核輻射測量單位及核輻射防護(hù)

核輻射測量單位及核輻射防護(hù)第一頁，共七十四頁，2022年，8月28日《輻射探測技術(shù)基礎(chǔ)》課程講授的主要內(nèi)容

本課程的理論學(xué)時24學(xué)時，主要講授內(nèi)容包括：放射性測量的基本知識（4學(xué)時）；射線與物質(zhì)相互作用（4學(xué)時）；γ射線測量方法（3學(xué)時）；核輻射測量的統(tǒng)計誤差和數(shù)據(jù)處理（4學(xué)時）；帶電粒子測量方法（6學(xué)時）；核輻射測量單位及核輻射防護(hù)（3學(xué)時）；第二頁，共七十四頁，2022年，8月28日第三章核輻射測量單位及核輻射防護(hù)§3.1核輻射測量常用單位§3.2放射源與標(biāo)準(zhǔn)模型§3.3核輻射防護(hù)第三頁，共七十四頁，2022年，8月28日第一節(jié)核輻射測量常用單位為了度量放射性物質(zhì)的量或其輻射量，需要有統(tǒng)一單位，從原則上講，完全可以用克或原子數(shù)作為單位來度量放射性物質(zhì)的量，用庫侖為單位來度量輻射能。但由于放射性物質(zhì)具有衰變的特點，而且有些放射性物質(zhì)的半衰期極短，甚至在稱量過程中這些放射性物質(zhì)的量也在逐漸變少，所以不能完全用克、原子數(shù)等單位來準(zhǔn)確地度量這些放射性物質(zhì)的量。要求引入一些專門的單位來表示放射性物質(zhì)的量及其輻射量。第四頁，共七十四頁，2022年，8月28日3.1.1放射性物質(zhì)的重量、活度單位3.1.2放射性物質(zhì)的含量單位3.1.3放射性輻射的物理量和單位3.1.4點源輻射照射量率的計算第五頁，共七十四頁，2022年，8月28日3.1.1放射性物質(zhì)的重量、活度單位一、放射性物質(zhì)的重量單位放射性物質(zhì)的重量（常將重量和質(zhì)量稱呼一致）單位——克，千克適用對象：長壽核素。例鈾、釷等。原因：長壽核素可以用稱量法測量。由于它們的衰變期比較長，用精密的天平就可以稱出它們的重量。注意事項：短壽核素不能用稱量法定量，即無法用重量單位來度量。原因？對于那些半衰期極短的放射性核素（短壽核素），因其衰變很快，并且無法將它們提取到化學(xué)純度來供測量，此外它們的量往往是極微小的，以致最精密的天平也無法稱出其量。因此無法用稱量法來確定其量，必須采用測量其放射性衰變率等方法來度量。第六頁，共七十四頁，2022年，8月28日二、放射性物質(zhì)的活度單位法定單位：貝可勒爾（Bq）Becquerel(國際單位)由于放射性核素具有衰變特性，因此可以用單位時間內(nèi)核素衰變的次數(shù)來描述核素的衰變量。適用對象：短壽和長壽核素。1、放射性活度（ACTIVITY）定義：在單位時間內(nèi)發(fā)生衰變的原子核數(shù)目，稱為放射性活度A(t)，也稱為衰變率，表征放射源的強(qiáng)弱。放射性活度的精確定義——在給定時刻，處于特定能態(tài)的一定量放射性核素在時間間隔dt內(nèi)發(fā)生自發(fā)核衰變或躍遷的期望值。第七頁，共七十四頁，2022年，8月28日定義t=0時的放射性活度為A(0)：則：放射性活度是指單位時間發(fā)生衰變的原子核數(shù)目，而不是放射源發(fā)出的粒子數(shù)目。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，核衰變率數(shù)不等于發(fā)出粒子數(shù)。

放射性活度和放射性原子核的數(shù)目具有同樣的指數(shù)衰減規(guī)律。物質(zhì)中放射性核的多少并不能完全反映出放射性的強(qiáng)弱?；疃却蟊仨殱M足N和都大。人們更關(guān)心放射性活度的大小。對放射性活度的理解：第八頁，共七十四頁，2022年，8月28日放射性活度與射線強(qiáng)度的區(qū)別：射線強(qiáng)度：放射源在單位時間內(nèi)放出某種射線的個數(shù)。放射性活度：指單位時間內(nèi)發(fā)生衰變的原子核數(shù)目。如果某放射源一次衰變只放出一個粒子，則該源的射線強(qiáng)度與放射性活度在數(shù)值上是相等的。

對大多數(shù)放射源，一次衰變往往會放出若干個粒子，因此其放射性活度與射線強(qiáng)度的數(shù)值是不相等的。

例：32P的一次衰變只放出一個β粒子，則32P的射線強(qiáng)度與放射性活度在數(shù)值上相等。

例：60Co源的一次衰變放出2個γ光子，因此60Co源的γ射線強(qiáng)度值是放射性活度值的2倍。第九頁，共七十四頁，2022年，8月28日例如137Cs，每發(fā)生100次衰變，發(fā)出的粒子數(shù)有：最大能量為1.17MeV的粒子5個；最大能量為512keV的粒子95個；能量為662keV的粒子85個；能量約為662keV的內(nèi)轉(zhuǎn)換電子10個；還有特征X射線等。30.17y0661.662.55m661.6685.0%e9.6%11/23/27/20=1173.20.9keV

