《輻射量和單位》PPT課件

1、v描畫(huà)和射線的輻射量分為電離輻射常用輻射量和輻射防護(hù)常用輻射量?jī)深悺Ｇ罢甙ǚ派湫曰疃?、照射量、比釋?dòng)能、吸收劑量等。后者包括當(dāng)量劑量、有效劑量等。v所謂 “劑量是指某一對(duì)象接納或“吸收的輻射的一種度量。eeeeeeeeeeee物物質(zhì)質(zhì) eeeeee比釋動(dòng)能：物質(zhì)中帶點(diǎn)粒子的動(dòng)能比釋動(dòng)能：物質(zhì)中帶點(diǎn)粒子的動(dòng)能照射量：空氣中帶粒子的電荷量照射量：空氣中帶粒子的電荷量吸收劑量：物質(zhì)的吸收能量吸收劑量：物質(zhì)的吸收能量當(dāng)量劑量：吸收能量當(dāng)量劑量：吸收能量對(duì)某一器官的影響對(duì)某一器官的影響有效劑量：吸收能量對(duì)有效劑量：吸收能量對(duì)一切器官加權(quán)的影響一切器官加權(quán)的影響劑量當(dāng)量：吸收能量對(duì)人體劑量當(dāng)量：吸收能量

2、對(duì)人體整體的影響整體的影響放射性活度v一、定義和單位v放射性活度簡(jiǎn)稱活度是度量放射性物質(zhì)在單位時(shí)間內(nèi)原子核衰變數(shù)的物理量，放射性物質(zhì)在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生核衰變數(shù)目越多，這種放射性物質(zhì)的放射性就越強(qiáng)。v在給定時(shí)間，處于一給定能態(tài)的一定量的某種放射性核素的活度A定義為：v式中，dN是在時(shí)間間隔dt內(nèi)該核素從該能態(tài)發(fā)生自發(fā)核躍遷數(shù)目的期望值。通俗的講，某種放射性核素的放射性活度A，是單位時(shí)間內(nèi)該放射性核素發(fā)生自發(fā)核衰變的次數(shù)。dtdNA v活度的國(guó)際單位是秒的倒數(shù)，稱為貝克勒爾，簡(jiǎn)稱貝可。v活度的衍生單位有MBq，GBq，和TBq。v國(guó)際公用單位 ： 110107 . 31sCi111 sBqv二、放射

3、性活度濃度v放射性活度濃度亦稱放射性比度或比放射性是指單位質(zhì)量或單位體積放射源的放射性活度，其單位是 。放射性活度濃度時(shí)衡量放射性物質(zhì)純度的目的。v三、活度計(jì)算v一衰變常數(shù)v衰變常數(shù)的物理意義是表示在放射性核素衰變過(guò)程中，每個(gè)原子核在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生衰變的概率。衰變常數(shù)值隨不同的放射性核素而有差別。核衰變?cè)娇?，衰變常?shù)值越大。v二半衰期v半衰期是指放射性核素的原子核數(shù)目衰變?cè)械囊话胨璧臅r(shí)間，常以符號(hào)T12或T表示。它與衰變常數(shù)有如下關(guān)系：693. 021Tv三活度計(jì)算式v放射性活度也隨時(shí)間的延伸而呈現(xiàn)指數(shù)規(guī)律減弱。其計(jì)算公式為：v式中，A為放射性核素經(jīng)過(guò)t時(shí)間后剩余的活度，A0為原來(lái)的活度，

4、即t=0時(shí)的活度， T1 2為該放射性核素的半衰期，t為時(shí)間計(jì)算時(shí)所用單位應(yīng)與T1 2的單位一致。tTteAeAA)693. 0(0021v1照射量的定義和單位v照射量是用來(lái)表征射線或射線對(duì)空氣電離身手大小的物理量。v定義：所謂照射量是指射線或射線的光子在單位質(zhì)量的空氣中釋放出來(lái)的一切次級(jí)電子負(fù)電子或正電子，當(dāng)它們被空氣完全阻止時(shí)，在空氣中構(gòu)成的任何一種符號(hào)的帶正電或負(fù)電的離子的總電荷的絕對(duì)值。其定義為dQ除以dm的所得的商，即：P=dQ/dmv式中dQ當(dāng)光子產(chǎn)生的全部電子被阻止于空氣中時(shí)，在空氣中所構(gòu)成的任何一種符號(hào)的離子總電荷量的絕對(duì)值。vdm體積球的空氣質(zhì)量v用圖表示1立方厘米的枯燥空氣

