辐射防护量和单位

照射量Ka
e W
当光子具有谱分布时，
X
0E
E
(
en
)E
e W
dE
照射量X的SI单位为库仑每千克（C/Kg） 1伦琴=2.58×10-4库仑/千克
1伦琴=8.6９×10-3焦耳/千克
1伦琴=103毫伦
照射量仅适用于X或γ辐射和空气介质， 不能用于其他类型的辐射和介质。
在辐射防护中常用粒子注量、注量率、能注量 与能注量率等物理量来描述辐射场的特性。
核素、同位素及放射性活度
核素
放射性核素，例如：90Sr为放射性核素 稳定核素，例如：12C为稳定核素
同位素是指原子核内具有相同的质子数和不 同的中子数的那些核素，它们在元素周期表 上处于同一位置。例如：氢包括了
11H ,12H和13H。
d d 2N
dt dadt
dΦ—在时间间隔dt内，进入单位截面积的 小球体内的粒子数，即在时间间隔dt内注 量的增量
—注量率，单位为m-2·s-1
能注量
在进行比释动能及吸收剂量的计算时，最终要通过 粒子注量和能量来计算电离辐射授与每单位质量受 照射物质的能量。为此，引入能注量概念。进入单 位截面积的球体内的所有粒子能量之和（不包括静 止质量）称为能注量，SI单位为焦耳每平方米 （J/m2），即
描述辐射场的量 （粒子注量，能量注量）
辐射剂量学中使用的量 （吸收剂量，比释动能，
照射量）
辐射防护常用的量
限值量 （当量剂量，有效剂量等）
实用量 （剂量当量等）
描述辐射场的物理量和单位
电离辐射存在的空间称为辐射场，辐射场是由 辐射源产生的；存在两种或者两种以上的电离 辐射场，称为混合辐射场，例如中子-γ混合场， β-γ混合场等。
0.251 0.910 1.071 1.221 1.737 1.913 1.879 1.766 1.670 1.431 1.312 1.210 1.209 1.180 1.149
0.42 1.00 1.52 1.78 1.71
0.010 0.616 0.886 1.115 1.803 2.026 1.990 1.852 1.731 1.459 1.325 1.210 1.208 1.170 1.140
（3）高能辐射。这种辐射产生次级带电粒子的 动 能很大，当初级辐射穿过等于次级带电粒子的平 均射程的物质厚度时有明显的减弱。
比释动能及其应用
比释动能
（Kinetic energy released in matter, kerma)
比释动能是间接电离粒子与物质相互作用时，在单
位质量的物质中产生的带电粒子的初始动能的总
dE f 1 da
能注量与注量Φ的关系
E
当粒子能量具有谱分布时，能量在E到E+dE的 粒子的微分能注量，由公式（2.4）推导出公式 (2.9)
E,g
d(E) dE
dE
(2.4)
0
d EdE dE
(2.9)
能注量率
单位时间内进入单位截面积球体内所有 粒子能量之和，即
d
dt 能注量与注量率 的关系
三、比释动能与注量的关系
对于一定能量的单能辐射，能注量和比释动能有如
下关系： K ( tr )E
（二）比释动能与吸收剂量的关系
在带电粒子平衡条件下，若轫致辐射损失的能量
可以忽略时，则
d dEtr
D d dEtr K
dm dm
高能直接电离粒子与高原子序数的物质相互作用
时，实际上有一部分能量在物质中转变为轫致辐
（2）同上述同样的区域内，介质对次级带电 粒子的阻止本领对初级辐射的质能吸收系数恒 定不变。
需要注意的是，在下述情况下并不存在着带电粒 子平衡：
（1）辐射源附近。这里辐射场极不均匀，随着离源 距离的增加而急剧变化。
（2）两种物质相邻的界面附近。这里不但辐射场不 均匀，而且两种物质对初级辐射的质能吸收系数 及对次级带电粒子的阻止本领不同，且d《 Rmax。
辐射防护中常用的 辐射量和单位
《辐射防护基础》李星洪
第一节 描述辐射场的物理量和单位 （粒子注量，能量注量） 第二节 吸收剂量及其单位 第三节 比释动能及其应用 第四节 照射量 第五节 辐射防护中专用的量和单位 （剂量当量，外照射次级限值用吸收剂量指数
和剂量当量指数）
《辐射剂量学》田志恒
比释动能概念的应用
在辐射防护中，常用比释动能的概念计算辐射场量，推断 生物组织中某点的吸收剂量，描述中子源的输出额等。
（一）γ射线的吸收剂量 在带电粒子平衡条件下，
D (tr )E(1 g)
en tr (1 g)
D (en )E
当Φ和E确定不变时，
D1 (en / )1 D2 (en / )2
定义中所说的“特定能态”，若没有别的 说明，都是指放射性核素的基态。
1居里=3.7×1010贝可
粒子数和辐射能
粒子数：是发射、转移或者接受的粒子 数目
单位为1。 辐射能：将辐射场中所有粒子能量（不
包括静止能量）求和。
通量
粒子数和辐射能随时间的变化率称作粒 子通量和能量通量.