511.694.6%

1173.25.4%實例：

說明：放射性活度與放射源發(fā)出的粒子數(shù)目、射線強(qiáng)度是完全不同的概念（核衰變數(shù)不等于放出粒子數(shù)），要注意區(qū)分。第十頁，共七十四頁，2022年，8月28日核素具有多種分支衰變的活度：第i種分支衰變的部分放射性活度：式中，為第i種分支衰變的衰變常數(shù)；為該核素的總衰變常數(shù)。核素的總放射性活度：

注意：部分放射性活度隨時間是按衰減而不是按衰減的。（原因：任何放射性活度隨時間的衰減都是由于原子核數(shù)N的減少，而N減少是所有分支衰變的總結(jié)果。）第十一頁，共七十四頁，2022年，8月28日衰變的分支比Ri：第i種分支衰變的部分放射性活度與總放射性活度之比?？梢姡翰糠址派湫曰疃仍谌魏螘r候都是與總放射性活度成正比的。第十二頁，共七十四頁，2022年，8月28日2、放射性活度單位

放射性物質(zhì)的質(zhì)量多少不能反映出放射性的大小：有些放射性強(qiáng)的物質(zhì)，其質(zhì)量不一定多；而放射性弱的物質(zhì)，其質(zhì)量不一定少。

衡量放射性物質(zhì)的多少通常不用質(zhì)量單位，而是采用放射性物質(zhì)的放射性活度（即單位時間內(nèi)發(fā)生衰變的原子核數(shù)）來表征。歷史上，采用Ci(居里)作為放射性活度的單位：

Ci的定義：1Ci的氡等于和1g鐳處于平衡的氡的每秒衰變數(shù)（達(dá)到放射性平衡時兩核素的活度相等），即1g鐳的每秒衰變數(shù)。

早期測得1g226Ra在1秒內(nèi)衰變的次數(shù)為3.7×1010次。即：第十三頁，共七十四頁，2022年，8月28日較小的單位還有毫居(mCi)和微居(Ci)：

Ci作為單位的缺點：會隨測量的精度而改變，使用不方便。

1975年國際計量大會規(guī)定放射性活度的國際單位為Bq(貝可勒爾—Becquerel)：

Bq的定義：每秒發(fā)生1次核衰變。Ci和Bq之間的換算關(guān)系為：第十四頁，共七十四頁，2022年，8月28日3、放射性核素的質(zhì)量與放射性活度的關(guān)系放射性物質(zhì)的質(zhì)量m與活度A之間的關(guān)系：設(shè)該放射性物質(zhì)的原子質(zhì)量為M，阿伏加德羅常數(shù)為NA，質(zhì)量為m的該物質(zhì)對應(yīng)的原子個數(shù)為N，則有：則對應(yīng)的活度A為：例1：求解1g226Ra的活度值（查表知Ra=1.37×10-11s-1）。解：1g226Ra對應(yīng)的原子個數(shù)為：第十五頁，共七十四頁，2022年，8月28日通過計算說明：1g226Ra的放射性活度約為1Ci。則對應(yīng)的活度ARa為：可見：一般放射源的質(zhì)量很小，但卻包含有大量的原子核，足以保證衰變規(guī)律良好的統(tǒng)計性。課堂練習(xí)：求1mg碘131的放射性活度（半衰期為8.3天）？第十六頁，共七十四頁，2022年，8月28日比活度的意義：比活度反映了放射源中放射性物質(zhì)的純度。某一核素的放射源，不大可能全部由該種核素組成，一般都含有其它物質(zhì)。其它物質(zhì)相對含量大的放射源，該核素的比活度低；反之則高。實際生產(chǎn)的60Co源的比活度一般只有(1011~1012)Bq/g。例如：3.7×104Bq的60Co放射源（已知T1/2=5.27a）對應(yīng)的60Co質(zhì)量為8.86×10-10g，假設(shè)該源全部由60Co源組成（不含任何其它物質(zhì)），則其比活度為：(理想情況)定義：比活度是指放射源的放射性活度與其質(zhì)量之比，即單位質(zhì)量放射源的放射性活度，即：4、比活度第十七頁，共七十四頁，2022年，8月28日3.1.2放射性物質(zhì)的含量單位1、固體物質(zhì)中放射性核素的含量單位用一百克巖石中含放射性核素的克數(shù)即“百分?jǐn)?shù)”表示?？?克——克（放射性核素）/克（巖石）克/100克——%用一克巖石中放射性核素所占的克數(shù)“克（放射性核素）/克（巖石）”表示?；蛘哂茫豪旱V石中含有1%的鈾，表示100克巖石中含有1克鈾?？?噸（g/t）—ppm=10-6，1ppm=1g/t一噸巖石中所含有的目標(biāo)元素的克數(shù)。如：巖石的鈾含量為1g/t，表示在1頓巖石中含有1克鈾。第十八頁，共七十四頁，2022年，8月28日Ur——放射性元素含量單位：具有一個放射性元素含量單位的地質(zhì)體使儀器產(chǎn)生的響應(yīng)（計數(shù)率）與僅含有1g/t平衡鈾的地質(zhì)體使儀器產(chǎn)生的響應(yīng)相同。1Ur

＝1g/t平衡鈾1Ur=1ppmeU=1g/teU；其中eU—當(dāng)量鈾含量，即不考慮放射性平衡破壞情況。在一定的條件下，有:元素含量照射量率C/(kg.h)R/h1%K3.78*10-101.51ppmeU1.55*10-100.61ppmeTh0.77*10-100.3第十九頁，共七十四頁，2022年，8月28日2、液體或氣體物質(zhì)中放射性核素的含量單位以體積含量表示，即單位體積中放射性物質(zhì)的活度或質(zhì)量：克/升——g/L,mg/LBq/L,Bq/m3