5、，其質(zhì)量為0.001293克，這些次級(jí)電子是光子從0.001293克空氣中打出來(lái)的，它們?cè)?.001293克空氣中的里面和外面都構(gòu)成離子，一切這些離子都計(jì)算在內(nèi)，而在0.001293克外產(chǎn)生的次級(jí)電子發(fā)射構(gòu)成的離子那么不計(jì)算在內(nèi)。入射光子次級(jí)電子ev照射量的SI單位為庫(kù)侖/千克，用符號(hào) 表示，沿用的公用單位為倫琴，用字母R表示。1倫的照射量相當(dāng)于在規(guī)范的情況下即0，1大氣壓1立方厘米的枯燥空氣產(chǎn)生1靜電位或2.083109對(duì)離子的照射量叫1倫琴。1KgCv一個(gè)正負(fù)離子所帶的電量為4.810-10靜電單位，1倫是在枯燥空氣中產(chǎn)生1靜電單位的電量，所以產(chǎn)生的電子對(duì)數(shù)為1/4.810-10=2.08

6、3109對(duì)離子。照射量只適用于、射線對(duì)空氣的效應(yīng)，而只適用于能量大約在幾千伏到3MV之間。v2照射量率的定義和單位v照射量率的定義是單位時(shí)間的照射量也就是 v 除以 所得的商即：v 照射量率 的SI單位為庫(kù)倫/千克時(shí)，用符號(hào) 或倫/時(shí) 、倫/秒 P1RSdtdpP P11hCKg1Rhdpdtv比釋動(dòng)能是指不帶電粒子與物質(zhì)相互作用時(shí)在單位質(zhì)量的物質(zhì)中釋放出來(lái)的一切帶電粒子的初始動(dòng)能的總和。 dmdEtv式中 不帶電粒子在質(zhì)量為 的某一物質(zhì)內(nèi)釋放出來(lái)的全部帶電粒子的初始動(dòng)能的總和。v比釋動(dòng)能只適用于不帶電粒子和、射線，但適用于各種物質(zhì)。tdEdmv單位：焦耳/千克Jkg-1其單位“戈瑞Gy1Gy

7、=1Kg受照射的物質(zhì)吸收1J的輻射能量即： 。v毫戈瑞、微戈瑞， v沿用單位拉德(rad)：v比釋動(dòng)能率 的定義和單位v單位時(shí)間內(nèi)的比釋動(dòng)能v 單位：戈瑞/秒(Gys-1)111KgJGyGymGyGy6310101Gyrad2101 dtdv1吸收劑量的定義和單位v吸收劑量是用來(lái)表征受照物體吸收電離輻射能量程度的一個(gè)物理量。v定義：任何電離輻射，授予質(zhì)量為 的物質(zhì)的平均能量 除以 所得的商，即： v 式中 為平均授予能，或者說(shuō)：電離輻射傳給單位質(zhì)量的被照射物質(zhì)的能量叫吸收劑量，吸收劑量的大小，一方面取決于電離輻射的能量，另一方面還取決于被照射物質(zhì)的種類。它適用于任何電離輻射和任何被照射的物質(zhì)

8、。dmdDdmddmv吸收劑量D的單位和比釋動(dòng)能一樣，SI單位是焦耳千克-1表示，其特定稱號(hào)為戈瑞Gy沿用單位為拉德radv1戈瑞=1焦耳/千克v1戈瑞=100拉德v2吸收劑量率的定義和單位v吸收劑量率 表示單位時(shí)間內(nèi)吸收劑量的增量，嚴(yán)厲定義為：某一時(shí)間間隔dt內(nèi)吸收劑量的增量dD除以該時(shí)間間隔dt所得的商即：vdD/dt，吸收劑量率的單位：戈瑞/時(shí)、毫戈瑞/時(shí) DhmGy /v1照射量和比釋動(dòng)能的關(guān)系：v射線照射空氣時(shí)，假設(shè)忽略次級(jí)電子能量轉(zhuǎn)移成熱能和輻射能的部分即以為在單位質(zhì)量空氣中所產(chǎn)生的次級(jí)電子能量全部用于使空氣分子電離，那么空氣中某點(diǎn)的照射量和比釋動(dòng)能在帶電粒子平衡條件下的關(guān)系為：=

