電離輻射領(lǐng)域中常用的量和單位

電離輻射領(lǐng)域中常用的量和單位第一頁，共六十頁，2022年，8月28日2第一節(jié)輻射場的量和單位一、

輻射場類型

二、粒子注量

1．

粒子注量

2．

粒子注量率三、譜分布四、能量注量

1．能量注量

2．能量注量率

3．能量注量與粒子注量的關(guān)系

第二頁，共六十頁，2022年，8月28日3一、輻射場的類型

1、天然本底輻射場2、放射源

3、輻射裝置X射線裝置粒子加速器核反應(yīng)堆第三頁，共六十頁，2022年，8月28日4二、粒子注量

第一節(jié)輻射場的量和單位第四頁，共六十頁，2022年，8月28日51.粒子注量（particlefluence）ICRU定義：輻射場中某一點(diǎn)的注量，是進(jìn)入以該點(diǎn)為球心，截面積為da的小球體內(nèi)的粒子數(shù)dN除以da的商，即式中：dN進(jìn)入小球體的粒子數(shù)。

da小球體截面積，單位m2。粒子注量，單位m-2。粒子沒有方向性。第一節(jié)輻射場的量和單位第五頁，共六十頁，2022年，8月28日62.粒子注量率（particlefluencerate）式中：d

單位時(shí)間粒子注量的增量。粒子注量率，單位m-2s-1。

第一節(jié)輻射場的量和單位第六頁，共六十頁，2022年，8月28日7三、譜分布粒子注量：能量注量：第一節(jié)輻射場的量和單位第七頁，共六十頁，2022年，8月28日積分分布：

積分分布表示能量在０－Ｅ之間粒子組成的那部分粒子注量第八頁，共六十頁，2022年，8月28日微分分布是積分分布對能量Ｅ的導(dǎo)數(shù)第九頁，共六十頁，2022年，8月28日

積分分布與粒子注量有相同的單位：ｍ－２

粒子注量的微分分布的單位是ｍ－２ｊ－１．

輻射場的粒子注量可以表示為粒子注量的微分分布在０－Ｅｍａｘ范圍內(nèi)對所有粒子積分第十頁，共六十頁，2022年，8月28日11四、能量注量1.能量注量（energyfluence)

進(jìn)入單位截面積的球體內(nèi)的所有粒子能量之和（不包括靜止能量）式中：dEf1粒子能量之和，單位J。

能量注量，單位J/m2。

第一節(jié)輻射場的量和單位第十一頁，共六十頁，2022年，8月28日122.能量注量率（energyfluencerate）式中：d

單位時(shí)間能量注量的增量。能量注量率，單位Jm-2s-1。第一節(jié)輻射場的量和單位第十二頁，共六十頁，2022年，8月28日133.能量注量與粒子注量的關(guān)系：第一節(jié)輻射場的量和單位第十三頁，共六十頁，2022年，8月28日14第二節(jié)相互作用系數(shù)一、質(zhì)量衰減系數(shù)、質(zhì)能轉(zhuǎn)移系數(shù)及質(zhì)能吸收系數(shù)（一）、X、γ射線與物質(zhì)的相互作用的主要過程和其他過程

（二)質(zhì)量衰減系數(shù)、質(zhì)能轉(zhuǎn)移系數(shù)及質(zhì)能吸收系數(shù)第十四頁，共六十頁，2022年，8月28日15一、概述第二節(jié)X、γ射線與物質(zhì)的相互作用第十五頁，共六十頁，2022年，8月28日16第二節(jié)X、γ射線與物質(zhì)的相互作用第十六頁，共六十頁，2022年，8月28日17(一）、X、γ射線與物質(zhì)的相互作用的主要過程和其他過程1.光電效應(yīng)光電子動(dòng)能：Ee＝h－Bi（i＝K，L，M…）第二節(jié)X、γ射線與物質(zhì)的相互作用第十七頁，共六十頁，2022年，8月28日18原子的光電效應(yīng)截面：單位：cm2式中：K－常數(shù)

