輻射安全基礎(chǔ)知識(shí)(內(nèi)容)

1、目目 錄錄 1 原子與原子核原子與原子核2 電離輻射場與放射性電離輻射場與放射性3 電離輻射與物質(zhì)的相互作用電離輻射與物質(zhì)的相互作用4 輻射防護(hù)及其量與單位輻射防護(hù)及其量與單位 1 原子與原子核 “原子”源自希臘文，意思是“不可分割的”。按照現(xiàn)代的觀點(diǎn)，原子僅作為物質(zhì)結(jié)構(gòu)的一個(gè)層次。研究原子的組成、組成物的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其相互作用的規(guī)律，其表征量為物質(zhì)的物理、化學(xué)性質(zhì)和光譜特性。 “原子核”則是研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)的另一個(gè)更深的層次，研究原子核的組成、性質(zhì)、核力、核模型、核的蛻變及核能的利用等，其表征為原子核的放射性。 元素的表示元素的表示XZ原子序數(shù)化學(xué)符號(hào) 每一個(gè)原子隸屬于某一種元素，例如： 原子屬于

2、氫元素，在元素周期表中為1號(hào)元素，一般表示為 ； 元素的原子量是該元素各原子的原子質(zhì)量的加權(quán)平均值。對(duì) ：A=1.008uH1HH地球上三分之一的智慧地球上三分之一的智慧(1) (1) 電子的發(fā)現(xiàn)電子的發(fā)現(xiàn)J.J.湯姆遜1897年，利用陰極射線管發(fā)現(xiàn)電子，成為人類向原子世界進(jìn)軍的里程碑。電子電荷為基本電荷：電子質(zhì)量：為氫原子質(zhì)量的1/1837，即1.1 1.1 原子結(jié)構(gòu)模型原子結(jié)構(gòu)模型Ce1910602. 1gme28101094. 9(2) (2) 原子的湯姆遜模型原子的湯姆遜模型由于原子呈電中性，及氣體原子的電離現(xiàn)象，1903年，湯姆遜提出了新的原子構(gòu)造模型：原子是一個(gè)半徑大約為10-8

3、厘米的球體，正電荷均勻地分布于整個(gè)球體，電子則稀疏地嵌在球體中，這是一個(gè)類似葡萄干面包的原子模型。 (3)原子的核式模型19081908年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)1909年盧瑟福散射試驗(yàn)，1911年提出原子的核式模型。盧瑟福散射實(shí)驗(yàn)結(jié)論： 正電荷集中在原子的中心，即原子核； 線度為1012 10-13 cm量級(jí)，為原子的104 量級(jí)； 質(zhì)量為整個(gè)原子的99.9%以上；從此建立了原子的有核模型。 原子的電中性，要求： 原子核所帶電量與核外電子電量相等， 核電荷與核外電子電荷符號(hào)相反。即：核電荷Ze，核外電子電荷Ze。原子核中子質(zhì)子電子(電子云)+ + 中子發(fā)現(xiàn)后，海森堡(W.Heisenber

4、g)很快提出：原子核由質(zhì)子和中子組成，并得到實(shí)驗(yàn)支持。中子和質(zhì)子統(tǒng)稱為核子。 中子不帶電。質(zhì)子帶正電，電量為e。電荷數(shù)為 的原子核含有 個(gè)質(zhì)子。 因量子力學(xué)方面因量子力學(xué)方面貢獻(xiàn)，獲貢獻(xiàn)，獲19321932年年諾貝爾物理獎(jiǎng)。諾貝爾物理獎(jiǎng)。1.2 原子核的組成 1932年查德威克(J. Chadwick)發(fā)現(xiàn)中子。(據(jù)此獲1935年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng))ZZZ 235235U U原子核裂變?cè)雍肆炎兡ＤＰ托?光量子光量子 1kg TNT爆炸釋能：爆炸釋能： 4.2106 焦耳焦耳(J) 1kg 235U全部裂變釋能全部裂變釋能： 8.2 1013 焦耳焦耳(J) 其威力約為其威力約為2萬噸萬噸TNT(

5、相當(dāng)于相當(dāng)于TNT的的2 106 倍倍) E : (W/MA) NA200MeV= (1000/235) 6.023 1023 200 = 5.126 1026 MeV (1MeV=1.6 10-13 J) = 8.2 1013 J1kg 3T完全燃燒完全燃燒(聚變聚變)釋能：釋能： 7.38 1014 焦耳焦耳(J) 其威力約為其威力約為18萬噸萬噸 TNT(相當(dāng)于相當(dāng)于TNT的的1.8108 倍倍) 235235U U原子核裂變的釋能計(jì)算原子核裂變的釋能計(jì)算 圖1.6-1 核燃料循環(huán)示意圖 ZANX 原子核的表示原子核的表示ZANX核子數(shù)核子數(shù)質(zhì)子數(shù)質(zhì)子數(shù)中子數(shù)中子數(shù)元素符號(hào)元素符號(hào)例如：

6、OOO188178168,OOO181716,為三個(gè)核素，可表示為1.3 原子核物理常用術(shù)語及意義(1) 核素（nuclide）具有一定數(shù)目的中子和質(zhì)子以及特定能態(tài)的一種原子核或原子稱為核素。 核子數(shù)、中子數(shù)、質(zhì)子數(shù)和能態(tài)只要有一個(gè)不同，就是不同的核素。NAZX1266C126C12CTl20886Pb20882 兩種核素，A同，Z、N不同。Sr9038Y9139兩種核素，N同，A、Z不同。60Co58Co兩種核素，Z同，A、N不同。60Co60mCo兩種核素，A、Z、N同，能態(tài)不同。 某元素中各同位素天然含量的原子數(shù)百分比稱為同位素豐度。 具有相同原子序數(shù)但質(zhì)量數(shù)不同的核素稱為某元素的同位素

7、。(即Z相同，N不同，在元素周期表中處于同一個(gè)位置，具有基本相同化學(xué)性質(zhì)。)(2) (2) 同位素（Isotope）和同位素豐度23592U23892U鈾的二種同位素。11H21H31H氫的三種同位素；16O17O18O99.756%、0.039%、0.205%11H21H99.985%、0.015%23592U23892U0.724%、99.276%11H21H99.985%、0.015%(3) 穩(wěn)定核素和放射性同位素 其中，穩(wěn)定同位素為：H3而 為放射性同位素，具有 放射性，放出最大能量為18keV的 射線，其半衰期 。 它的產(chǎn)生是宇宙射線與空氣中的N和O發(fā)生核反應(yīng)，稱為宇生放射性。H,H

8、,H312111 氫的三種同位素具有相同的化學(xué)性質(zhì)，但其放射性卻不同。aT3 .1221(4) 核素和核素圖 根據(jù)原子核的穩(wěn)定性, 可以把核素分為穩(wěn)定的核素和不穩(wěn)定的放射性核素。原子核的穩(wěn)定性與核內(nèi)質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)之間的比例存在著密切的關(guān)系。 我們可以把核素排在一張所謂核素圖上。 核素圖共包含2000個(gè)核素,其中天然存在332個(gè)核素(280為穩(wěn)定核素),人工放射性核素1600多個(gè)。 (5) 人工放射性核素是指非天然和自然界的因素生成的放射性核素，而是在反應(yīng)堆或加速器所生成。同位素技術(shù)中應(yīng)用最廣泛的放射源-鈷源（ ）就是在反應(yīng)堆中生成。 將金屬鈷，即 ，其豐度，放在反應(yīng)堆孔道內(nèi)，利用中子照射，發(fā)生

