輻射劑量學(xué)作業(yè)課后習(xí)題參考答案

第一章N、R、φ、ψrβE表達(dá)式。解：N、R、φ、ψ和r均存在著按粒子能量分布，如果用Q代表這些輻射量，用E代表粒子能量(不包括靜止能)，則Q(E)Q0—EQ是Q的微分分布，它是能量在EQPE Pψ= EPddEE E E ER= N=

EPdtddEd r= EPdEE t E E E pdtddEdE t EtγE和粒子運(yùn)動方向之間是否存在著函數(shù)關(guān)系，存在函數(shù)關(guān)系者在表中相應(yīng)位置處劃“”，不存在則劃“”號。解：如下表所示NRΦΦEΦ(E)ΨΨEΨ(E)φφEψEψEPPEP(E)rrEt××××××××√√√√√√√×√r√√√√√√√√√√√√√√√√√E×××√√×√√×√√√×√√√√Ω××××××××××××√√√×√60C03.7×107Bq1.17Mev1.13Mevγ。1m10mγ10min照射的γ光子注量和能量注量。解：先求在離點(diǎn)源1m處γ光子注量和能量注量率A100% 3.7107100% 5.892106m2.s11 2 A(E 1 2

43.1412)100%13.7107

2(1.171.6021013100%1.331.6021013100%)43.141.1081020在離點(diǎn)源10m處γ光子注量和能量注量率A100% 307107100% 5.892104m2.s12 2 102 A 12

E)100%2223.71071.331.6021013100%)41021.1081018由于60c

半衰期比較長，可以忽視為10min內(nèi)無衰減o則：在離點(diǎn)源1m處持續(xù)10min照射的γ光子注量和能量注量t5.8921066005.532108m22t1.10810186007.001022J.m22Φ0，設(shè)電子束無衰減的穿過散射箔后沿與入射成600角的方向射出。在散射箔前后用平行板探測器和球形探測器測定注量，用平面探測器測定平面注量，如圖所示。試根據(jù)定義1.4（1.）和1.43）60 60 0（圖1.39散射箔前后注量示意圖）

dIdN

( )dQdv

p f da平行板探測器在散射箔前dNdaF.'S

dN Idacos600 dNda平面探測器在散射箔前：p

(p

)dNda(

)dN 1

I( )dN da cos60

da帶電粒子與物質(zhì)相互作用的類型有哪幾種？可以用哪些參數(shù)對它們進(jìn)行定量描述？碰撞阻止本領(lǐng)與哪些因素有關(guān)？解：碰撞阻止本領(lǐng)與帶電粒子的能量有關(guān)，能量增加，碰撞阻止本領(lǐng)降低，并且有隨著吸收介質(zhì)原子序數(shù)的增加而降低的趨勢，此外還與介質(zhì)本身有關(guān)，在不同介質(zhì)中，同種能量的同種粒子碰撞阻止本領(lǐng)也不相同。50Mev4He12C20Ne止本領(lǐng)。已知：50Mev質(zhì)子在水中的S/12.7Mev.cm2g1。1.8、1.91.121.18γ0EZ的變化規(guī)律加以說明。10Mev電子在H和O中的質(zhì)量輻射組織本領(lǐng)分別為8.8091020.1932Mev.cm2.g1試10Mev解：(S/

r

(s/efi

r

2(s/18

r.

1618

(S/

r.o1 8.809102 0.1939 91 0.181521cm2.g1b由圖1.8和圖1.12查出電子在P中的臨界能量E ,并與（1.79）式的計(jì)算值進(jìn)行比較。bOw值有何影響？答：當(dāng)氣體中含有雜質(zhì)時(shí)，入射粒子碰撞作用可能使中性受激原子或分子轉(zhuǎn)變?yōu)殡x子對，使粒子對常數(shù)增加，說明康普頓效應(yīng)的總截面、散射截面和能量轉(zhuǎn)移截面之間的區(qū)別和聯(lián)系。試給出康普頓效應(yīng)在鉛與鋁中的電子截面、原子截面和質(zhì)量衰減系數(shù)之比/e be