1Bq/L=1000Bq/m3

1g/L=1000mg/L原用單位為：Ci/L，愛曼（em）新老單位換算：1em=10-10Ci/L=3.7Bq/L=3700Bq/m3

1Bq/L＝0.27em第二十頁，共七十四頁，2022年，8月28日3.1.3放射性輻射的物理量和單位粒子注量Φ和粒子注量率φ能注量Ψ和能注量率ψ照射量X和照射量率X吸收劑量D、吸收劑量率D和劑量當(dāng)量H第二十一頁，共七十四頁，2022年，8月28日基本概念

電離輻射：由能通過初級過程或次級過程引起電離的帶電粒子或不帶電粒子組成，或者由兩者混合組成的輻射。

輻射場：描述介質(zhì)內(nèi)部通過、傳播以至經(jīng)由相互作用發(fā)生能量傳遞的整個空間范圍。

電離輻射場：輻射源產(chǎn)生的電離輻射無論在空間還是在介質(zhì)內(nèi)通過、傳播以至經(jīng)由相互作用發(fā)生能量傳遞的整個空間范圍，稱為（電離）輻射場。

輻射源：可以通過發(fā)射電離輻射或釋放放射性物質(zhì)而引起輻射照射的一切物質(zhì)或?qū)嶓w。描述電離輻射場性質(zhì)的量有兩個：任意時刻，沿任意方向，到達(dá)輻射場任意位置的任意類型、任意能量的粒子數(shù)目或粒子攜帶的輻射能量(非隨機(jī)量)。第二十二頁，共七十四頁，2022年，8月28日一、粒子注量Φ和粒子注量率φ1、粒子注量（通量）（ParticleFluence）思考：為什么要用小球體來定義注量？注意：不包括發(fā)出該射線的源，指研究空間小體積（用da圍成的小球體）。定義：以輻射場中某點r為中心，劃出一小的球形區(qū)域，如果球體的截面積為da，從各個方向射入該球體的粒子總數(shù)為dN，則輻射場r點處的粒子注量為：單位截面小球-理想探測器示意圖da等效率接收各四面八方入射粒子的粒子探測器（或計數(shù)器）φ的中文讀音為“服艾”（大寫Φ，小寫φ），是第二十一個希臘字母。第二十三頁，共七十四頁，2022年，8月28日粒子注量就是從各個方向進(jìn)入所關(guān)心小球的粒子數(shù)。即射入小球單位截面積的粒子數(shù)。單位截面小球-理想探測器示意圖daT時間內(nèi)，輻射場中進(jìn)入單位截面積立體小球的粒子數(shù)目粒子注量Φ的單位：m-2小球體內(nèi)的截面積可任意選取，對任何方向入射到小球體上的粒子，在小球內(nèi)總能找到與入射粒子方向垂直的橫截面，從而選取出相應(yīng)的截面積。第二十四頁，共七十四頁，2022年，8月28日2、粒子注量率（ParticleFluenceRate）輻射場中單位時間間隔內(nèi)進(jìn)入單位截面立體小球的粒子數(shù)目。定義：

t時刻，單位時間內(nèi)，輻射場r點處粒子注量的增加量：單位：m-2?s-1，實際工作中常用cm-2?s-1粒子注量和粒子注量率的應(yīng)用：通過放射性物質(zhì)的活度，計算出空間某一點的粒子注量和粒子注量率。第二十五頁，共七十四頁，2022年，8月28日例：假設(shè)有一個點源的活度為ABq，并且各向同性放射出γ光子（發(fā)射該能量光子的概率為100%），在不考慮空氣吸收的情況下，求出離該源1米處P的粒子注量率。解：粒子注量：粒子注量率：第二十六頁，共七十四頁，2022年，8月28日二、能注量Ψ和能注量率ψ1、能量注量（EnergyFluence）定義：空間一給定點處，射入以該點為中心的小球體的所有粒子的能量總和（不包括靜止能量）除以該球體的截面積da。能量注量就是從各個方向進(jìn)入所關(guān)心小球的粒子數(shù)所攜帶的輻射能。輻射場中粒子帶入單位截面立體小球的能量。單位：J/m2，實際工作中常用：MeV?cm-2希臘字母中文讀音為“套”（大寫Ψ，小寫ψ），是第二十三個希臘字母。第二十七頁，共七十四頁，2022年，8月28日傳統(tǒng):電子伏(eV—electronVolt)keVMeV