9、如下核反應(yīng)： 工業(yè)上應(yīng)用于食品和醫(yī)療器具的殺菌、消毒的鈷源（），其活度達(dá)幾十萬至百萬居里（）。Co60Co59%100Co59ConCo6059,Co60Ci電離輻射場與放射性電離輻射場與放射性2.1 2.1 電離輻射和非電離輻射電離輻射和非電離輻射電離電離 從原子、分子或其他束縛態(tài)中釋放出電從原子、分子或其他束縛態(tài)中釋放出電子的過程（子的過程（Ionization）電離輻射電離輻射 能夠引起電離的帶電粒子和不帶電能夠引起電離的帶電粒子和不帶電粒子（粒子（ionizing radiation）原子釋放一個(gè)價(jià)電子需要能量原子釋放一個(gè)價(jià)電子需要能量 425eV將能量大于將能量大于10eV的光子視為

10、的光子視為電離輻射電離輻射；而將能量小于而將能量小于10eV的光子稱為的光子稱為非電離輻射非電離輻射。直接電離輻射和間接電離輻射直接電離輻射和間接電離輻射直接直接電離輻射電離輻射 快帶電粒子穿過物質(zhì)時(shí)，通過庫快帶電粒子穿過物質(zhì)時(shí)，通過庫倫相互作用直接在物質(zhì)中沉積能量并引起電離。倫相互作用直接在物質(zhì)中沉積能量并引起電離。這種通過初級(jí)過程引起電離的粒子稱為直接電這種通過初級(jí)過程引起電離的粒子稱為直接電離輻射。離輻射。間接間接電離輻射電離輻射 不帶電粒子（例如光子和中子）不帶電粒子（例如光子和中子）穿過物質(zhì)時(shí)，首先將能量轉(zhuǎn)移給帶電粒子，隨穿過物質(zhì)時(shí)，首先將能量轉(zhuǎn)移給帶電粒子，隨后這些次級(jí)快帶電粒子再

11、沉積能量和引起電離。后這些次級(jí)快帶電粒子再沉積能量和引起電離。這種通過次級(jí)過程引起電離的不帶電粒子稱為這種通過次級(jí)過程引起電離的不帶電粒子稱為間接電離輻射。間接電離輻射。2.2 放射性-原子核的蛻變 1896年，Becquerel（獲1903年諾貝爾物理獎(jiǎng)）在鈾鹽中發(fā)現(xiàn)放射性。 原子核的蛻變包括原子核的衰變、核反應(yīng)和核裂變等過程，在這些過程中均會(huì)產(chǎn)生放射性。 重點(diǎn)重點(diǎn)闡述核衰變過程。 所謂核衰變核衰變就是不穩(wěn)定的原子核自發(fā)的發(fā)射粒子而蛻變?yōu)樾碌淖雍恕?2.2.1 核衰變主要的類型核衰變主要的類型: , , 衰變衰變Type of Radiation Charge/MassPenetration

12、 粒子（氦核）粒子（氦核） +2q/4mp 空氣（空氣（幾幾cm） 電子或正電子電子或正電子 q/me or +q/me 幾幾 mm鋁片鋁片 光子光子 no charge 幾幾mmcm鉛鉛 此外，還有中子發(fā)射、質(zhì)子發(fā)射、裂變等HeYXAZAZ42421eYXAZAZeYXAZAZ11YeXAZAZ 衰變 衰變 衰變（豐中子核發(fā)生） 衰變（欠中子核）軌道電子俘獲（欠中子核） 躍遷：高激發(fā)態(tài)到低激發(fā)態(tài)或基態(tài)的躍遷。 2.2.2 , , 衰變的過程：(1) 衰變衰變 Alpha decay 重原子核：重原子核：A 170 典型例子：典型例子：U-235、Pu-239 原子核能級(jí)：基態(tài)、激發(fā)態(tài)原子核能

13、級(jí)：基態(tài)、激發(fā)態(tài)QmmmEQHeYXAZAZ4242 射射線線的的產(chǎn)產(chǎn)生生模模型型 衰衰變變模模型型示示意意圖圖(2) 衰變衰變 Beta decay ：中微子：中微子(neutrino)/(antineutrino)反中微子反中微子 -衰變衰變 +衰變衰變E-俘獲俘獲QKKAZAZ1QKeKAZAZ1QKKAZAZ1 +衰變衰變 -衰衰變變模模型型 + +衰衰變變模模型型 粒粒子子能能量量分分布布Wmean =1/3 Wmax電子俘獲電子俘獲 電子俘獲是質(zhì)子轉(zhuǎn)變?yōu)橹凶拥牡陔娮臃@是質(zhì)子轉(zhuǎn)變?yōu)橹凶拥牡?二種可能性二種可能性 被俘獲的內(nèi)層電子在內(nèi)層軌道上被俘獲的內(nèi)層電子在內(nèi)層軌道上 留下的空缺將

14、被外層電子填充，留下的空缺將被外層電子填充， 因此，電子俘獲過程伴隨有因此，電子俘獲過程伴隨有特征特征 X射線射線。電電子子俘俘獲獲模模型型 光量子光量子(3) 輻射輻射 Gamma radiation 處于處于激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài)的原子核通過發(fā)射電磁輻的原子核通過發(fā)射電磁輻 射釋放激發(fā)能射釋放激發(fā)能 通過通過量子躍遷量子躍遷使核能級(jí)到達(dá)較低的能使核能級(jí)到達(dá)較低的能 級(jí)，釋放的級(jí)，釋放的 輻射呈分離的能譜分布輻射呈分離的能譜分布 內(nèi)轉(zhuǎn)換內(nèi)轉(zhuǎn)換過程：激發(fā)能轉(zhuǎn)移給軌道電子，過程：激發(fā)能轉(zhuǎn)移給軌道電子， 軌道電子接受的動(dòng)能為：軌道電子接受的動(dòng)能為：,.,LKeBEE 射射線線產(chǎn)產(chǎn)生生模模型型 光量子光量子

15、輻射放射性核素特性輻射放射性核素特性(4)(4)質(zhì)質(zhì)子子射射線線的的產(chǎn)產(chǎn)生生模模型型19191919年盧瑟福年盧瑟福實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)人類第一次觀人類第一次觀測到人為核轉(zhuǎn)測到人為核轉(zhuǎn)變過程變過程(5)(5)中中子子射射線線的的產(chǎn)產(chǎn)生生模模型型 光量子光量子2.3 2.3 放射性衰變基本規(guī)律放射性衰變基本規(guī)律 由于微觀世界的統(tǒng)計(jì)性，不能預(yù)測某一原子核的衰變時(shí)刻，但可以統(tǒng)計(jì)得到放射源中總的放射性原子核數(shù)目的減少規(guī)律；具體到每個(gè)放射性原子核的衰變來說，就是服從一定規(guī)律進(jìn)行衰變的一個(gè)隨機(jī)事件，可以用衰變概率表示。2.3.1 單一放射性的指數(shù)衰減規(guī)律222Rn的衰變曲線實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，放射性核素 放出一個(gè)粒子，變成 ，

16、而 的數(shù)目每3.825天減少一半。Rn22286Po21884Rn22286由統(tǒng)計(jì)性，以放射源總體考慮衰減規(guī)律：設(shè)：t 時(shí)刻放射性原子核的數(shù)目為N(t)，求解t t+dt 內(nèi)發(fā)生的核衰變數(shù)目-dN(t)，它應(yīng)該正比于N(t) 和時(shí)間間隔dt ， dttNtdN 于是有： 0lnlnNttNN(t) = N(0) e -t tNdttdN/ )( (1) 衰變常數(shù)分子表示：t 時(shí)刻單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生衰變的核數(shù)目，稱為，記作 tJt 時(shí)刻放射性原子核衰變常數(shù)：一個(gè)原子核在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生衰變的概率。2.3.2 放射性核素的特征量量綱為：量綱為：t-1,如1/s，1/h，1/d，1/ab. 當(dāng)一個(gè)原子核有

17、幾種衰變方式時(shí)： ii a. 衰變率： )()0()(tNdteNddttdNtJt 定義分支比：/iiR (2) (2) 放射性半衰期放射性半衰期 T1/2 放射性放射性半衰期：放射性核數(shù)衰變一半所需的時(shí)間，記為 T1/2 。即： )0(2102121NeNTNT2121 Te12ln6 320. 9T量綱為：t,如s，h，d，a放放射射性性核核素素的的半半衰衰期期示示意意圖圖 光量子光量子(1) 放射性活度 (Activity)即：)()()(00tNeNdteNddttdNAtt定義：00AN則：teAA0 定義：一個(gè)放射源在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生衰變的原子核數(shù)。以A表示，表征放射源的強(qiáng)弱。2.