Z－物質(zhì)的原子序數(shù) 光電效應(yīng)的幾率與原子序數(shù)Z4成正比；光電效應(yīng)的幾率與光子能量h3成反比；低能光子與高原子序數(shù)物質(zhì)作用，光電效應(yīng)占優(yōu)勢；光電效應(yīng)主要發(fā)生在K層及L層電子。第I階段：第二節(jié)X、γ射線與物質(zhì)的相互作用（每個(gè)原子）第十八頁，共六十頁，2022年，8月28日192.康普頓效應(yīng)第二節(jié)X、γ射線與物質(zhì)的相互作用第十九頁，共六十頁，2022年，8月28日20第二節(jié)X、γ射線與物質(zhì)的相互作用第二十頁，共六十頁，2022年，8月28日21第二節(jié)X、γ射線與物質(zhì)的相互作用第二十一頁，共六十頁，2022年，8月28日223.電子對效應(yīng)原子核場：能量大于1.02MeV，發(fā)生幾率大；電子場：能量大于2.04MeV，發(fā)生幾率很小。第二節(jié)X、γ射線與物質(zhì)的相互作用第二十二頁，共六十頁，2022年，8月28日23X、γ射線與物質(zhì)的相互作用的其他過程1.相干散射光子作為電磁波具有波粒二象性；干涉現(xiàn)象的條件：相干光源勞厄（Laue）發(fā)現(xiàn)X射線的相干散射現(xiàn)象，在0.0005~0.2MeV，相干散射主要是瑞利散射。瑞利散射（Rayleigh），與束縛得很牢固的電子的彈性散射，束縛電子吸收光子躍遷，隨后又發(fā)出一個(gè)能量相同的散射光子。第二節(jié)X、γ射線與物質(zhì)的相互作用截面與Z2成正比，并隨能量增大而急劇減??；低能時(shí)不可忽略，小角度散射。第二十三頁，共六十頁，2022年，8月28日242.光核反應(yīng)光核反應(yīng)：光子與原子核發(fā)生反應(yīng)，有閾能。常見的光核反應(yīng)：（γ，n）、（γ，p）、（γ，2n）及（γ，pn）等典型的光核反應(yīng)閾能（MeV）第二節(jié)X、γ射線與物質(zhì)的相互作用第二十四頁，共六十頁，2022年，8月28日25四、質(zhì)量衰減系數(shù)、質(zhì)能轉(zhuǎn)移系數(shù)

及質(zhì)能吸收系數(shù)1.質(zhì)量衰減系數(shù)/

光子在物質(zhì)中穿行單位距離時(shí)，平均發(fā)生總的相互作用的幾率。式中：－線衰減系數(shù)，cm-1；－光電線衰減系數(shù)；e－總康普頓線衰減系數(shù)；coh

－相干散射線衰減系數(shù)；－電子對線衰減系數(shù)；質(zhì)量衰減系數(shù)/：線衰減系數(shù)：第二節(jié)X、γ射線與物質(zhì)的相互作用單位：cm-1第二十五頁，共六十頁，2022年，8月28日262.質(zhì)能轉(zhuǎn)移系數(shù)tr/

線能量轉(zhuǎn)移系數(shù)tr：

穿行單位距離，光子轉(zhuǎn)移為帶電粒子的動(dòng)能占總能量的份額。質(zhì)能轉(zhuǎn)移系數(shù)tr/：

第三節(jié)X、γ射線與物質(zhì)的相互作用穿行過單位質(zhì)量厚度，射線把能量轉(zhuǎn)移給電子的份額第二十六頁，共六十頁，2022年，8月28日273.質(zhì)能吸收系數(shù)en/

光子轉(zhuǎn)移給帶電粒子的能量有一部分會(huì)由于韌致輻射損失掉。質(zhì)能吸收系數(shù)en/：

式中：g－次級(jí)電子由于韌致輻射而損失的能量的份額第三節(jié)X、γ射線與物質(zhì)的相互作用第二十七頁，共六十頁，2022年，8月28日28二、帶電粒子與物質(zhì)的相互作用一、帶電粒子的種類和物理性質(zhì)二、帶電粒子與物質(zhì)相互作用的主要過程三、帶電粒子在物質(zhì)中的射程四、比電離第二十八頁，共六十頁，2022年，8月28日29一、帶電粒子的種類和物理性質(zhì)