一個電子經(jīng)過1伏電壓差加速所達(dá)到的動能

國際單位SI:焦耳Jjoule1eV=1.602×10-19J能量單位“焦耳”和“電子伏”的轉(zhuǎn)換：2、能注量率（EnergyFluenceRate）定義：表示在單位時間內(nèi)，輻射場r點處能量注量的增加量。單位：J?m-2?s-1，實際工作中常用：MeV?cm-2?s-1思考：粒子注量和能量注量之間的關(guān)系？適用于度量各種致電離輻射。第二十八頁，共七十四頁，2022年，8月28日三、照射量X和照射量率X1、照射量X（EXPOSURE)照射量是專對射線或X射線（光子）而言的物理量。射線或X射線通過物質(zhì)時，由光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)、或電子對效應(yīng)等產(chǎn)生電子，從而使射線的能量有所損失。所產(chǎn)生的電子還可使物質(zhì)產(chǎn)生次級電離。射線或X射線的照射量就是根據(jù)光子所引起的電離的能力來定義的。定義：在單位質(zhì)量為dm的某體積元空氣中，由光子(γ,X-ray)釋放出的全部電子（正電子或負(fù)電子）完全被空氣阻止時，若所形成的同一種符號的離子總電荷的絕對值為dQ，則dQ/dm稱為該射線的照射量。用X表示。用來表示X射線或γ射線在空氣介質(zhì)中產(chǎn)生電離能力大小第二十九頁，共七十四頁，2022年，8月28日單位（SI）：庫/千克，C/kg，γ或X射線在1千克干燥的、標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的空氣中產(chǎn)生電離電荷為1庫侖的正離子和等量負(fù)離子的照射量，稱為1庫/千克。照射量是用電離電荷的數(shù)量來衡量的。因為在空氣中產(chǎn)生一對離子所需吸收射線的能量是一定的，所以照射量與空氣對射線的能量吸收密度有對應(yīng)的關(guān)系。平均電離能（W）：在氣體中每形成一對離子所消耗的平均能量。單位為eV/離子對。W既沒有把成為輻射損失的那部分能量計算在內(nèi)，也沒有把輻射損失而形成的光子所產(chǎn)生的電離計算在內(nèi)，因此，照射量中也將他們排除在外。對于X和γ射線，在干燥空氣中，當(dāng)前其最精確的值為33.97eV/離子對。ICRP建議值為33.85eV/離子對。對于能量在幾個keV以上的X和γ射線，對各種氣體均可視為常數(shù)而與光子能量無關(guān)。第三十頁，共七十四頁，2022年，8月28日

照射量的曾用單位是倫琴（R）：1倫琴（R）＝2.58×10-4庫/千克；1庫/千克＝3.877×103（R）倫琴的定義：在1倫琴X射線照射下，0.001293克空氣（標(biāo)準(zhǔn)狀況下，1立方厘米空氣的質(zhì)量）中釋放出來的次級電子，在空氣中總共產(chǎn)生電量各為1靜電單位的正離子和負(fù)離子。照射量X應(yīng)用條件X、γ射線；介質(zhì)為空氣。注：有些文獻(xiàn)提到介質(zhì)的照射量時，是指在介質(zhì)中放置少量空氣后測得的照射量值。第三十一頁，共七十四頁，2022年，8月28日照射量的另一種表達(dá)方式：注意事項：照射量只用于度量X或γ射線在空氣介質(zhì)中產(chǎn)生的照射效應(yīng)。不包括次級電子韌致輻射被吸收后產(chǎn)生的電離。（>3MeV時，才予以考慮）按照定義來測量照射量時，要求滿足電子平衡條件（指dm內(nèi)的電子與逃出來的電子相等時）。其中：Ψ為光子能注量；μen/ρ為光子在空氣中的質(zhì)量吸收系數(shù)，表示能量被轉(zhuǎn)移到物質(zhì)中去的幾率；W為平均電離能；e為電子電荷。第三十二頁，共七十四頁，2022年，8月28日2、照射量率X（EXPOSURERATE)定義：在單位時間dt內(nèi)照射量的增量，即與能注量率ψ的關(guān)系：單位：庫/千克.秒，C/kg.s曾用的單位：倫琴/小時（R/h），倫琴/秒（R/s），微倫/小時(uR/h）—簡稱伽瑪“γ”，微倫/秒（uR/s）1γ＝1μR/h＝7.17×10-14C/kg.s1R/h＝106γ＝7.17×10-8C/kg.s第三十三頁，共七十四頁，2022年，8月28日四、吸收劑量D、吸收劑量率D和劑量當(dāng)量H1、吸收劑量D（ABSORBEDDOSE)單位質(zhì)量受照射物質(zhì)所吸收的平均電離輻射能稱為吸收劑量。式中：dE是電離輻射（包括X、γ、中子等各種輻射）給予質(zhì)量為dm的物質(zhì)的平均授予能量。或單位質(zhì)量的某物質(zhì)所吸收的平均能量。定義：單位：法定單位：戈瑞

1戈瑞＝1焦耳/千克；1Gy＝1J/kg曾用單位：拉德1rad＝0.01Gy（從輻射防護(hù)角度出發(fā)考慮）劑量—實際上是單位質(zhì)量物質(zhì)吸收電離輻射能大小的一種量度。吸收劑量大，生物體受到的損害大。第三十四頁，共七十四頁，2022年，8月28日吸收劑量與照射量的關(guān)系：吸收劑量D的使用條件

對所有射線適用；適用于所有介質(zhì)；針對“點”的概念?？諝廨椛鋱龅腦或γ射線，可通過下式將照射量X換算為吸收劑量D：其中：g表示發(fā)生韌致輻射而逃逸出去的能量（未發(fā)生電離產(chǎn)生離子對）；W為平均電離能；e為電子電量。第三十五頁，共七十四頁，2022年，8月28日2、吸收劑量率D定義：單位時間(dt)內(nèi)吸收劑量的增量(dD)。單位：法定單位：戈瑞/秒Gy·s-1