18、4 放射性活度及其單位 放射源發(fā)出放射性粒子的多少，不僅與核衰變數(shù)有關(guān)，而且和核衰變的具體情況直接相關(guān)。一般情況，核衰變數(shù)不等于發(fā)出粒子數(shù)。 射線強(qiáng)度：單位時(shí)間內(nèi)放出某種射線的個(gè)數(shù)。(2) 放射性活度單位 常用單位(Ci)：法定計(jì)量單位為(Bq)：101Ci3.7 10/次核衰變 秒較小的單位還有毫居(mCi)和微居(Ci)秒秒次次核核衰衰變變 /1Bq1 101Ci3.7 10 Bq 射線，指的是如X射線、射線、射線、射線等，本質(zhì)都是輻射粒子，又稱輻射。 射線與物質(zhì)相互作用是輻射探測的基礎(chǔ)，也是認(rèn)識(shí)微觀世界的基本手段。 本課程討論對(duì)象為致電離輻射，輻射能量大于10eV。即可使探測介質(zhì)的原子發(fā)

19、生電離的能量。 3 電離輻射與物質(zhì)相互作用帶電粒子輻射帶電粒子輻射不帶電輻射不帶電輻射重帶電粒子重帶電粒子中子中子快電子快電子X-射線射線 和和 -射線射線fTdp, e 射線與物質(zhì)相互作用的分類 (1) 帶電粒子能量損失方式之一-電離損失 入射帶電粒子與靶原子的核外電子通過庫侖作用，使電子獲得能量而引起原子的電離或激發(fā)。 電離核外層電子克服束縛成為自由電子，原子成為正離子。激發(fā)使核外層電子由低能級(jí)躍遷到高能級(jí)而使原子處于激發(fā)狀態(tài)，退激發(fā)光。3.1 帶電粒子與物質(zhì)相互作用 粒子與物質(zhì)的作用：電離粒子與物質(zhì)的作用：電離 粒子與物質(zhì)作用：激發(fā)粒子與物質(zhì)作用：激發(fā) （2）帶電粒子能量損失方式之二-輻

20、射損失 入射帶電粒子與原子核之間的庫侖力作用，使入射帶電粒子的速度和方向發(fā)生變化，伴隨著發(fā)射電磁輻射軔致輻射( (Bremsstrahlung)。它是X射線的一種，具有連續(xù)的能量分布。軔致輻射過程圖示軔致輻射過程圖示（3）能量損失率-入射帶電粒子在物質(zhì)中經(jīng)過單位路程上損失的能量，又稱阻止本領(lǐng)其中其中 為為電離損失率電離損失率； 為為輻射損失率輻射損失率。 dXdES radionradiondXdEdXdESSS ionSradS 電離損失率電離損失率式中 為入射帶電粒子的電荷數(shù)和速度； 為靶物質(zhì)原子的原子序數(shù)和單位體積中包含的原子數(shù)。主要關(guān)系： ； 可見，對(duì)電子而言，在相近能量下，其速度遠(yuǎn)大

21、于重帶電粒子，所以，電子是弱電離粒子。對(duì)1MeV1MeV的粒子和電子的比電離密度分別為6.46.410104 4 離子對(duì)離子對(duì)/cm/cm和 45 離子對(duì)/cm（對(duì)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)空氣而言）。NZvzdXdESionion 22vz,NZ,EvSion112 2zSion NZSion /700radiondE dxE ZdE dx對(duì)電子而言，能量損失率是兩種能量損失率之和，兩者之比為：E的單位為的單位為MeV 一般情況下所涉及電子的能量E 一般不超過幾個(gè)MeV，所以，輻射能量損失只有在高原子序數(shù)(大Z)的吸收材料中才是重要的。 小結(jié)：重帶電粒子與物質(zhì)相互作用的特點(diǎn) 重帶電粒子均為帶正電荷的離子； 重

22、帶電粒子主要通過電離損失而損失能量，同時(shí)使介質(zhì)原子電離或激發(fā)； 重帶電粒子在介質(zhì)中的運(yùn)動(dòng)徑跡近似為直線。 電子與物質(zhì)相互作用的特點(diǎn)：電子與物質(zhì)相互作用的特點(diǎn)： 電子除電離損失外，輻射損失不可忽略； 高速電子散射嚴(yán)重,甚至發(fā)生反散射。 （4）帶電粒子在物質(zhì)中的射程 射程射程( (Range) )的定義：帶電粒子的定義：帶電粒子沿入射方向沿入射方向所所行徑的行徑的最大距離最大距離，稱為入射粒子，稱為入射粒子在該物質(zhì)中在該物質(zhì)中的的射程射程R。入射粒子在物質(zhì)中行徑的入射粒子在物質(zhì)中行徑的實(shí)際軌跡的長度實(shí)際軌跡的長度稱作稱作路程路程( (Path) )。 重帶電粒子重帶電粒子的的質(zhì)量大質(zhì)量大，與物質(zhì)原

23、子相互作用時(shí)，與物質(zhì)原子相互作用時(shí)，其其運(yùn)動(dòng)方向幾乎不變運(yùn)動(dòng)方向幾乎不變。因此，。因此，重帶電粒子的射程與其重帶電粒子的射程與其路程相近路程相近。 粒子射程探測器探測器源源0/ II15 . 0tmReRt平均射程平均射程外推射程外推射程入射粒子能量高，其射程長；反之則短。0II 粒子在空氣中的射程)(318. 05 . 10cmER E為粒子能量，單位為MeV。公式適用范圍：MeV73對(duì) 放射源發(fā)射的 粒子，Po210MeVE304. 5在空氣中的射程 ；在肌肉內(nèi)的射程 。cmR88. 30mR8 .24兩種粒子在同種介質(zhì)中兩種粒子在同種介質(zhì)中: R1/R2 = (M1/M2)(z2/z1)

24、2同種粒子在不同介質(zhì)中同種粒子在不同介質(zhì)中: Ra/Rb = (Z/Ma)b/(Z/Ma)a (b/a)nmEER412)(Enln0954. 0265. 1MeVEMeV101. 0MeVEMeV201 106530)(EERm 電子射程單能電子在吸收介質(zhì)中的射程Rm(mg/cm2)與其能量E(MeV)之間的關(guān)系：經(jīng)驗(yàn)公式(Al中)：Sr90例 發(fā)出的 在鋁中的射程：MeVE83. 2maxcmR51. 0max (5) 正電子的湮沒 正電子與物質(zhì)發(fā)生相互作用的能量損失機(jī)制即電離損失和輻射損失與電子相同。但不同點(diǎn)在于： 高速正電子進(jìn)入物質(zhì)后迅速被慢化，然后在正電子徑跡的末端，即停下來的瞬間與