9、33.72v公式中照射量的單位庫(kù)侖/千克 、比釋動(dòng)能的單位為戈瑞Gy1KgCv例：知空氣中某點(diǎn)射線的照射量為1.29 ，求空氣中該點(diǎn)的比釋動(dòng)能是多少？v解： Gy341035. 41029. 172.331410KgCv2比釋動(dòng)能和吸收劑量的關(guān)系v比釋動(dòng)能和吸收劑量分別反映物質(zhì)吸收電離輻射的二個(gè)階段。對(duì)于一定質(zhì)量dm的物質(zhì)，不帶電粒子轉(zhuǎn)移給次級(jí)電子的平均能量 與物質(zhì)吸收能量相等，那么比釋動(dòng)能和吸收劑量 相等。即：Ddmddmdtrdrddv上述成立必需滿足二個(gè)條件：首先要求是帶電粒子平衡條件下；其次帶電粒子產(chǎn)生的輻射損失可以忽略不計(jì)。v3照射量和吸收劑量的關(guān)系：vA、將空氣中某點(diǎn)的照射量換算成

10、該點(diǎn)空氣的吸收劑量。v1v D空吸收劑量戈瑞v P空空氣的照射量庫(kù)侖/千克v2v D空空氣的吸收劑量戈瑞v P空空氣的照射量侖空空31069. 8D空空72.33DvB、將空氣中某點(diǎn)的照射量換算成該點(diǎn)被照射物質(zhì)的吸收劑量v 受照物質(zhì)的吸收劑量GyvP空氣的照射量，vf轉(zhuǎn)換因子fPD物質(zhì)物質(zhì)D第五節(jié) 照射量、比釋動(dòng)能、吸收劑量的聯(lián)絡(luò)和區(qū)別 輻射量種類照射量比釋動(dòng)能吸收劑量D劑量的含義表征、在關(guān)心的體積內(nèi)用于電離空氣的能量表征不帶電粒子在所關(guān)心的體積內(nèi)交給帶電粒子的能量表征電離輻射在所關(guān)心的體積內(nèi)被物質(zhì)吸收的能量適用范圍輻射場(chǎng)、不帶電粒子電離輻射介質(zhì)空氣任何物質(zhì)任何物質(zhì)單位Gy、radGy、rad

11、換算關(guān)系1KgCradGy2101radGy2101RCKg3110877. 31v1劑量當(dāng)量v一定吸收劑量的生物效應(yīng)取決于輻射的質(zhì)量和照射條件。故不同類型輻射所致吸收劑量一樣，而所產(chǎn)生的生物效應(yīng)的嚴(yán)重程度或方式幾率能夠不同。在輻射防護(hù)領(lǐng)域，采用輻射的質(zhì)量因數(shù)來(lái)表示傳能線密度用LET表示，即直接電離粒子在其單位長(zhǎng)度徑跡上耗費(fèi)的平均能量，單位通常用千電子伏微米對(duì)效應(yīng)的影響，對(duì)吸收劑量進(jìn)展修正，使得修正后的吸收劑量可以較好地表達(dá)發(fā)生生物效應(yīng)的幾率或生物效應(yīng)的嚴(yán)重程度。這種修正后的吸收劑量就稱為劑量當(dāng)量H。v劑量當(dāng)量為國(guó)際輻射單位與丈量委員會(huì)ICRU所運(yùn)用的一個(gè)量，用以定義適用量-周圍劑量當(dāng)量、定向