和AI

p/ba

和（/)AI

/) 。AIθ=00、900、1800E。1Mev10cm生成和瑞利散射的份額。中子與組織之間有哪些重要的相互作用類型？與聯(lián)系。第二章談?wù)勀銓D(zhuǎn)移能，比釋動能和組織中某點(diǎn)的空氣比釋動能的理解。解：轉(zhuǎn)移能：指在全體體積V內(nèi)由不帶電粒子釋放出來的所有帶電的電離粒子初始動能之和。dthdm內(nèi)釋放出來的所有帶電粒子的初始動能之和的期望值。組織中某點(diǎn)空氣比釋動能：對于某感興趣的點(diǎn)處單位質(zhì)量介質(zhì)中轉(zhuǎn)移給帶電粒子能量期望值。試給出輻射比釋動能K 與不帶電粒子能量注量 之間的關(guān)系式。r uKC

與不帶電粒子注量率譜分布

E

之間的關(guān)系。試舉例說明隨機(jī)量和非隨機(jī)量的區(qū)別。60CO1.5107Bq。求離點(diǎn)源1m解：.照射量率：XA (x)/r.

1.51072.5031018/123.75451011.s1.K.

/r

1.51078.671017/121.30051017Gy.s1..

. K tr

)i

1.31090.002820.0025i (mtr

/)m1.4664109Gy.s11.5Mev的中子束的注量為2.5106cm2能。解：KE(Utr

/)2.51080.2731080.6825(rad)注：查輻射防護(hù)書附表3 (k0.273108)dQdm內(nèi)產(chǎn)生的電離電荷有何區(qū)別？“水介質(zhì)中某點(diǎn)的照射量”的含義是什么？X試給出照射量率X

與光子注量率的譜分布hv

之間的關(guān)系式。試根據(jù)（2.27）X/和X/隨光子能量變化的曲線。E=10Mev1MevVVV，正電子發(fā)生飛行中湮沒，V逸出。求上述過程的轉(zhuǎn)移動能解：如圖所示

、碰撞轉(zhuǎn)移能tr

和授與能 。trrreeerr轉(zhuǎn)移能：tr

u.in

En.ru.out

Q1010.5111.02223.989(mev)碰撞轉(zhuǎn)移能：

E( E

3.989 2 tr tr 2 41.96975(mev)Ein

Qout10(

EeEE2mc2)2m2r 2 2 o o10(4.50.5170.9505mev

3.9892

40.511)積過程？試說明輻射平衡狀態(tài)與吸收劑量計(jì)算的關(guān)系。2.9abX圍不同。2.11R的某一深度處達(dá)到最大值？水介質(zhì)受137Cs

窄束（其寬度滿足束軸上電子平衡的要求）照射。利用表2.4和表2.5計(jì)算束軸上達(dá)到電子平衡的某點(diǎn)的吸收劑量。已知：a:該點(diǎn)的照射量X=1R.b:X1c:該點(diǎn)的空氣碰撞比釋動能Kc,a1mGy。如果改為137Cs

寬射束，再利用表 2.4 和表2.5 的數(shù)據(jù)時(shí)需要考慮哪些因素？（提示：f和k

與光子的能量有關(guān)）s解：a：該點(diǎn)的照射量 X=1R.D fm

x37.5137.5radBX1D fm

x37.5110337.5103GyCKcaD fm

Kc,a1.1111031.11103

第三章LETLET分布？t(x)為幾率密度？為什么？yLET的聯(lián)系和區(qū)別？f1(z)f(z，D)的因素各有哪些？、線能yz率平均值和劑量平均值的定義，并說明它們之間的定量關(guān)系。L試根據(jù)LF

1F(L)dL0L的定義式證明 1F(L)dL，并對L

和給出類似的表達(dá)式。F 0 F Fz即和、n、和(0)的定義說明這幾個(gè)量之間的關(guān)系。zF

1(z)f(z,D)vV0

P(v)

(z)中哪些因子與吸收劑v量的大小有關(guān)？高、中、低劑量是如何劃分的？γ致死？mn次即細(xì)胞致死。試給出細(xì)胞存活分?jǐn)?shù)的表達(dá)式。γα3.5、5.1H。第四章60COγ0.100cm3，空氣密度為0.0011965g.cm3，在γ射線照射下產(chǎn)生的電離電荷為9.001010C收劑量 ，石墨壁中的吸收劑量D和水中的吸收劑量D 。D c W解： 1 w 1Dmg