25、介質(zhì)中的電子發(fā)生湮沒，放出光子； 或者，它與介質(zhì)中的一個(gè)電子結(jié)合成正電子素，即電子正電子對(duì)的束縛態(tài)，然后再湮沒，放出光子。 正電子湮沒放出光子的過程稱為正電子湮沒正電子湮沒，放出的光子稱為湮沒光子湮沒光子 。 從能量守恒出發(fā)：在發(fā)生湮沒時(shí)，正、負(fù)電子的動(dòng)能為零，所以，兩個(gè)湮沒光子的總能量應(yīng)等于正、負(fù)電子的靜止質(zhì)量。即：2221cmcmhhee 從動(dòng)量守恒出發(fā)：湮沒前正、負(fù)電子的總動(dòng)量為零，則，湮沒后兩個(gè)湮沒光子的總動(dòng)量也應(yīng)為零。即：chch21 因此，兩個(gè)湮沒光子的能量相同，各等于0.511MeV。MeVcmhhe511. 0221 而兩個(gè)湮沒光子的發(fā)射方向相反，且發(fā)射是各向同性的。射線與 射

26、線的本質(zhì)電磁輻射 X特征射線：湮沒輻射：核能級(jí)躍遷正電子湮沒產(chǎn)生MeVE511. 0 特征X射線：原子能級(jí)躍遷軔致輻射：帶電粒子速度或運(yùn)動(dòng)方向改變產(chǎn)生3.2 射線與物質(zhì)相互作用 X 射線與物質(zhì)相互作用特點(diǎn)： 光子是通過次級(jí)效應(yīng)(一種“單次性”的隨機(jī)事件)與物質(zhì)的原子或原子核外電子作用，一旦光子與物質(zhì)發(fā)生作用，光子或者消失或者受到散射而損失能量，同時(shí)產(chǎn)生次級(jí)電子； 次級(jí)效應(yīng)主要的方式有三種，即光電效光電效應(yīng)應(yīng)、康普頓效應(yīng)康普頓效應(yīng)和電子對(duì)效應(yīng)電子對(duì)效應(yīng)。 射線與物質(zhì)發(fā)生不同的相互作用都具有一定的概率，仍用截面這個(gè)物理量來表示作用概率的大小。而且，總截面等于各作用截面之和，即：pcph 總截面總截

27、面光電效應(yīng)截面光電效應(yīng)截面康普頓效應(yīng)截面康普頓效應(yīng)截面電子對(duì)效應(yīng)截面電子對(duì)效應(yīng)截面關(guān)于截面的概念： 射線與物質(zhì)發(fā)生上述三種相互作用都具有一定概率，用截面這個(gè)物理量來表示作用概率的大小。 截面 的定義：一個(gè)入射光子與單位面積一個(gè)原子發(fā)生作用的概率，其量綱為面積，常用單位為“巴（b）” 2282241011011mcmb （1）光電效應(yīng)光電效應(yīng)： 光子與原子中的一個(gè)束縛電子作用，把能量全部交給電子，使電子從原子中發(fā)射出來，稱為光電子，光子消失。光電子能量其中， 為 層電子的結(jié)合能，主要是K層電子。ieBhE iBi光光電電效效應(yīng)應(yīng)光電子的能量光電子的能量ireEEhv由能量守恒：hhvEieieE

28、因此，光電子能量為：光電效應(yīng)是光子與原子整體的相互作用，而不是與自由電子的相互作用。否則不能同時(shí)滿足能量和動(dòng)量守恒。（2 2）康普頓效應(yīng)）康普頓效應(yīng) 光子核外層電子的非彈性碰撞。光子的一部分能量交給電子，使電子從原子中發(fā)射出來，光子的能量和方向發(fā)生改變。 為散射角； 為反沖角。反沖電子能量：與 有關(guān)，且呈連續(xù)能量分布。 cos1cos1202 hcmhEe康康普普頓頓效效應(yīng)應(yīng)過過程程圖圖示示康康普普頓頓散散射射圖圖示示動(dòng)量守恒、能量守恒動(dòng)量守恒、能量守恒 量子同處于靜止?fàn)顟B(tài)的自由電子發(fā)生相量子同處于靜止?fàn)顟B(tài)的自由電子發(fā)生相互作用，也稱為互作用，也稱為康普頓效應(yīng)康普頓效應(yīng) （3 3）電子對(duì)生成效

29、應(yīng)：）電子對(duì)生成效應(yīng)： 光子從原子核旁經(jīng)過，在核的庫侖場作用下，光子轉(zhuǎn)化成為正負(fù)電子對(duì)。 正負(fù)電子對(duì)的能量：所以，只有當(dāng) 射線能量大于才可能發(fā)生電子對(duì)效應(yīng)。202cmhEEee MeVcm022. 1220 電電子子對(duì)對(duì)湮湮沒沒過過程程圖圖示示（4）三種效應(yīng)的相互關(guān)系 對(duì)于低能射線和原子序數(shù)高的吸收物質(zhì)，光電效應(yīng)占優(yōu)勢；對(duì)于中能射線和原子序數(shù)低的吸收物質(zhì)，康普頓效應(yīng)占優(yōu)勢；對(duì)于高能射線和原子序數(shù)高的吸收物質(zhì)，電子對(duì)效應(yīng)占優(yōu)勢。 （5）物質(zhì)對(duì)射線的吸收 窄束射線強(qiáng)度的衰減規(guī)律為光子與吸收物質(zhì)作用的截面；N為吸收物質(zhì)單位體積的原子數(shù)；I0為射線入射強(qiáng)度；D為吸收物質(zhì)厚度。0IDIDxdx對(duì)上面的方

30、程積分：0(0)I xI在xx+dx層內(nèi)單位時(shí)間光子數(shù)的變化為：dIINdx 等于在該層物質(zhì)內(nèi)單位時(shí)間發(fā)生的作用數(shù)。0( )NxI xI e光子束通過物質(zhì)時(shí)的強(qiáng)度為：0DDII e其中：N 0( )xI xI e為線衰減系數(shù)又稱為宏觀截面 當(dāng)介質(zhì)厚度為D: 可以證明可以證明 ，又稱，又稱宏觀截面宏觀截面N ANNA1 cm 線衰減系數(shù)線衰減系數(shù) 的物理意義為的物理意義為 ： 射線單位厚度物質(zhì)時(shí)發(fā)生相互作用的幾率射線單位厚度物質(zhì)時(shí)發(fā)生相互作用的幾率。 pcph質(zhì)量衰減系數(shù) ：ANAm gcm2相應(yīng)質(zhì)量厚度表示為： xxm 2cmg 質(zhì)量衰減系數(shù)與 即物質(zhì)狀態(tài)無關(guān)。0()mmxmI xI e 用質(zhì)

31、量厚度表示的優(yōu)點(diǎn)是便于測量。得到吸收規(guī)律的另一種更常用的表達(dá)式：m 與帶電粒子不同， 射線沒有射程的概念。窄束 射線強(qiáng)度衰減服從指數(shù)衰減規(guī)律，只有吸收系數(shù)及相應(yīng)的半吸收厚度的概念。半值層（半值層（HVL , 1/2 ）D1/2：光子注量率減弱到入射注量光子注量率減弱到入射注量率一半時(shí)的介質(zhì)厚度，即：率一半時(shí)的介質(zhì)厚度，即：693. 02/1D 非窄束射線強(qiáng)度的衰減規(guī)律 稱為積累因子。 xeIExBxI 0, ExB,積累因子B是為了考慮散射伽瑪?shù)挠绊懚氲膮?shù)。積累因子B1；與E、入射角度、材料性質(zhì)(/)、材料厚度D等有關(guān)；可通過查表或經(jīng)驗(yàn)公式(如，Taylor 公式和Berger公式等)計(jì)