（J·Kg-1·s-1）3、劑量當(dāng)量H意義：表示電離輻射引起的生物效應(yīng)的大小。D—吸收劑量（戈瑞）；

Q—電離輻射的品質(zhì)因數(shù)生物放大效應(yīng)；N—所有其它修正因子的乘積。對外照射：N＝1第三十六頁，共七十四頁，2022年，8月28日單位：法定單位：西弗1西弗＝1焦耳/千克1Sv＝1J/kg注：西弗(又譯希沃特，英文Sievert，縮寫Sv)曾用單位：雷姆1rem＝0.01Sv＝0.01J/kg嚴(yán)重25α射線嚴(yán)重25質(zhì)子

離子有2氚的β

射線嚴(yán)重25中子1β

e±（﹥30keV)1X(﹥30keV)放大效應(yīng)Q因子電離輻射類型電離輻射的品質(zhì)因數(shù)Q數(shù)值D—吸收劑量（戈瑞）；

Q—電離輻射的品質(zhì)因數(shù)生物放大效應(yīng)；N—所有其它修正因子的乘積。對外照射：N＝1第三十七頁，共七十四頁，2022年，8月28日3.1.4點源輻射照射量率的計算一、點源指輻射源的線度遠(yuǎn)小于源至空間感興趣點的距離的輻射源。從計算點到源的距離，比源的線度大10倍以上（有人認(rèn)為5~7倍），就可將輻射源當(dāng)作點源處理。定義：地位及作用：任何其它形狀的輻射源，都可視為若干點源的疊加。

γ輻射點源照射量率的計算，是其它任何形狀γ輻射源照射量率計算的基礎(chǔ)：線狀源γ照射量率的計算（點源γ照射量率的一重積分）面狀源γ照射量率的計算（點源γ照射量率的二重積分）體狀源γ照射量率的計算（點源γ照射量率的三重積分）這部分內(nèi)容詳見教材第5.1節(jié)，不要求掌握第三十八頁，共七十四頁，2022年，8月28日二、γ輻射點源的照射量率計算設(shè)在O點處有一活度為mBq的γ輻射點源（各向同性），求距該點源d處（單位：cm）A點的γ輻射照射量率。*dA

mO解：A點處的光子能注量率為：式中，ni是每次衰變放出能量為hυi的光子的幾率；上式給出了γ輻射點源每秒在A點處傳輸?shù)哪芰?。若假定這一能量全部用來產(chǎn)生離子對，則每秒產(chǎn)生的離子對數(shù)為：第三十九頁，共七十四頁，2022年，8月28日式中，μi/ρ—能量為hυi的光子在空氣中的質(zhì)量吸收系數(shù)，表示能量被轉(zhuǎn)移到物質(zhì)中去的幾率（單位：cm2/g）。W—空氣中電子每產(chǎn)生一對離子所消耗的平均能量；106—由兆電子伏換算到電子伏的轉(zhuǎn)換系數(shù)。由于一離子對所具有的電量約為1.67×10-19庫侖，從而可推出A點的照射量率可表示為：結(jié)論：點源在距離它d處某點的照射量率與放射源的活度成正比，與距離的平方成反比。第四十頁，共七十四頁，2022年，8月28日三、γ照射量率常數(shù)對于點源，由上式可將照射量率與放射性活度的關(guān)系表示為：式中，X—照射量率；A—放射性活度；R—離點源的距離；?！丈淞柯食?shù)。

照射量率常數(shù)Γ

：

Γ取決于γ射線自身的衰變特性（光子的數(shù)目和能量），若“取A=1Bq,R=1m處的照射量率為Γ值”，可查下表得出。

γ照射量率常數(shù)的國際單位為：庫侖平方米每千克（C·m2/Kg），其專用單位為倫琴·米2/小時·居里（R·m2/h·Ci，含義：距離1居里（Ci）的γ點源1米處，在1小時內(nèi)所產(chǎn)生的照射量率），或此值的任何適當(dāng)?shù)谋稊?shù)。Γ—漢字讀音：伽瑪（大寫Γ，小寫γ），是第三個希臘字母。第四十一頁，共七十四頁，2022年，8月28日Γ

照射量率常數(shù)若“取A=1Bq,R=1m處”的照射量率為Γ值：第四十二頁，共七十四頁，2022年，8月28日四、例題一個20萬居里的60CO源一旦泄漏時，100米處的照射量率有多大？（注：60CO每次衰變放出能量為1.17MeV和1.33MeV的光子各一個，在空氣中的質(zhì)量吸收系數(shù)為2.66×10-3m2/Kg）。解法一（查表法）：查表知：第四十三頁，共七十四頁，2022年，8月28日解法二（物理法）：第四十四頁，共七十四頁，2022年，8月28日設(shè)點源的活度為A居里，離源R米處的照射量率：式中，X—照射量率；A—放射性活度；R—離點源的距離；?！丈淞柯食?shù)。當(dāng)對于未知活度對象時（地質(zhì)體），照射量率常數(shù)難以獲得，因此定義了單位質(zhì)量(1g)放射性元素點狀源1cm處的光子照射量率為該元素的γ常數(shù)，用符號K表示。則照射量率為：（真空情況下）（處于均勻介質(zhì)中）式中，m為放射性物質(zhì)的質(zhì)量(g)；K為γ常數(shù)；R為在介質(zhì)內(nèi)部距點源的距離；μ為介質(zhì)對γ射線的線衰減系數(shù)(cm-1)。第四十五頁，共七十四頁，2022年，8月28日當(dāng)點源γ射線通過幾種不同介質(zhì)時，在距離R處的γ照射量率為：式中，μi為γ射線通過第i種介質(zhì)中的線衰減系數(shù)(cm-1)；Ri為γ射線通過第i種介質(zhì)的距離。教材P143例題5.1。第四十六頁，共七十四頁，2022年，8月28日在鈾礦勘探中常用的幾個γ照射量率常數(shù)質(zhì)量為1g點源，在距離1cm處照射量率：