ICRU引入了注量的一般概念：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，
源
X射线(mmAl,Cu,Sn) M30(0.5,0,0) M60(1.5,0,0) M100(5.0,0,0) M150(5.0,0.25,0) H150(4.0,4.0,1.5) 单能光源 10 20 25 30 50 70 90 120 150 300 500 Cs-137 1000 Co-60 2000
ICRP 60 号出版物 附件A 放射防护中使用的量
吸收剂量，器官剂量，传能线密度，线 能量，品质因数，Q-L关系，辐射权重因 子，器官或组织中的当量剂量，组织权 重因子和有效剂量，待积器官或组织当 量剂量，待积有效剂量，活度，用于环 境监测和个人监测的ICRU量，集体当量 剂量，集体有效剂量。
辐射计量学量（radiometric quantities） 粒子数和辐射能，通量、注量和注量率，角分
布和辐射度，能谱分布，辐射矢量和平面注量 等。 剂量学量（dosimetric quantities） 比释动能，照射量，吸收剂量和监测用剂量当 量 辐射防护量（radiation protection quantities） 剂量当量(当量剂量)，待积剂量当量(当量剂量) 等。
当量——有效剂量
《辐射防护导论》方杰
描述辐射场的量： 粒子注量，能量注量 辐射剂量学中使用的量： 吸收剂量，比释动能，照射量 辐射防护中使用的量： 与个体相关的辐射量； 与群体相关的辐射量； 描述周围辐射水平的指数量 个人监测和环境监测中使用的剂量当量。
辐射防护中常用的 辐射量和单位
SI单位为焦耳每千克秒，单位的专门名称为戈每
秒（Gy/s）
比释动能与吸收剂量的关系 （一）带电粒子平衡
物质中的一点P，在电离辐射的照射下，如果 满足下列条件，此点存在着带电粒子平衡：
（1）由小体积△V向各个方向伸展的距离d， 至少大于由初级辐射所产生的次级带电粒子的 最大射程Rmax。在d≥ Rmax的区域内辐射的强度 和能谱恒定不变；
非随机量不服从统计分布，对于给定的条件， 原则上可以算出它的值。一般地说，它是时间和 空间的连续可微函数，其值可以用相应的随机量 的平均观测值进行估算。如：吸收剂量、粒子注 量等物理量是非随机量。
吸收剂量和吸收剂量率
吸收剂量是当电离辐射与物质相互作用时，用来
表示单位质量的物质吸收电离辐射能量大小的物
理量，即：
D
dm
—平均授予能，它是随机量授予能 的期望值
D —吸收剂量，SI单位为J/Kg，单位的专门名称
为戈瑞
随机量授予能 和平均授予能
授予能E就是电离辐射授予一定体积中的物质的能 量，而且这些能量全部被该体积内的物质所吸收， 其表示式为
in ex Q
in —进入这一体积的所有直接和间接致电离粒子 能量（不包括静止能量）的总和
放射性活度
在指定时刻处于特定能态下的一定量的放射性
核素的放射性活度A，是dN除以dt所得的商，
A
dN dt
A—放射性活度，SI单位为每秒，单位的专用名 称为贝可勒尔，简称贝克（Bq）,1 Bq=1S-1。
dN—在时间间隔dt内，处于特定能态的一定量 核素，发生自发核转变数的期望值。
应当指出的是：放射性活度所指的是放射 性核素的核转变数，而不是指某种放射性 核素所包含的原子核的数量或某一定量的 放射性核素所发射出来的粒子数。
剂量负担
ICRU REPORT 51 Quantities and Units in Radiation Protection Dosimetry