32、算獲得。3.3 中子及其與物質(zhì)相互作用 （1）中子的分類及性質(zhì) 中能中子 慢中子：包括冷中子、熱中子、超熱中子、共振中子。 快中子： 特快中子熱中子：與吸收物質(zhì)原子處于熱平衡狀態(tài)，能量為0.0253eV，中子速度2.2103m/s.a) 241Am-Be中子源。屬于(,n)型中子源。由241Am放射源放出的粒子，打在Be上發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生中子。性能：中子產(chǎn)額2.2106/sCiT1/2433年；年； 同位素中子源nCBe 129 中子能量為中子能量為0.111.2MeV，平均，平均5MeV；n/ 比比(中子中子 強(qiáng)度比強(qiáng)度比)為為10:1； b) (,n)型中子源。利用(,n)反應(yīng)獲得中子。優(yōu)點(diǎn)

33、：中子能量單一；缺點(diǎn)：中子產(chǎn)額低，裝置體積大。 c) 自發(fā)裂變中子源 自發(fā)裂變中子源為超鈾元素。以252Cf (锎)最常用。1克252Cf 發(fā)射中子率為2.311013個(gè)中子。半衰期：T1/2(自發(fā)裂變)85.5a，T1/2(衰變)2.64a。中子平均能量為2.2MeV。 加速器中子源可以在相當(dāng)寬的能區(qū)內(nèi)獲得單能中子源。主要反應(yīng)主要反應(yīng)： 對(duì)放能反應(yīng)，如2H(d,n)3He，3H(d,n)4He，當(dāng)入射氘核能量不高時(shí)( Td 200keV )，反應(yīng)就可以有效進(jìn)行，當(dāng)90時(shí)，就可得到能量分別為2.5MeV和14MeV的單能中子。HendH32),(MeVQ269. 3 MeVEn5 . 2 He

34、ndH43),(MeVQ59.17 MeVEn14 反應(yīng)堆中子源寬中子能量：0.001eV十幾十幾MeV高中子通量：21610/1010cms（3）中子與物質(zhì)的相互作用 a) 彈性散射 (n,n)222222sincos)( mMmMmTTnn 中子與物質(zhì)的相互作用實(shí)質(zhì)上是中子與物質(zhì)的靶核的相互作用。 中子的散射出射粒子仍為中子、剩余核仍為靶核。出射中子的動(dòng)能：反沖核的動(dòng)能： 22cos)(4nMTmMmMT b) 非彈性散射 (n,n) 入射中子的能量損失不僅使靶核得到反沖，且使靶核處于激發(fā)態(tài)。處于激發(fā)態(tài)的靶核退激時(shí)放出一個(gè)或幾個(gè)特征光子，在核分析技術(shù)中有重要的應(yīng)用。當(dāng)反沖核為質(zhì)子(氫核)時(shí)

35、，Mm，上式變?yōu)椋寒?dāng) = 0 時(shí)，反沖質(zhì)子能量最大，Tp = Tn 2cosnpTT 中子的俘獲a) 中子的輻射俘獲 (n, ) 中子射入靶核后與靶核形成一個(gè)復(fù)合核，而后復(fù)合核通過發(fā)射一個(gè)或幾個(gè)特征光子躍遷到基態(tài)。這些特征 光子不同于 (n,n ) 的特征 光子。由于這些 光子的發(fā)射與復(fù)合核的壽命相關(guān)，一般很快，故稱為“中子感生瞬發(fā)射線”，同樣在核分析技術(shù)中有重要的應(yīng)用。 當(dāng)發(fā)生(n, )反應(yīng)后，新形成的核素是放射性的，就是常說的“活化”，測量活化核素的放射性可以用來測量中子流的注量率區(qū)分中子的能量范圍。b) 發(fā)射帶電粒子的中子核反應(yīng) 如(n,)，(n,p)等，這些反應(yīng)在中子探測中應(yīng)用很多，成

36、為探測中子的主要手段。 如(n,2n)，(n,np)等，這些反應(yīng)的閾能較高，在810MeV以上，只有特快中子才能發(fā)生。c) 裂變反應(yīng) (n,f)d) 多粒子發(fā)射1885年發(fā)現(xiàn)年發(fā)現(xiàn)X射線射線倫琴倫琴1886年首次發(fā)現(xiàn)年首次發(fā)現(xiàn)(從瀝青中提煉從瀝青中提煉)天然放射性鐳（天然放射性鐳（Ra)居里夫人居里夫人 不久發(fā)現(xiàn)它能引起皮膚燒傷不久發(fā)現(xiàn)它能引起皮膚燒傷,使人和動(dòng)物患眼病使人和動(dòng)物患眼病,毛發(fā)毛發(fā) 脫落脫落,白細(xì)胞減少等機(jī)體損傷白細(xì)胞減少等機(jī)體損傷 4 輻射防護(hù)及其量與單位輻射防護(hù)及其量與單位1913年國家級(jí)防護(hù)組織最早出現(xiàn)1928年第二次國際放射學(xué)大會(huì)上決定成立國際放射防護(hù)委員會(huì)（當(dāng)時(shí)名稱：“

37、國際國際X射線和鐳射線和鐳防護(hù)委員會(huì)防護(hù)委員會(huì)”）1950年它進(jìn)行了改組，并改名為目前名稱：國際放射防護(hù)委員會(huì)國際放射防護(hù)委員會(huì) ICRP （International Commission on Radiological Protection ）4.1 輻射防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)的歷史發(fā)展輻射防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)的歷史發(fā)展 最早的防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)最早的防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)”紅斑劑量紅斑劑量”約約600倫倫(琴琴) 1925年首次提出年首次提出”耐受劑量耐受劑量” ”紅斑劑量紅斑劑量”的的1/100, 約約0.2倫倫/天天 1934年國際年國際X射線與鐳防護(hù)委員會(huì)射線與鐳防護(hù)委員會(huì)(ICRP的前身的前身)、正式規(guī)定、正式規(guī)定當(dāng)量輻射的耐受

38、劑量為當(dāng)量輻射的耐受劑量為0.2倫倫/天天 1950年改用最大容許劑量年改用最大容許劑量, 劑量標(biāo)準(zhǔn)降到劑量標(biāo)準(zhǔn)降到0.3倫倫/周周， (約約0.05倫倫/天天) 1956年年,ICRP 1號(hào)出版物號(hào)出版物, 將將0.3倫倫/周改為全身均勻照射的最大周改為全身均勻照射的最大容許劑量為容許劑量為5雷姆雷姆/年年, 并把關(guān)鍵器官分為四并把關(guān)鍵器官分為四 類類, 分別規(guī)定不同器分別規(guī)定不同器官的最大容許劑量值官的最大容許劑量值, 沿用至沿用至1990年，我國至年，我國至2002年年 19771979年年, ICRP 26號(hào)出版物號(hào)出版物, 提出了一些新概提出了一些新概 念念, 但年但年劑量當(dāng)量限值的