KRa=5.92×10-4C·cm2·(kg·s·gRa)-1KU=2.05×10-10C·cm2·(kg·s·gU)-1KTh=8.82×10-11C·cm2·(kg·s·gTh)-1KK=5.13×10-14C·cm2·(kg·s·gK)-1

KRa=5.92×10-4C·cm2·(kg·s·gRa)-1=5.92×10-7C·cm2·(kg·s·mgRa)-1

=5.92×10-11C·m2·(kg·s·mgRa)-1

p.142p.102第四十七頁，共七十四頁，2022年，8月28日第二節(jié)放射源與標(biāo)準(zhǔn)模型3.2.1放射源分類3.2.2標(biāo)準(zhǔn)源3.2.3標(biāo)準(zhǔn)模型第四十八頁，共七十四頁，2022年，8月28日3.2.1放射源分類根據(jù)國務(wù)院第449號令《放射性同位素與射線裝置安全和防護(hù)條例》規(guī)定，制定本放射源分類辦法。放射源分類原則：參照國際原子能機(jī)構(gòu)的有關(guān)規(guī)定，按照放射源對人體健康和環(huán)境的潛在危害程度，從高到低將放射源分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ類，V類源的下限活度值為該種核素的豁免活度。Ⅰ類放射源為極高危險源。沒有防護(hù)情況下，接觸這類源幾分鐘到1小時就可致人死亡。Ⅱ類放射源為高危險源。沒有防護(hù)情況下，接觸這類源幾小時至幾天可致人死亡。Ⅲ類放射源為危險源。沒有防護(hù)情況下，接觸這類源幾小時就可對人造成永久性損傷，接觸幾天至幾周也可致人死亡。Ⅳ類放射源為低危險源?；静粫θ嗽斐捎谰眯該p傷，但對長時間、近距離接觸這些放射源的人可能造成可恢復(fù)的臨時性損傷。Ⅴ類放射源為極低危險源。不會對人造成永久性損傷。《放射性同位素與射線裝置安全和防護(hù)條例》國務(wù)院第449號令第四十九頁，共七十四頁，2022年，8月28日3.2.2標(biāo)準(zhǔn)源標(biāo)準(zhǔn)源的定義：用一些放射性核素含量或照射量率準(zhǔn)確的放射源，作為基準(zhǔn)，用來標(biāo)定輻射儀，這些可作為基準(zhǔn)的放射源稱為標(biāo)準(zhǔn)源。標(biāo)準(zhǔn)源的分類：從形態(tài)上分類：固體標(biāo)準(zhǔn)源（點狀標(biāo)準(zhǔn)源及體狀標(biāo)準(zhǔn)源（習(xí)慣上稱為標(biāo)準(zhǔn)模型））、粉末標(biāo)準(zhǔn)源和液體標(biāo)準(zhǔn)源等幾類。根據(jù)用途分類：活度標(biāo)準(zhǔn)源、校準(zhǔn)能譜儀的標(biāo)準(zhǔn)源。按標(biāo)準(zhǔn)源發(fā)射的射線種類分為：α標(biāo)準(zhǔn)源、β標(biāo)準(zhǔn)源、γ標(biāo)準(zhǔn)源和中子標(biāo)準(zhǔn)源等。一、標(biāo)準(zhǔn)源的定義及分類第五十頁，共七十四頁，2022年，8月28日二、氡氣標(biāo)準(zhǔn)源氡氣標(biāo)準(zhǔn)源分為三類：液體標(biāo)準(zhǔn)源、固體標(biāo)準(zhǔn)源、氡室。1、液體標(biāo)準(zhǔn)源一般分為氡氣(Rn)標(biāo)準(zhǔn)源和釷射氣(Tn)標(biāo)準(zhǔn)源兩類，常用的是氡氣(Rn)標(biāo)準(zhǔn)源。

常見的氡氣(Rn)標(biāo)準(zhǔn)源：由鐳鹽溶液制成，保存在特制的玻璃管中，利用在容器中積累的Rn來標(biāo)定儀器。溶液中鐳含量一般為10-8~10-11g。

釷射氣(Tn)標(biāo)準(zhǔn)源：由釷化合物溶液制成，也保存在特制的容器中，溶液中釷含量一般為1~10mg。

缺點：液體標(biāo)準(zhǔn)源攜帶不方便；不能準(zhǔn)確標(biāo)定累積氡法測量系統(tǒng)；不能同時標(biāo)定多臺儀器等。第五十一頁，共七十四頁，2022年，8月28日2、固體標(biāo)準(zhǔn)源采用固體鐳鹽(226Ra)作為氡氣(Rn)標(biāo)準(zhǔn)源，使用不同活度的鐳作為氡氣源（20世紀(jì)70年代）。