帶電粒子種類：帶電粒子電子：核外電子β射線：原子核發(fā)出的高速電子質(zhì)子α粒子第二節(jié)帶電粒子與物質(zhì)的相互作用第二十九頁，共六十頁，2022年，8月28日30二、帶電粒子與物質(zhì)相互作用的主要過程主要過程電離和激發(fā)韌致輻射核反應(yīng)化學(xué)變化

第二節(jié)帶電粒子與物質(zhì)的相互作用第三十頁，共六十頁，2022年，8月28日311.電離、激發(fā)和碰撞阻止本領(lǐng)帶電粒子軌道電子庫侖相互作用電離激發(fā)第二節(jié)帶電粒子與物質(zhì)的相互作用第三十一頁，共六十頁，2022年，8月28日32碰撞阻止本領(lǐng)線碰撞阻止本領(lǐng)：帶電粒子在介質(zhì)中每單位路徑長度上電離損失的平均能量。

質(zhì)量碰撞阻止本領(lǐng)：線碰撞阻止本領(lǐng)除以密度，消除密度的影響。第二節(jié)帶電粒子與物質(zhì)的相互作用第三十二頁，共六十頁，2022年，8月28日33分析：（1）電離損失與重帶電粒子的電荷z2成正比；

庫侖作用力（2）電離損失與重帶電粒子的能量(速度)成反比；

作用時(shí)間（3）電離損失與物質(zhì)的電子密度成正比；作用概率第二節(jié)帶電粒子與物質(zhì)的相互作用第三十三頁，共六十頁，2022年，8月28日342.韌致輻射和輻射阻止本領(lǐng)韌致輻射：帶電粒子在原子核庫侖場中被減速或加速，其部分或全部動(dòng)能，轉(zhuǎn)變?yōu)檫B續(xù)譜的電磁輻射。其能量損失稱為輻射損失。第二節(jié)帶電粒子與物質(zhì)的相互作用第三十四頁，共六十頁，2022年，8月28日35第二節(jié)帶電粒子與物質(zhì)的相互作用第三十五頁，共六十頁，2022年，8月28日363.總質(zhì)量阻止本領(lǐng)（1）E<10MeV，主要是電離損失和輻射損失：（2）重帶電粒子，輻射損失可以忽略第二節(jié)帶電粒子與物質(zhì)的相互作用第三十六頁，共六十頁，2022年，8月28日37（3）電子的電離損失與輻射損失比例式中：Z－物質(zhì)原子序數(shù)；

E－電子能量第二節(jié)帶電粒子與物質(zhì)的相互作用第三十七頁，共六十頁，2022年，8月28日38第三節(jié)輻射劑量學(xué)中使用的量和單位一、吸收劑量

二、比釋動(dòng)能三、照射量四、吸收劑量、比釋動(dòng)能和照射量的區(qū)別第三十八頁，共六十頁，2022年，8月28日39一、

吸收劑量1．

授予能2．

吸收劑量3．

吸收劑量率第三節(jié)輻射劑量學(xué)中使用的量和單位第三十九頁，共六十頁，2022年，8月28日40劑量：醫(yī)學(xué)專用術(shù)語，指藥物治療時(shí)需要掌握的用藥量?！皠┝空亲鳛閷⑽锢頊y量和輻射生物效應(yīng)聯(lián)系起來的一 個(gè)物理量而被引入的。

能量沉積是一個(gè)隨機(jī)的過程單位：J平均授予能：1.授予能第三節(jié)輻射劑量學(xué)中使用的量和單位第四十頁，共六十頁，2022年，8月28日412.吸收劑量（absorbeddose）電離輻射授予某一體積元中物質(zhì)的平均能量除以該體積元中物質(zhì)的質(zhì)量的商定義：SI單位：戈瑞，1Gy＝1J/kg；歷史上曾使用過的單位：拉德，1rad＝0.01Gy第三節(jié)輻射劑量學(xué)中使用的量和單位針對“點(diǎn)”的概念；對所有射線適用；適用于所有介質(zhì)。第四十一頁，共六十頁，2022年，8月28日423.吸收劑量率SI單位：戈瑞/秒，Gy/s某一時(shí)間間隔內(nèi)吸收劑量的增量除以該時(shí)間間隔的商。第三節(jié)輻射劑量學(xué)中使用的量和單位