39、數(shù)值未變劑量當(dāng)量限值的數(shù)值未變, 仍為仍為50mSv/a , 即即(5雷姆雷姆/年年) 1990年年, ICRP 60號(hào)出版物號(hào)出版物, 又有了一些新的提法和概念又有了一些新的提法和概念, 全身全身職業(yè)照射的年限值降為職業(yè)照射的年限值降為20mSv/a4.2 輻射防護(hù)中的常用量及單位輻射防護(hù)中的常用量及單位照射量照射量 X比釋動(dòng)能比釋動(dòng)能 K吸收劑量吸收劑量 D 器官或組織的當(dāng)量劑量器官或組織的當(dāng)量劑量 HT 組織權(quán)重因子和有效劑量組織權(quán)重因子和有效劑量 E 待積劑量待積劑量 HT()，E() 劑量負(fù)擔(dān)劑量負(fù)擔(dān) Hc,T，Ec 集體劑量集體劑量 S 輻射防護(hù)的量與單位輻射防護(hù)的量與單位 照射量

40、照射量(exposure) XdQ除以除以dm而得到商，即：而得到商，即： X = dQ/dm dQ在質(zhì)量為在質(zhì)量為dm的一個(gè)體積元的空氣中，當(dāng)光子產(chǎn)的一個(gè)體積元的空氣中，當(dāng)光子產(chǎn)生的全部電子生的全部電子(正、負(fù)電子正、負(fù)電子)均被阻留于空氣中時(shí)均被阻留于空氣中時(shí),在空氣在空氣中所形成的一種符號(hào)的離子總電荷的絕對(duì)值。中所形成的一種符號(hào)的離子總電荷的絕對(duì)值。 SI單位：單位： 庫侖每千克庫侖每千克(C/kg), 專用名稱：倫琴專用名稱：倫琴(R)； 1 R = 2.581010-4-4 C/kg 注意：照射量是表示注意：照射量是表示X或或射線射線在在空氣空氣中產(chǎn)生電離大小中產(chǎn)生電離大小的物理量。

41、的物理量。輻射防護(hù)的量與單位輻射防護(hù)的量與單位 比釋動(dòng)能比釋動(dòng)能(Kerma) K間接電離粒子與物質(zhì)相互作用間接電離粒子與物質(zhì)相互作用時(shí)，在時(shí)，在單位質(zhì)量單位質(zhì)量的物質(zhì)中產(chǎn)生的的物質(zhì)中產(chǎn)生的帶電粒子的初始動(dòng)能帶電粒子的初始動(dòng)能的的總和總和，嚴(yán)格定義為：，嚴(yán)格定義為：比釋動(dòng)能比釋動(dòng)能K是是dEtr除以除以dm而得的商而得的商，即：即： K = dEtr / dm dEtr間接電離粒子在特定物質(zhì)的體積元內(nèi)，釋放出的間接電離粒子在特定物質(zhì)的體積元內(nèi)，釋放出的所有帶電粒子的初始動(dòng)能的總和所有帶電粒子的初始動(dòng)能的總和(包括這些帶電粒子在包括這些帶電粒子在韌致輻射過程中放出的能量，以及在這一體積元內(nèi)發(fā)生韌

42、致輻射過程中放出的能量，以及在這一體積元內(nèi)發(fā)生的次級(jí)過程中產(chǎn)生的任何次級(jí)帶電粒子的能量，也包括的次級(jí)過程中產(chǎn)生的任何次級(jí)帶電粒子的能量，也包括俄歇電子的能量俄歇電子的能量)， SI單位單位：焦?fàn)柦範(fàn)?J)。dm 所考慮的體積元內(nèi)的物質(zhì)質(zhì)量，所考慮的體積元內(nèi)的物質(zhì)質(zhì)量，SI單位單位:千克千克(kg)。 K的的SI單位：單位： 焦?fàn)柮壳Э私範(fàn)柮壳Э?J/kg), 專用名稱：戈瑞專用名稱：戈瑞(Gy)； 注意：在帶電粒子平衡條件下，注意：在帶電粒子平衡條件下，D=K。輻射防護(hù)的量與單位輻射防護(hù)的量與單位 輻射防護(hù)的基本劑量學(xué)量輻射防護(hù)的基本劑量學(xué)量 吸收劑量吸收劑量(absorbed dose) D

43、單位質(zhì)量物質(zhì)單位質(zhì)量物質(zhì)內(nèi)吸收的能量內(nèi)吸收的能量, SI單位單位: 焦耳每千克焦耳每千克(J/kg), 專用專用名稱戈瑞名稱戈瑞(Gy)； 舊名稱舊名稱拉德拉德(rad); 1 Gy = 100 rad (爾格每克，爾格每克，erg/g) 按定義按定義, D是表示一個(gè)點(diǎn)上的量是表示一個(gè)點(diǎn)上的量, 但現(xiàn)在但現(xiàn)在(ICRP 60號(hào)出版物號(hào)出版物)也用來指某一組織或器官內(nèi)的平均劑也用來指某一組織或器官內(nèi)的平均劑量量 吸收劑量與照射量：吸收劑量與照射量：D(Gy)= 8.7310-3 X(R)輻射防護(hù)的量與單位輻射防護(hù)的量與單位劑量當(dāng)量與當(dāng)量劑量劑量當(dāng)量與當(dāng)量劑量H ICRP 26號(hào)出版物定義了劑量當(dāng)

44、量號(hào)出版物定義了劑量當(dāng)量(Dose equivealent): H=DQ, 其中其中D為吸收劑量為吸收劑量, Q為為輻射的品質(zhì)因素輻射的品質(zhì)因素 ICRP 60號(hào)出版物定義了當(dāng)量劑量號(hào)出版物定義了當(dāng)量劑量(equivealent Dose): HT= WR DT,R , 其中其中DT,R是按組織或器官是按組織或器官T平均計(jì)算平均計(jì)算 的來自輻射的來自輻射R的吸收劑量的吸收劑量, WR是是輻射權(quán)重因子輻射權(quán)重因子 劑量當(dāng)量與當(dāng)量劑量的劑量當(dāng)量與當(dāng)量劑量的SI單位單位均為均為: 焦耳每千克焦耳每千克(J/Kg), 專用名稱西弗專用名稱西弗(西沃特西沃特, Sv), 劑量當(dāng)量的舊名稱為劑量當(dāng)量的舊名

45、稱為雷姆雷姆 (rem), 1 Sv = 100 rem輻射輻射R在器官或組織中產(chǎn)生的當(dāng)量劑量在器官或組織中產(chǎn)生的當(dāng)量劑量HT器官或組織的當(dāng)量劑量器官或組織的當(dāng)量劑量HTwR 輻射輻射R的輻射權(quán)重因子的輻射權(quán)重因子DT,R 輻射輻射R在器官或組織在器官或組織T中產(chǎn)生的平均吸收劑量中產(chǎn)生的平均吸收劑量SI單位為單位為: 焦耳每千克焦耳每千克(J/Kg)，專用名稱西弗，專用名稱西弗(西沃特西沃特, Sv)RRTRTDwH, 隨機(jī)性效應(yīng)的發(fā)生概率依賴于輻射品質(zhì)隨機(jī)性效應(yīng)的發(fā)生概率依賴于輻射品質(zhì)，引入權(quán)引入權(quán)重因子（重因子（wR）是對(duì)吸收劑量進(jìn)行修正的一種方法）是對(duì)吸收劑量進(jìn)行修正的一種方法。輻射權(quán)重

46、因子輻射權(quán)重因子 輻射生物學(xué)資料存在多種不確定性，采用以往的輻射生物學(xué)資料存在多種不確定性，采用以往的品質(zhì)因數(shù)（品質(zhì)因數(shù)（ Q ）對(duì)吸收劑量進(jìn)行修正的做法在細(xì)節(jié)）對(duì)吸收劑量進(jìn)行修正的做法在細(xì)節(jié)和精密度上缺乏正當(dāng)?shù)睦碛?。和精密度上缺乏正?dāng)?shù)睦碛?。品質(zhì)品質(zhì) Quality輻射權(quán)重因子輻射權(quán)重因子wR輻射類型輻射類型能量范圍能量范圍權(quán)重因子權(quán)重因子wR光光 子子所有能量所有能量1電子、電子、 介子介子所有能量所有能量1中中 子子 10keV10-100keV100keV-2MeV2-20MeV 2MeV51020105質(zhì)子（反沖質(zhì)子除外）質(zhì)子（反沖質(zhì)子除外） 2MeV5粒子粒子/裂變碎片裂變碎片/重