缺點：不能準(zhǔn)確標(biāo)定累積氡法測量系統(tǒng)；不能同時標(biāo)定多臺儀器等。固體釷射氣源（如：采用釷礦石粉末）：用于標(biāo)定測氡探測器的Tn標(biāo)定系數(shù)（在純釷地區(qū)和鈾釷混合地區(qū)，最好對Rn和Tn都進(jìn)行標(biāo)定）。3、氡室（radonchamber）氡室實質(zhì)上就是一個大容積的氡濃度值穩(wěn)定的氡源，是一種綜合性標(biāo)定裝置。四周密封多層狀的室體，體積可為1~20m3，甚至更大或更小。室內(nèi)放置鐳鹽或純?yōu)r青鈾礦，作為氡氣源。特點是氡氣濃度穩(wěn)定，根據(jù)需要氡氣濃度標(biāo)準(zhǔn)可調(diào)節(jié)設(shè)置(幾Bq~幾百Bq)，對待標(biāo)定的氡氣探測器，可提供循環(huán)法、真空法和自由擴(kuò)散法。第五十二頁，共七十四頁，2022年，8月28日多功能自控氡室

⑵氡室的優(yōu)點：可快速而有效地標(biāo)定常規(guī)氡氣儀，且能有效地標(biāo)定各種累積氡測量系統(tǒng)。用氡室標(biāo)定各種氡的探測器，可使其靈敏度有一個統(tǒng)一的衡量標(biāo)準(zhǔn)，便于對比各種測氡系統(tǒng)的測量結(jié)果，以及達(dá)到測量數(shù)據(jù)的一致性。第五十三頁，共七十四頁，2022年，8月28日3.2.3標(biāo)準(zhǔn)模型標(biāo)準(zhǔn)模型的含義：為了把儀器測量結(jié)果直接表示成含量單位（％，g/t等），以及測定γ能譜儀的換算系數(shù)，需要制備γ射線達(dá)到飽和厚度的標(biāo)準(zhǔn)源。這類標(biāo)準(zhǔn)源具有一定的體積，習(xí)慣上稱其為標(biāo)準(zhǔn)模型。標(biāo)準(zhǔn)模型種類：一般有平衡鈾模型、平衡釷模型、鈾－釷混合模型、鉀模型、零值模型五種。國際原子能機(jī)構(gòu)推薦的制作模型的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)見教材：P108表3-2。根據(jù)模型制作質(zhì)量的差別，標(biāo)準(zhǔn)模型分為Ⅰ級模型（國家級標(biāo)準(zhǔn)）、Ⅱ級模型、Ⅲ級模型等。我國已建立一套用于標(biāo)定地面γ能譜儀、γ能譜測井儀和航空γ能譜儀的飽和標(biāo)準(zhǔn)模型（Ⅰ級模型）。第五十四頁，共七十四頁，2022年，8月28日第三節(jié)核輻射防護(hù)簡述3.3.1核輻射對人體的影響3.3.2劑量當(dāng)量限值——輻射防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)3.3.3放射性防護(hù)的基本原則第五十五頁，共七十四頁，2022年，8月28日3.3.1核輻射對人體的影響一、核輻射的生物效應(yīng)射線與生物機(jī)體作用的規(guī)律同射線與物質(zhì)相互作用的規(guī)律是一致的。各種輻射引起的生物效應(yīng)，最初主要是使機(jī)體分子產(chǎn)生電離、激發(fā)，破壞生物機(jī)體的正常機(jī)能。隨機(jī)性效應(yīng)：是器官組織中單個細(xì)胞變異引起的軀體效應(yīng)或遺傳效應(yīng)。

確定性效應(yīng)：器官、組織中細(xì)胞集體死亡的結(jié)果并且由此導(dǎo)致器官、組織出現(xiàn)明顯的功能障礙，出現(xiàn)臨床可見的病理狀態(tài)。變異細(xì)胞有可能演變?yōu)橐粋€癌。如果發(fā)生變異的是生殖細(xì)胞，則受照者后裔可能出現(xiàn)嚴(yán)重的遺傳疾患。第五十六頁，共七十四頁，2022年，8月28日二、人類受到的輻射照射和水平人類受到照射的輻射源有兩類，即天然輻射源和人工輻射源。在地球上生命體的形成和人類誕生及生活的整個歷史的各個階段中，每時每刻都受到宇宙射線和地球環(huán)境中原始存在的放射性物質(zhì)發(fā)射出射線的照射，這種天然放射性是客觀存在，通常稱之為天然本底照射。天然本底照射是迄今人類受到電離輻射照射的最主要來源。近半個世紀(jì)以來，由于醫(yī)療照射及核能核技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用，以及核動力生產(chǎn)、核試驗等，產(chǎn)生了不少新的放射性物質(zhì)和輻射照射。這類輻射照射稱之為人工輻射源照射。第五十七頁，共七十四頁，2022年，8月28日

正常本底地區(qū)天然輻射源

致人體的年有效劑量輻射來源年有效劑量,mSv宇宙射線0.38宇生核素0.01陸地外照射0.48陸地放射性核素內(nèi)照射(不包括氡)0.29氡及其子體1.25總計2.4第五十八頁，共七十四頁，2022年，8月28日日常生活中可能遇到的輻射類型劑量水平(mSv)看電視每天2小時<0.01mSv/a夜光表0.02mSv/a乘飛機(jī)2000km0.005mSv/h眼鏡（局部）0.01～0.04mSv/a家用天然氣（局部）0.06～0.09mSv/a假牙（局部）1μSv/a吸煙每天20支（“釙彈”210Po）0.5～1mSv/a診斷X射線人均年有效劑量0.3CT人均單次有效劑量8.6使用火力發(fā)電廠帶來的照射0.005核電站附近人均年有效劑量0.001-0.02核設(shè)施附近人均年有效劑量0.001-0.2第五十九頁，共七十四頁，2022年，8月28日3.3.2劑量當(dāng)量限值——輻射防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)吸收劑量D：回顧：吸收劑量率D：劑量當(dāng)量H：法定單位：戈瑞

