量、防护简史
1.3 辐射防护的基本任务和目标
1.4 辐射防护的基本内容
以前的知识