47、核重核20輻射防護(hù)的量與單位輻射防護(hù)的量與單位表表1 輻射權(quán)重因子值輻射權(quán)重因子值WR與品質(zhì)因子有效值與品質(zhì)因子有效值Q的近似值的近似值 種類和能量范圍種類和能量范圍 輻射權(quán)重因子輻射權(quán)重因子 初級(jí)輻射種類初級(jí)輻射種類 Q WR 近似值近似值 光子光子, 所有能量所有能量 1 X射線射線, 射線和電子射線和電子 1電子及介子電子及介子,所有能量所有能量 1 中子中子, 能量能量 10keV 5 質(zhì)子和靜止質(zhì)量大于質(zhì)子和靜止質(zhì)量大于 10keV100 keV 10 1個(gè)原子個(gè)原子 ； 10 100keV2 MeV 20 質(zhì)量單位的單電荷質(zhì)量單位的單電荷 2MeV20MeV 10 粒子粒子 20M

48、eV 5 質(zhì)子質(zhì)子,能量能量 2MeV 5 中子中子, 粒子和多電荷粒子和多電荷 20 粒子粒子,裂變碎片裂變碎片,重核重核 20 粒子粒子隨機(jī)性效應(yīng)的發(fā)生概率和當(dāng)量劑量之間的關(guān)系與隨機(jī)性效應(yīng)的發(fā)生概率和當(dāng)量劑量之間的關(guān)系與受照器官或組織相關(guān)。因此，為了表達(dá)受照器官或組織相關(guān)。因此，為了表達(dá)不同組織或不同組織或器官受不同劑量照射時(shí)所產(chǎn)生的綜合危害器官受不同劑量照射時(shí)所產(chǎn)生的綜合危害，需要在，需要在當(dāng)量劑量的基礎(chǔ)上再定義一個(gè)新的量（有效劑量）。當(dāng)量劑量的基礎(chǔ)上再定義一個(gè)新的量（有效劑量）。引入組織權(quán)重因子（引入組織權(quán)重因子（wT）是對(duì)當(dāng)量劑量進(jìn)行修正的）是對(duì)當(dāng)量劑量進(jìn)行修正的一種方法。一種方法。

49、組織權(quán)重因子組織權(quán)重因子wT與有效劑量與有效劑量EwT值選取原則值選取原則 當(dāng)全身受均勻當(dāng)量劑量照射時(shí)，其當(dāng)全身受均勻當(dāng)量劑量照射時(shí)，其有效劑量最好能在數(shù)值上等于該均勻當(dāng)量劑量。有效劑量最好能在數(shù)值上等于該均勻當(dāng)量劑量。RTTHwESI單位為單位為: 焦耳每千克焦耳每千克(J/Kg)，專用名稱西弗，專用名稱西弗(西沃特西沃特, Sv)組織權(quán)重因子組織權(quán)重因子組織或器官組織或器官權(quán)重因子權(quán)重因子wT組織或器官組織或器官權(quán)重因子權(quán)重因子wT睪丸睪丸0.20肝肝0.05紅骨髓紅骨髓0.12食道食道0.05結(jié)腸結(jié)腸0.12甲狀腺甲狀腺0.05肺肺0.12皮膚皮膚0.01胃胃0.12骨表面骨表面0.01

50、膀胱膀胱0.05其余組織或其余組織或器官器官0.05乳腺乳腺0.050.05輻射效應(yīng)的敏感性輻射效應(yīng)的敏感性標(biāo)稱致死概率系數(shù)標(biāo)稱致死概率系數(shù) 單位有效劑量引起的致死癌癥的概率單位有效劑量引起的致死癌癥的概率隨機(jī)性效應(yīng)標(biāo)稱概率系數(shù)隨機(jī)性效應(yīng)標(biāo)稱概率系數(shù)受照人群受照人群總危害（總危害（10-2/Sv）致死癌致死癌非致死癌非致死癌嚴(yán)重遺傳嚴(yán)重遺傳效應(yīng)效應(yīng)合合 計(jì)計(jì)成年工作者成年工作者4.00.80.85.6全體人口全體人口5.01.01.37.3定義定義 個(gè)人在單次攝入放射性物質(zhì)之后，某一特定個(gè)人在單次攝入放射性物質(zhì)之后，某一特定器官或組織中接受的當(dāng)量劑量率對(duì)時(shí)間的積分器官或組織中接受的當(dāng)量劑量率對(duì)

51、時(shí)間的積分待積當(dāng)量劑量待積當(dāng)量劑量Committed equivalent dose通常：成人通常：成人 T=50a 兒童兒童 T=70a待積當(dāng)量劑量待積當(dāng)量劑量待積有效劑量待積有效劑量dttHHTT)()(0dttEE)()(0定義定義 某一指定事件造成的人均劑量率在無限長時(shí)某一指定事件造成的人均劑量率在無限長時(shí) 間內(nèi)的積分。間內(nèi)的積分。劑量負(fù)擔(dān)劑量負(fù)擔(dān)dttEEc)(0dttHHTTc)(0,定義定義 特定人群內(nèi)所有個(gè)人受到的劑量之和特定人群內(nèi)所有個(gè)人受到的劑量之和（用受某個(gè)源照射的人數(shù)乘以該組的平均劑量）（用受某個(gè)源照射的人數(shù)乘以該組的平均劑量）集體劑量集體劑量集體當(dāng)量劑量集體當(dāng)量劑量集

52、體有效劑量集體有效劑量kTKkTHNS,kKkENS專用名稱西弗專用名稱西弗人人(Sv 人人)另外兩個(gè)有用的公式另外兩個(gè)有用的公式 放射源指數(shù)衰減公式： A = A0 e-(ln2/T)t A0某時(shí)刻t0的活度，Bq (Ci，mCi，Ci)； A某時(shí)刻t的活度，Bq (Ci，mCi，Ci)； T半衰期，半衰期，a、d、h、min、s； t = t t0， a、d、h、min、s(應(yīng)與應(yīng)與半衰期的量綱一致半衰期的量綱一致) 劑量率(照射量率)衰減公式：。 窄束射線：窄束射線： X = X0 e-(/) D 寬束射線： X = B X0 e-(/) D X0無屏蔽材料時(shí)某點(diǎn)的劑量率，Gy； X 用

53、屏蔽厚度為D的材料屏蔽后該點(diǎn)的劑量率，Gy； D屏蔽材料的厚度，m、cm； (/)屏蔽材料的質(zhì)量衰減系數(shù)，m2/kg、cm2/g； B劑量率(照射量率)累積因子，無量綱。輻射劑量的幾個(gè)量的關(guān)系輻射劑量的幾個(gè)量的關(guān)系 照射量照射量X用于用于x、射線在空氣中的輻射電離量，量射線在空氣中的輻射電離量，量綱：庫侖綱：庫侖/千克千克(C/kg) ，專用名稱：專用名稱：倫琴倫琴(R) 吸收劑量吸收劑量D用于任何射線在任意介質(zhì)中，用于任何射線在任意介質(zhì)中， 量綱：焦耳量綱：焦耳/千克千克(J/kg)，專用名稱：戈瑞，專用名稱：戈瑞(Gy) XD關(guān)系：關(guān)系：D = f X， f = 8.7310-3 Gy/R

