第3章 外照射防护

♣屏蔽材料和厚度的选择： 屏蔽材料和厚度的选择：
辐射源的类型、射线能量、 辐射源的类型、射线能量、活度
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第一节 外照射防护的一般方法
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第一节 外照射防护的一般方法
三、屏蔽材料的选择原则
射线 作用的 类型 主要形式 α 电离、激发 β、e P、d X、γ n 电离、激发、轫 致辐射 核反应产生中子 光电、康普顿、 电子对 弹性、非弹性、 吸收 材料选 择原则 一般低Z 材料 低Z＋高 Z材料 高Z材料 高Z材料 常用屏蔽材料
（三）γ辐射源
点源 — 距离比源本身的几何尺寸大5倍以上。 1. 放射性活度： 用于表征某一物质中放射性核素总数的量度。
A = dN / dt
式中：dN是在时间间隔dt内，该核素发生核跃 迁次数的期望值。 单位：贝可［勒尔］（Becquerel）；符号Bq。
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第二节 X、 γ射线的外照射防护
2. γ点源的照射量率计算 点源的照射量率计算
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第三节 带电粒子的外照射防护
介质修正：
式中：
40
第三节 带电粒子的外照射防护
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第三节 带电粒子的外照射防护
2. 轫致辐射的屏蔽计算
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第三节 带电粒子的外照射防护
式中： F — β 射线被第一屏蔽层吸收时产生轫致辐射的份额； µ — β 射线在空气中的线衰减系数，cm-1。
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♣
排列屏蔽材料时，应低Z在前，高Z在后。
第二节 X、 γ射线的外照射防护
（三）、宽束X或γ射线的透射曲线 宽束X
H1(d) = Bx H10 e−µd
1. 屏蔽计算中用的几个参量
• •
（1）减弱倍数 ）减弱倍数K
k = H10 / H1(d) = eµd / B(Eγ , µd)
辐射场中某点处没有设置屏蔽层时的当量 剂量率H(0)，与设置厚度为d的屏蔽层后的当 量剂量率H(d)的比值。表示屏蔽材料对辐射的 表示屏蔽材料对辐射的 屏蔽能力，无量纲。 屏蔽能力
T＝ 1/4 T＝ 1/16
第二节 X、 γ射线的外照射防护
第二节 X、 γ射线的外照射防护
一、X、γ辐射源及辐射场 二、X、γ射线在物质中的减弱规律 、 三、X、γ射线的屏蔽计算 、
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第二节 X、 γ射线的外照射防护
一、X、γ辐射源及辐射场
（一）X射线机
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第二节 X、 γ射线的外照射防护
纸、铝箔、有机玻璃等 铝、有机玻璃、混凝土、铅 钽、钚 铅、铁、钨、铀； 混凝土、砖、去离子水等
含氢、含 水、石蜡、混凝土、聚乙烯； 硼材料 碳化硼铝、含硼聚乙烯等
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第一节 外照射防护的一般方法
四、确定屏蔽厚度所需用的参数和资料
有关问题 辐射源（或装置） 辐射场 屏蔽层外表面剂量 控制参考值 屏蔽层厚度
二、β射线的屏蔽防护
♣β射线的屏蔽要分两层：先轻 ，后重 。 射线的屏蔽要分两层： 射线的屏蔽要分两层 先轻Z，后重Z。 ♣ 屏蔽材料的厚度一般应等于 β 射线在 屏蔽材料的厚度一般应等于β
物质中的最大射程。 物质中的最大射程。
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第三节 带电粒子的外照射防护
1. 经验公式（或查图）计算最大射程
式中： Rβmax — β射线在铝中的最大射程（g/cm2）； E βmax — β射线的最大能量（MeV）。
•
•
4.比释动能率常数 4.比释动能率常数
r & ΓK = • K A
2
AΓk K= 2 r
•
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第二节 X、 γ射线的外照射防护
5、非点源的照射量率、比释动能率计算
辐射源大小、形状差别，不能简单视为点源； 进行积分计算； 还要考虑源本身的吸收和散射的影响； 线源情况下，当距离比辐射源本身尺寸大5倍以 上时，将其视为点源引入的误差在0.5％以内。
∆1/10 = 3.32 × ∆1/ 2
△1/2、 △1/10 并不是绝对的常数
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第二节 X、 γ射线的外照射防护
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第二节 X、 γ射线的外照射防护
（四）、屏蔽X或γ射线的常用材料 屏蔽X
1.铅： 原子序数、密度大， 对低能和高能的X或γ射线有很高的 减弱能力，但在1Mev到几Mev的能区，减弱能力最差。 缺点：成本高，结构强度差，不耐高温。 2. 铁： 屏蔽性能比铅差。但成本低，易获得，易加工。 3. 混凝土： 价格便宜，结构性能良好。多用作固定的防护屏障。 4. 水： 屏蔽性能较差，但有特殊优点：透明度好，可随意将物品 放入其中。常以水井、水池形式贮存固体γ辐射源。
剂量率与距离的平方成反比（点源） 剂量率与距离的平方成反比（点源） 措施： 远距离操作； 措施：♣远距离操作；
♣任何源不能直接用手操作； 任何源不能直接用手操作； ♣注意 射线防护。 注意β射线防护 射线防护。
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第一节 外照射防护的一般方法
3.