第一部分：辐射防护测量和计算中使用的量： 辐射计量量：注量 剂量学量：吸收剂量（授予能，L，y，DL） 剂量当量量：品质因子，实用量 第二部分：限值量： 器官剂量；剂量当量——当量剂量；有效剂量
ex —离开这一体积的所有直接和间接致电离粒子 能量（不包括静止能量）的总和
Q —在这一体积中发生的任何核变化和基本粒子 变化所释放出来的总能量，减去引起这种变化而消 耗的总能量
—授与能，SI单位为焦耳（J）
0f ( )d 0 f ( )d
f 0
( )d
•
（三）吸收剂量率 D
•
D
dD
dt
Eavg(keV)
C(shallow)
C(eye)
C(deep)
20 35 53 73 118
10 20 25 30 50 70 90 120 150 300 500 662 1000 1250 2000
1.02 1.21 1.49 1.64 1.60
0.949 1.040 1.124 1.228 1.657 1.821 1.798 1.702 1.616 1.405 1.299 1.210 1.205 1.180 1.140
中子的吸收剂量
D K (tr / ) Dc Kc (tr / )c
如果中子具有谱分布，则必须采用对中子能谱
进行平均的质能转移系数，用下面公式分别计
算出在两种介质中的平均质能转移系数，才能
用上式计算。
(
tr
)
d(E) ( tr )dE dE
d(E) dE
dE
照射量X
（一）、照射量及其单位
射而离开体积元V ，则
D d dEtr (1 g) K(1 g)
dm dm
g—直接电离粒子的能量转化为轫致辐射的份额
E(MeV)
0.662 1.25 1.5 2.0 3.0 5.0 10.0
1-g
0.9984 0.9968 0.996 0.995 0.991 0.984 0.964
比释动能和吸收剂量随物质深度的变化
E
角分布和辐射度
注量率的角分布称作辐射度.
辐射剂量学中使用的量
吸收剂量 比释动能 照射量
吸收剂量和单位
一、随机量和非随机量
随机量是描述致电粒子与物质相互作用时所发 生的随机过程的物理量。如：观察像细胞核那样 线度的空间内（几微米或更小）的能量沉积事件 时，发现致电粒子击中这个小体积内的物质是随 机的，在其中能量沉积的数值是服从统计涨落的， 因此描述这种能量沉积的量是随机量。
dN da
da—小球的截面积，m2 dN—进入小球体的粒子数（不包括从小球体
内流出的粒子数） Φ—粒子注量。SI 的单位是m-2
粒子注量Φ（particle fluence）
粒子注量分定向辐射场与非定向辐射场两种情况来讨论。
粒子注量率
单位时间内，进入单位截面积的球体内的 粒子数，即
和，即
K dEtr
dm
d放E出tr －来的间所接有电带离电粒粒子子在的特初定始物动质能的总体和积。元内，释
SI单位为戈（Gy）
比释动能率
在单位时间内单位质量的特定物质，由间接电离粒
子释放出来的所有带电粒子初始动能的总和称为比
释动能率，SI单位为戈或戈/秒、戈/小时、毫戈/小
时等。
•
K
dK
dt
X dQ dQ—在质量为dm的一dm个体积元的空气中，当光子产
生的全部电子（正、负电子）均被阻留于空气中时， 在空气中所形成的一种符号的离子总电荷的绝对值。
必须注意的是：⑴定义中的dQ 并不包括在所考察的 体积元的空气中释放出来的次级电子产生的轫致辐 射被吸收后的电离。⑵按照定义来测量照射量时， 要求满足电子平衡条件。
在辐射剂量概念中不再包含照射量
四、照射量与吸收剂量的关系