54、 劑量當(dāng)量劑量當(dāng)量(當(dāng)量劑量當(dāng)量劑量)H將不同類別輻射的危害統(tǒng)一將不同類別輻射的危害統(tǒng)一到同一個(gè)尺度上，到同一個(gè)尺度上， 量綱：焦耳量綱：焦耳/千克千克(J/kg)，專用名稱：希沃特，專用名稱：希沃特(Sv) 對(duì)于對(duì)于X、和電子：和電子：數(shù)值上數(shù)值上 H=D 對(duì)于對(duì)于、n n： HD m毫毫(10-3)；微微(10-6)；n 納納(10-9)；p皮皮(10-12)4.3 人類自古受照射空間輻射環(huán)境空間輻射環(huán)境宇宙射線宇宙射線 太陽太陽11年活動(dòng)周期年活動(dòng)周期 宇宙射線的劑量宇宙射線的劑量: 隨隨高度高度、緯度緯度變化變化 玻璃維亞的巴拉斯城：玻璃維亞的巴拉斯城：3900m, 2.02mSv 我

55、國的拉薩市：我國的拉薩市： 3600 m, 1.71mSv 海平面海平面: 0 m, 0.27mSv 深圳市深圳市(北緯北緯22.6 ) : 28 nGy h-1 北京市北京市(北緯北緯40 ) : 32 nGy h-1 同等高度上同等高度上, 地磁兩極比赤道的劑量率大得多地磁兩極比赤道的劑量率大得多 年有效劑量率典型值年有效劑量率典型值: 0.39 mSv表表1 天然電離輻射源所致成年人年平均有效劑量天然電離輻射源所致成年人年平均有效劑量 照照 射射 年有效劑量年有效劑量(mSv) 成成 份份 正常本底地區(qū)正常本底地區(qū) 劑量高值地劑量高值地區(qū)區(qū) 宇宙射線宇宙射線 0.38 2.0 宇生放射性

56、核素宇生放射性核素 0.01 0.01 陸地輻射陸地輻射:外照射外照射 0.46 4.3 陸地輻射陸地輻射:內(nèi)照射內(nèi)照射(氡除外氡除外) 0.23 0.6 陸地輻射陸地輻射: 氡及子體內(nèi)照射氡及子體內(nèi)照射 吸入吸入222Rn 1.2 10 吸入吸入220Rn 0.07 0.1 食入食入222Rn 0.005 0.1 合合 計(jì)計(jì)(舍入值舍入值) 2.4天然照射水平天然照射水平 宇宙線宇宙線0.38 mSv/a 土地土地0.45 mSv/a 水、食品、空氣水、食品、空氣 0.25 mSv/a 乘飛機(jī)（倫敦乘飛機(jī)（倫敦紐約）紐約）0.04mSv/次次 X光透射光透射 0.2mSv/次次 磚房磚房 0

57、.51 mSv/a 混凝土混凝土 0.71 mSv/a 木房木房 0.30.5 mSv/a天然電離輻射源所致天然電離輻射源所致世界成年人年平均有效劑量世界成年人年平均有效劑量 ：2.4 mSv/a輻射防護(hù)的任務(wù)和目的輻射防護(hù)的任務(wù)和目的 輻射防護(hù)是原子能科學(xué)技術(shù)的重要分支，它是研究免受或少受電離輻射危害的一門綜合性學(xué)科和技術(shù)。 基本任務(wù)基本任務(wù)：保護(hù)環(huán)境，保護(hù)從事放射性工作的人員和一般居民的健康和安全、保護(hù)他們的后代、促進(jìn)原子能事業(yè)的發(fā)展。 目的目的：在不過分限制既伴有輻射照射又有益于人類的生存與發(fā)展的實(shí)踐活動(dòng)的基礎(chǔ)上，有效地保護(hù)人類及其環(huán)境，避免確定性效應(yīng)的發(fā)生避免確定性效應(yīng)的發(fā)生，并將隨機(jī)

58、將隨機(jī)性效應(yīng)的發(fā)生率降低到可合理達(dá)到的最低水平性效應(yīng)的發(fā)生率降低到可合理達(dá)到的最低水平。 輻射防護(hù)三項(xiàng)原則輻射防護(hù)三項(xiàng)原則 輻射實(shí)踐的正當(dāng)性正當(dāng)性所謂輻射實(shí)踐正當(dāng)性是指所謂輻射實(shí)踐正當(dāng)性是指任何一種伴隨輻射的實(shí)踐（或活動(dòng)）都必須使其帶來的利任何一種伴隨輻射的實(shí)踐（或活動(dòng)）都必須使其帶來的利益大于危害。這里的利益是指對(duì)整個(gè)社會(huì)的利益。益大于危害。這里的利益是指對(duì)整個(gè)社會(huì)的利益。 輻射防護(hù)最優(yōu)化最優(yōu)化在經(jīng)濟(jì)技術(shù)可能的情況下在經(jīng)濟(jì)技術(shù)可能的情況下盡可能實(shí)際降低照射。盡可能實(shí)際降低照射。 個(gè)人劑量限制個(gè)人劑量限制最大不能超過的限值最大不能超過的限值輻射防護(hù)體系輻射防護(hù)體系(輻射防護(hù)基本原則輻射防護(hù)基本

59、原則 ) 實(shí)踐的正當(dāng)性；劑量限制和潛在照射危險(xiǎn)限制；防護(hù)與安實(shí)踐的正當(dāng)性；劑量限制和潛在照射危險(xiǎn)限制；防護(hù)與安全的最優(yōu)化全的最優(yōu)化 建議的劑量限值1GB188712002電離輻射防護(hù)和輻射源安全的基本安全標(biāo)準(zhǔn)電離輻射防護(hù)和輻射源安全的基本安全標(biāo)準(zhǔn)劑 量 限 值 劑 量 限 值 應(yīng)用 職業(yè) 公眾 有效劑量 20mSva-1 (在規(guī)定的5年內(nèi)平均) 1mSva-1 任何一年中的有效劑量，5050mSva-1年當(dāng)量劑量 眼晶體 150mSv 15 mSv 皮 膚4 500 mSv 50 mSv 手和足 500 mSv 按照射對(duì)象分：按照射對(duì)象分：職業(yè)照射職業(yè)照射和和公眾照射公眾照射公眾照射公眾照射：

60、公眾成員所受的輻射源的照射：公眾成員所受的輻射源的照射,包括獲準(zhǔn)包括獲準(zhǔn)的輻射源和實(shí)踐產(chǎn)生的照射和干預(yù)情況下受到的照射，的輻射源和實(shí)踐產(chǎn)生的照射和干預(yù)情況下受到的照射，但不包括職業(yè)照射、醫(yī)療照射和當(dāng)?shù)卣Ｌ烊槐镜纵椀话殬I(yè)照射、醫(yī)療照射和當(dāng)?shù)卣Ｌ烊槐镜纵椛涞恼丈?。射的照射。?duì)輻射盲目害怕和恐懼是無科學(xué)依據(jù)的對(duì)輻射盲目害怕和恐懼是無科學(xué)依據(jù)的 任何麻痹大意，不重視安全防護(hù)的態(tài)度也是有任何麻痹大意，不重視安全防護(hù)的態(tài)度也是有害的害的正確的態(tài)度：正確的態(tài)度： 既不毫無理由的害怕既不毫無理由的害怕 又不無法無規(guī)又不無法無規(guī) 射線種類：射線種類：、n、x 4He 高速運(yùn)動(dòng)的電子高速運(yùn)動(dòng)的電子 n