屏蔽防护(Shielding) 屏蔽防护
措施： ♣设置屏蔽体 措施：
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第一节 外照射防护的一般方法
二、 外照射防护的基本方法
♣外照射防护三要素：
时间、距离、屏蔽 时间、距离、
5ห้องสมุดไป่ตู้
第一节 外照射防护的一般方法
1．时间防护 时间防护(Time) 时间防护
累积剂量与受照时间成正比 措施：充分准备， 措施：充分准备，减少受照时间
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第一节 外照射防护的一般方法
2．距离防护 距离防护(Distance) 距离防护
（一）、窄束X （一）、窄束X或γ射线的减弱规律
（1）窄束（narrow beam）： 不包含散射成分的射线束
（2）窄束单能γ射线在物质中的减弱规律
N = N 0e − µ d
µ—线衰减系数，cm-1。
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第二节 X、 γ射线的外照射防护
低能光子更易被高Z物质吸收； 低能光子更易被高 物质吸收； 物质吸收 存在一个能量点， 值最小 值最小。 存在一个能量点，µ值最小。
r2 & 照射量率常数 Γ = •X A m • µ en e X = ∑ ϕi ρ Ei W i =1 i
AΓ X = 2 r
•
非单能情况：
Γ = ∑ Γi
i
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第二节 X、 γ射线的外照射防护
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第二节 X、 γ射线的外照射防护
3. γ点源的吸收剂量率计算
Dm = fm X
• 6
单位：mGy/h
式中：
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第三节 带电粒子的外照射防护
2. β射线 特点： β射线的能谱是连续谱； 散射很显著，情况复杂； 通常用经验公式近似计算。
β点源空气中吸收剂量的粗略估算
D = 8.1×10 A/ r
•
−12
2
单位：Gy/h
式中：A是活度，Bq；r是距离，m。
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第三节 带电粒子的外照射防护
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第二节 X、 γ射线的外照射防护
二、X、γ射线在物质中的减弱规律 （一）、窄束X、γ射线的减弱规律 （二）、宽束 、γ射线的减弱规律 ）、宽束X、 射线的减弱规律 宽束 单一均匀介质的积累因子 （三）、宽束X、γ射线的透射曲线 （四）、屏蔽X、γ射线的常用材料
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第二节 X、 γ射线的外照射防护
第二节 X、 γ射线的外照射防护
单层介质，B值的确定： （1）查表法；
（2）公式法
Bx = A1e
− a1µ d
+ (1 − A1 )e
− a2 µ d
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第二节 X、 γ射线的外照射防护
（3）多层介质情况
B[ Eγ , µ a (d a + d b )] 两种介质的原子序数相差不大， Bt = max B[ Eγ , µb (d a + d b )]
•
（1）查减弱倍数表 （2）查透射比曲线
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第三节 带电粒子的外照射防护
第三节 带电粒子的外照射防护
一、β射线的剂量计算 二、β射线的屏蔽防护 三、重带电粒子的剂量计算 四、重带电粒子的屏蔽防护
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第三节 带电粒子的外照射防护
一、β射线的剂量计算 1. 单能电子束
S D = 3 . 6 × 10 ϕ ρ col
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第二节 X、 γ射线的外照射防护
2. 半减弱厚度与十倍减弱厚度
（1）半减弱厚度△1/2：half value thickness 将入射光子数（注量率或照射量率等）减弱一半所需 的屏蔽层厚度 （2）十倍减弱厚度△1/10 ：tenth value thickness 将入射光子数（注量率或照射量率等）减弱到十分之 一所需的屏蔽层厚度
第三章 外照射的防护
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第一节 外照射防护的一般方法 第二节 X、γ射线的外照射防护 、 射线的外照射防护 第三节 带电粒子外照射的防护 第四节 中子外照射的防护