12、劑量當(dāng)量和個(gè)人劑量當(dāng)量。組織中某點(diǎn)處的劑量當(dāng)量H是D、Q和N的乘積，即vH=DQNv式中，D是在該點(diǎn)的吸收劑量，Q是質(zhì)量因數(shù)，用以衡量不同類型的電離輻射在產(chǎn)生有害效應(yīng)方面的差別。N是一切其他修正因數(shù)的乘積，這些因數(shù)可以照顧到諸如吸收劑量率和劑量的分次給與等。目前ICRP指定N=1.對(duì)X射線來(lái)說(shuō)，其質(zhì)量因數(shù)Q也等于1.由于質(zhì)量因數(shù)Q和修正因數(shù)N都是無(wú)量綱量，所以劑量當(dāng)量的SI單位與吸收劑量的單位一樣，即焦耳每千克。111kgJSv1111remSv1001v劑量當(dāng)量為國(guó)際輻射單位與丈量委員會(huì)ICRU所運(yùn)用的一個(gè)量，用以定義適用量-周圍劑量當(dāng)量、定向劑量當(dāng)量和個(gè)人劑量當(dāng)量。組織中某點(diǎn)處的劑量當(dāng)量H

13、是D、Q和N的乘積，即vH=DQNv式中，D是在該點(diǎn)的吸收劑量，Q是質(zhì)量因數(shù)，用以衡量不同類型的電離輻射在產(chǎn)生有害效應(yīng)方面的差別。N是一切其他修正因數(shù)的乘積，這些因數(shù)可以照顧到諸如吸收劑量率和劑量的分次給與等。目前ICRP指定N=1.對(duì)X射線來(lái)說(shuō)，其質(zhì)量因數(shù)Q也等于1.由于質(zhì)量因數(shù)Q和修正因數(shù)N都是無(wú)量綱量，所以劑量當(dāng)量的SI單位與吸收劑量的單位一樣，即焦耳每千克。111kgJSv1111remSv10011111v劑量當(dāng)量率v單位時(shí)間內(nèi)的劑量當(dāng)量稱為劑量當(dāng)量率。它的SI單位為焦耳每千克每秒，單位的專名為希沃特每秒。以前用的公用單位為雷姆每秒等。1111v1當(dāng)量劑量HTv吸收劑量只反映被照射物

14、質(zhì)吸收了多少電離輻射的能量，吸收能量越多產(chǎn)生的生物效應(yīng)就厲害。同樣的吸收劑量由于射線的種類不同，和能量不同，引起的生物效應(yīng)就不同，改動(dòng)這一要素，應(yīng)該有一個(gè)與輻射種類和能量有關(guān)的因子對(duì)吸收劑量進(jìn)展修正。這個(gè)因子叫做輻射權(quán)重因子 。用于對(duì)不同種類和能量的輻射進(jìn)展修正。用輻射權(quán)重因子修正吸收劑量叫當(dāng)量劑量。RWv對(duì)于某種輻射R在某個(gè)組織或器官T中的當(dāng)量劑量 可由下式給出：v v 式中： 輻射R的輻射權(quán)重因子v 輻射R在器官或組織T內(nèi)產(chǎn)生吸收劑量RTH,RRTRTWDH,RWRTD,1111v假設(shè)某一器官或組織遭到幾種不同種類和能量的輻射的照射，那么應(yīng)分別將吸收劑量用不同的所對(duì)應(yīng)的輻射種類進(jìn)展修正，而

15、后相加即可得出總的當(dāng)量劑量。v對(duì)于遭到多種輻射的組織或器官其當(dāng)量劑量應(yīng)表示為：RTRRTDWH,v輻射權(quán)重因子的數(shù)值的大小是由國(guó)際放射防護(hù)委員會(huì)選定的。其數(shù)值的大小表示特定種類和能量的輻射在小劑量時(shí)誘發(fā)生物效應(yīng)的機(jī)率大小。v、射線不論其能量大小其輻射權(quán)重因子1RWv2當(dāng)量劑量的單位v由于 是無(wú)量綱的，當(dāng)量劑量的SI單位為 ，公用稱號(hào)為希沃特SV，因此， 。v此外還有毫希沃特mSV和微希沃特SVRW1KgJ111KgJSVVVVSmSS6310101v 是單位時(shí)間內(nèi)的當(dāng)量劑量。SI單位為希沃特秒-1 TH1 SSVv1組織權(quán)重因子：v輻射防護(hù)中通常遇到的情況是小劑量慢性照射，在這種情況下引起的輻