定義：第四十二頁，共六十頁，2022年，8月28日43二、比釋動(dòng)能間接電離粒子的能量沉積過程：間接帶電粒子帶電粒子帶電粒子物質(zhì)（比釋動(dòng)能）（吸收劑量）1.簡介第三節(jié)輻射劑量學(xué)中使用的量和單位第四十三頁，共六十頁，2022年，8月28日442.比釋動(dòng)能（Kerma，kineticenergyreleased

inmaterial）定義：間接帶電粒子在體積元內(nèi)產(chǎn)生的所有帶電粒子的初始動(dòng)能的和除以物質(zhì)質(zhì)量的商。SI單位：戈瑞，Gy第五節(jié)輻射劑量學(xué)中使用的量和單位第四十四頁，共六十頁，2022年，8月28日453.比釋動(dòng)能率定義：某一時(shí)間間隔內(nèi)比釋動(dòng)能的增量除以該時(shí)間間隔的商。SI單位：戈瑞/秒，Gy/s第三節(jié)輻射劑量學(xué)中使用的量和單位第四十五頁，共六十頁，2022年，8月28日464.比釋動(dòng)能與注量的關(guān)系單能：連續(xù)譜：比釋動(dòng)能因子：用于計(jì)算第三節(jié)輻射劑量學(xué)中使用的量和單位第四十六頁，共六十頁，2022年，8月28日475.比釋動(dòng)能與吸收劑量的關(guān)系帶電粒子平衡：第三節(jié)輻射劑量學(xué)中使用的量和單位總能量平衡譜分布平衡每有一個(gè)帶電粒子從所考慮體積出來，就有一個(gè)相同類型、相同能量的帶電粒子從外面進(jìn)入，要求一一對應(yīng)。第四十七頁，共六十頁，2022年，8月28日48帶電粒子平衡的條件：（1）離介質(zhì)邊界有一定距離，dRmax；（2）均勻照射條件；（3）介質(zhì)均勻條件：介質(zhì)對次級(jí)帶電粒子的阻止本領(lǐng)，對初級(jí)輻射的質(zhì)能吸收系數(shù)不變。帶電粒子平衡不成立：（1）輻射源附近；（2）兩種物質(zhì)的界面；（3）高能輻射。第三節(jié)輻射劑量學(xué)中使用的量和單位第四十八頁，共六十頁，2022年，8月28日49比釋動(dòng)能與吸收劑量的關(guān)系：條件：帶電粒子平衡其中：對低能帶電粒子，韌致輻射可以忽略時(shí)，則D＝K第三節(jié)輻射劑量學(xué)中使用的量和單位一般在10-3~10-2之間第四十九頁，共六十頁，2022年，8月28日50比釋動(dòng)能與吸收劑量在物質(zhì)中的變化：第三節(jié)輻射劑量學(xué)中使用的量和單位第五十頁，共六十頁，2022年，8月28日516.比釋動(dòng)能和吸收劑量概念的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)對生物組織中吸收劑量的間接測量目的：γ射線：中子：注意譜的問題，此外還需要進(jìn)行組織厚度的劑量修正第五節(jié)輻射劑量學(xué)中使用的量和單位第五十一頁，共六十頁，2022年，8月28日52三.照射量1.照射量定義：X、γ射線，在空氣中，單位體積元內(nèi)產(chǎn)生的全部電子均被阻留在空氣中時(shí)，形成的總電荷除以該體積元空氣質(zhì)量。式中：dQ－在一個(gè)體積元的空氣中，產(chǎn)生的一種符號(hào)的離子總電荷的絕對值；dm－體積元內(nèi)空氣的質(zhì)量。第五節(jié)輻射劑量學(xué)中使用的量和單位照射量SI單位：C/kg庫倫/千克第五十二頁，共六十頁，2022年，8月28日53另一個(gè)定義式X、γ射線；空氣，有些文獻(xiàn)提到介質(zhì)的照射量時(shí)，是指在介質(zhì)中放置少量空氣后測得的照射量值。不包括次級(jí)電子韌致輻射被吸收后產(chǎn)生的電離（>3MeV時(shí)，才予以考慮）特點(diǎn)：第五十三頁，共六十頁，2022年，8月28日54照射量單位（歷史上使用的單位）

倫琴：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)