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第一节 外照射防护的一般方法
第一节 外照射防护的一般方法
一、 外照射防护的基本原则 二、 外照射防护的基本方法 三、 屏蔽材料的选择原则 四、 确定屏蔽厚度所需用的参数和资料
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第二节 X、 γ射线的外照射防护
2. γ 射线的屏蔽计算
1.4 ×105 AΓ q • H I (d ) = ≤ H L,h 2 r
•
1.4 × 101.• × 105Γ A • Γ 4 A• • K≥ K≥ 2 & H H L ,h • r & L ,h • r 2
5
H L ,h ⋅ r 2 ηr = ξ ≤ 1.4 ×105 AΓ q
d1 d 2 = ρ 2 ρ1
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第二节 X、 γ射线的外照射防护
宽束X （二）、 宽束X或γ射线的减弱规律
N = N0Be
−µd
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第二节 X、 γ射线的外照射防护
B－积累因子（build-up factor) －积累因子（
描述散射光子影响的物理量。表示某一点 散射光子数所占份额。
B= N N n , col
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•
•
第二节 X、 γ射线的外照射防护
（2）透射比η
• •
η = H1(d)/ H10 = B(Eγ , µd)e
−µd
=K
−1
辐射场中某点处设置厚度为d的屏蔽层后 的当量剂量率H(d)，与没有设置屏蔽层时的当量 剂量率H(0)，的比值。
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第二节 X、 γ射线的外照射防护
（3）透射系数 ζ
设置厚度为d的屏蔽层后，离X射线发射点 1m处，单位工作负荷（1mA·min）所造成的当 量剂量。 单位：Sv·m2·（mA·min）-1。
两种介质的原子序数相差很大， 1）低Z介质在前，高Z介质在后： 2）高Z介质在前，低Z介质在后： 能量低时， Bt = B[ Eγ , ( µd ) 低 ] • B[ Eγ , ( µd )高 ] 能量高时，
Bt = B[ Eγ , ( µd )高 ]
Bt = B[( Eγ ,min )高 , ( µd ) 低 ] • B[ Eγ , ( µd )高 ]
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第一节 外照射防护的一般方法
一、外照射防护的基本原则
♣ 内外照射的特点
照射方式 内照射 辐射源类型 多见开放源 危害方式 电离、化 学毒性 电离 常见致电离 粒子 α、β 照射 特点 持续
外照射
多见封闭源
高能β、质子、 间断 γ、X、n
♣ 基本原则：
尽量减少或避免射线从外部对人体的照射， 尽量减少或避免射线从外部对人体的照射 ， 使 之所受照射不超过国家规定的剂量限值。 之所受照射不超过国家规定的剂量限值。
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第二节 X、 γ射线的外照射防护
（3）两个概念
能谱的硬化： 随着通过物质厚度的增加，不易被减弱的“硬成分” 所占比重越来越大的现象。 平均自由程： 线减弱系数的倒数称为光子在物质中的平均自由程。 即λ=1/µ。表示光子每经过一次相互作用之前，在物质 中所穿行的平均厚度。如果d＝λ，即厚度等于一个平 均自由程，X或γ射线被减弱到原来的e-1。 康普顿效应占优时，估算，
•
Bx =
X
•
X
n , col
B取决于 ： 源的形状 ， 光子能量 ， 屏蔽材料的原子序 取决于： 源的形状， 光子能量， 取决于 屏蔽层厚度， 数，屏蔽层厚度，屏蔽层几何条件 给定辐射源和屏蔽介质的话，只与光子能量 γ 给定辐射源和屏蔽介质的话，只与光子能量Eγ 和介质 厚度（平均自由程数µd）有关， ） 厚度（平均自由程数 ）有关，即B（Eγ，µd）。 25 （
主要考虑的参数 辐射类型、能谱、角分布、发射 率、活度或工作负荷等 辐射场空间分布、距离、居留因 子 根据相关标准推算出控制区、监 督区边界的剂量控制值 选择适当的材料，根据透视比确 定屏蔽层厚度
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第一节 外照射防护的一般方法
居留因子T 居留因子T
居留因 种类 子T
举 例
T＝1
全居 值班室、控制室、工作室、实验室、 留 车间、放射工作人员经常用的休息室； 宿舍；儿童娱乐场所；宽得足以放办 公桌的走廊；暗室。 部分 容不下放办公桌的走廊；杂用房；不 居留 常用的休息室；有司机的电梯；无人 看管的停车场。 偶然 候诊室；厕所；楼梯；自动电梯；储 居留 藏室；人行道、街道。 12