16、射效應(yīng)主要是隨機(jī)性效應(yīng)。隨機(jī)性效應(yīng)發(fā)活力率與受照器官與組織有關(guān)，也就是不同的器官或組織雖然吸收一樣當(dāng)量劑量的射線，但發(fā)生隨機(jī)性效應(yīng)的機(jī)率能夠不一樣。為了思索不同器官或組織對(duì)發(fā)生輻射隨機(jī)性效應(yīng)的不同敏感性，引入一個(gè)新的權(quán)重因子對(duì)當(dāng)量劑量進(jìn)展修正，使其修正后的當(dāng)量劑量可以正確的反映出受照組織或器官吸收射線后所受的危險(xiǎn)程度。這個(gè)對(duì)組織或器官T的當(dāng)量劑量進(jìn)展修正的因子稱為組織權(quán)重因子，用WT表示。每個(gè)WT均小于1，對(duì)射線越敏感的組織，WT越大，一切組織的權(quán)重因子的總和為1。v2有效劑量及單位：v經(jīng)過(guò)組織權(quán)重因子WT加權(quán)修正后的當(dāng)量劑量稱為有效劑量，用字母E表示。由于WT為無(wú)量綱，所以E的單位與當(dāng)量劑量

17、HT單位一樣為，公用單位SV 通常在接受照射中，會(huì)同時(shí)涉及幾個(gè)器官或組織，所以應(yīng)該有不同組織或器官的WT分別對(duì)相應(yīng)的器官或組織的劑量當(dāng)量進(jìn)展修正，所以有效劑量E是對(duì)一切組織或器官加權(quán)修正的當(dāng)量劑量的總和。用公式表示如下： TTTHWEv由當(dāng)量劑量定義可得到：v式中：HT組織或器官T所受的當(dāng)量劑量v WT 組織或器官T的組織權(quán)重因子v WR 輻射R的輻射權(quán)重因子v DTR組織或器官T內(nèi)的平均劑量v E有效劑量，單位：JKg-1，稱為希沃特SVTRRRTDWHTRRRTTDWWEv當(dāng)放射性核素被攝入人體內(nèi)時(shí)，引起的劑量是這些核素滯留在人體內(nèi)期間所受的劑量。待積劑量是在此期間所受的總劑量，并按照劑量

18、的接受率在某一特定時(shí)間內(nèi)的積分計(jì)算。任何相關(guān)的劑量限值均適用于因攝入放射性核素所受的待積劑量。v一、待積當(dāng)量劑量v待積當(dāng)量劑量是人體在單次攝入放射性物質(zhì)后待定組織內(nèi)接受的當(dāng)量劑量率在待定時(shí)間t內(nèi)的時(shí)間積分。v其定義為：dttHHttTT00)()(v二、待積有效劑量v體內(nèi)放射性核素的堆積及其照射劑量通常是不均勻分布的。為了估計(jì)其所呵斥的隨機(jī)性效應(yīng)的總危害可以計(jì)算t時(shí)間內(nèi)的待積有效劑量Et，為此可將單次攝入放射性核素對(duì)組織或器官T呵斥的待積當(dāng)量劑量HTt與相應(yīng)的組織權(quán)重因數(shù)WT 相乘后求和。v其定義為：)()(TTTHWEv由某種給定的實(shí)際和源所產(chǎn)生的輻射照射的總影響取決于受照人數(shù)和他們所受的劑

19、量。因此，將集體劑量定義為不同的受照人群組所受的平均劑量與每組人數(shù)乘積之總和。v一、集體當(dāng)量劑量v組織或器官T的集體當(dāng)量劑量ST定義為：v式中Ni是該人群中接受平均器官當(dāng)量劑量HT，i的一組亞群i的人數(shù)。iiiTTNHS,v二、集體有效劑量v將待積當(dāng)量劑量公式中的平均當(dāng)量劑量HT，i換成平均有效劑量Ei，即為集體有效劑量S，其定義為：iiiNESv某人群受照射時(shí)，人群中每個(gè)成員接受的劑量不會(huì)完全一樣，為了把所受照射與個(gè)體估計(jì)發(fā)生的危害相聯(lián)絡(luò)，提出人均劑量概念：它外表上時(shí)針對(duì)個(gè)人，實(shí)踐上是針對(duì)群體，是該人群中一系列真實(shí)劑量的平均值。人均當(dāng)量劑量H和人均有效劑量HE的定義為：v式中ST和SE分別是