1戈瑞＝1焦耳/千克法定單位：戈瑞/秒Gy·s-1

（J·Kg-1·s-1）法定單位：西弗1西弗＝1焦耳/千克接受的劑量當(dāng)量越大，對人體的損害也越顯著。劑量當(dāng)量限值：即最大容許劑量當(dāng)量，IAEA根據(jù)射線對人體的損害資料和對動物進(jìn)行實驗的結(jié)果確定的。在“劑量當(dāng)量限值”范圍內(nèi)的劑量，在人的一生中不會引起人體的顯著損傷。工作人員的“年劑量當(dāng)量限值”適用于一年中的外照射所致的劑量當(dāng)量與這一年攝入的放射性核素所致的內(nèi)照射劑量當(dāng)量的總和。第六十頁，共七十四頁，2022年，8月28日職業(yè)照射劑量當(dāng)量限值

[GB18871-2002]類別劑量當(dāng)量限值全身連續(xù)5年的年平均有效劑量20mSv任何一年中的有效劑量50mSv眼晶體的年當(dāng)量劑量150mSv四肢(手和足)或皮膚的年當(dāng)量劑量500mSv第六十一頁，共七十四頁，2022年，8月28日有效劑量限值和當(dāng)量劑量限值電離輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)-GB18871-2002坑道或礦井中，氡的最大允許濃度為3.7Bq/L。

當(dāng)量劑量—組織或器官的當(dāng)量劑量是此組織或器官的平均吸收劑量[器官劑量DT]與輻射權(quán)重因子的乘積。

有效劑量—當(dāng)所考慮的效應(yīng)是隨機(jī)效應(yīng)時，在全身受到不均勻照射的情況下，人體所有組織或器官的加權(quán)后的當(dāng)量劑量之和。第六十二頁，共七十四頁，2022年，8月28日3.3.3防護(hù)基本原則和防護(hù)措施輻射對人體的照射方式有外照射和內(nèi)照射兩種。外照射是體外輻射源對人體造成的照射，而內(nèi)照射是指進(jìn)入體內(nèi)的放射性核素對人體造成的照射。外照射主要由X、γ射線、中子束、高能帶電粒子束和β射線引起的；內(nèi)照射則主要因人們通過吸入、食入、完好皮膚或皮膚傷口吸收了放射性核素造成的。針對這兩種照射方式，有兩種完全不同的防護(hù)方法。第六十三頁，共七十四頁，2022年，8月28日一、外照射防護(hù)1、外照射防護(hù)基本原則：盡量減少或避免射線從外部對人體的照射，使之所受照射不超過國家規(guī)定的劑量限值。劑量限值為內(nèi)外照射之和，但不包括天然本底照射和醫(yī)療照射劑量限值第六十四頁，共七十四頁，2022年，8月28日（1）時間防護(hù)

累積劑量與受照時間成正比措施：充分準(zhǔn)備，減少受照時間（2）距離防護(hù)

劑量率與距離的平方成反比（點源）措施：遠(yuǎn)距離操作；任何源不能直接用手操作；注意β射線防護(hù)。2、外照射防護(hù)的基本方法（三要素）：（3）屏蔽防護(hù)措施：設(shè)置屏蔽體；屏蔽材料和厚度的選擇（根據(jù)輻射源的類型、射線能量、活度，考慮各種輻射與物質(zhì)的相互作用的差別）第六十五頁，共七十四頁，2022年，8月28日屏蔽材料選擇的一般原則屏蔽方式

固定式：防護(hù)墻（迷路）、防護(hù)門、觀察窗

移動式：包裝容器、手套箱、防護(hù)屏、鉛磚、鉛圍裙、眼鏡等第六十六頁，共七十四頁，2022年，8月28日放射性物質(zhì)進(jìn)入體內(nèi)的途徑經(jīng)口，消化道的攝入（ingestion）經(jīng)呼吸道的吸入（inhalation）經(jīng)皮膚，傷口的進(jìn)入（injection）需注意以下幾點：①工作地點空氣中放射性物質(zhì)的濃度不能超過最大容許濃度；②工作時要穿工作服并戴口罩；③在坑道、礦井和實驗室中嚴(yán)禁吸煙，吃東西和飲水；④從事放射性物質(zhì)的操作要小心，防止放射性物質(zhì)潑、濺、撒；⑤注意安全生產(chǎn)，防止損傷。二、內(nèi)照射防護(hù)內(nèi)照射防護(hù)與外照射防護(hù)方法完全不同，最根本的防護(hù)方法是盡量減少放射性物質(zhì)進(jìn)入體內(nèi)的機(jī)會。第六十七頁，共七十四頁，2022年，8月28日本章結(jié)束

謝謝！第六十八頁，共七十四頁，2022年，8月28日思考題：

1、名稱解釋：電離輻射、放射性活度、標(biāo)準(zhǔn)源、劑量當(dāng)量限值；粒子注量、粒子注量率；能注量、能注量率；照射量、照射量率；吸收劑量、吸收劑量率、劑量當(dāng)量。說明這四組輻射物理量的適用范圍，以及吸收劑量與照射量的關(guān)系。

2、簡要說明放射性物質(zhì)的常用重量單位及其適用對象，常用的活度單位及其適用對象