( )g.Q e g

33.85910100.255Gy0.10.0011965D Dc

/

m.g

D1.0040.2550.256Gy.(.(Dw

/)w

/(en

/).Dc

0.89890.9986

0.2560.23Gy60COγw室的輸出電荷Q

。已知?dú)錃庵械? )值是空氣中的1.074倍。H e解：用同種質(zhì)量的氫氣置換后，其腔室電離的D不變，即：1w 1 1w D D 得到 ( ) ( )

由題意知：g H mg

e g ww

m e H gm mg

(w)e

1.704( )e g

代入可得：Q QH

/1.07491010/1.0748.381010c將題一的空腔電離室放在受 60COγ射束照射的聚乙烯中測量。設(shè)電離室的電離電荷仍為9.001010c，試求聚乙烯中的吸收劑量。解(m /e)/(m /)D 0.8740/0.99860.256en en c c0.224Gy對于測量中子在軟組織中產(chǎn)生的吸收劑量的空腔電離室結(jié)構(gòu)有哪些特殊的要求？答：在中子測量中的組織等效材料，對元素組成的一致性要求較高，軟組織主要由氫、碳、氧和氮等元素組成，氫對快中子有較大的碰撞截面，與氫碰撞產(chǎn)生的反沖質(zhì)子是快中子在軟組織中損失能量的主要方式，氮與慢中子能產(chǎn)生較大的局部組織能量。用空腔電離室測量時(shí)，組織等效的空腔電離室本身就相當(dāng)于一塊軟組織材料，電離室要做的很輕，最大限度降低衰減和散射作用，量壁要大于次級帶電粒子的射程，被測量的空腔中的吸收劑量等于自由空間小組織中的比釋動能，如果測量高能量中子，則要附加適當(dāng)厚度的組織等效塑料帽，以保證次級帶電粒子的平衡條件。O一個(gè)空腔電離室充以組織等效氣體在60Cγ標(biāo)準(zhǔn)射束中的刻度因子N 2.451071，Og.c在組織等效材料中受中子照射時(shí)空腔氣體的電離電荷為1.01107C已知光子和中子的w分別為29.3ev31.1ev, 0.963,p 0.98。試求組織中的吸收劑量。t,g u解：D

w g,m

k skm.( k

.cm.n

wgk

ew,g v g nw其中：r t,g kw

(s)ew,g

31.2帶入數(shù)據(jù)可得：Dm.n

29.3

0.9630.981.011077.451072.186Gy簡述外推電離室、自由空氣電離室和高壓電離室的工作原理和用途。答：外推電離室：一個(gè)空腔體積可以改變的平行板空腔電離室，用于測量電子束、βx的空間和分布，還可以用來測量兩種介質(zhì)交界面附近吸收劑量的分布。自由空氣電離室：是幾千電子伏到250kev空氣中釋放的電子完全被阻止在空氣中時(shí)產(chǎn)生的全部電離電荷。γ持必要的靈敏度，提高了電離室空氣壓力。試舉例說明腔室理論適用于正比計(jì)數(shù)器的根據(jù)。G-Mγ度，并說明在中子——γγ射線產(chǎn)生的吸收劑量的方法。解：不含氫的電離室測量中子不靈敏正比計(jì)數(shù)器測量中子也不靈敏G-M計(jì)數(shù)器測量中子靈敏T

kDT

hT

rD

分別為中子，γ光子的劑量，r kD hD r uu u n T rk khh分別為中子，光子靈敏度，r

,r分別為探測器響應(yīng)。T,v T vhr h

T ukr kr出D v

T n

Tu nTn hku T

h kT

r hk hkn T T nf(y)的表達(dá)式（4.83）f(z)、dy)和d(z)1第五章量裝置？為什么？何謂熱損和熱散失？如何實(shí)現(xiàn)絕熱測量、等溫測量和熱散失補(bǔ)償測量？25g10Ω0.3A5s時(shí)芯體溫度上升0.2℃。設(shè)在均勻輻射場中照射5s時(shí)芯體溫度上升值為0.1QI2RTct.m解： D c m

0.1 1

0.2

I2RTD (0.3)2105/2510390Gyc 2說明吸收劑量基準(zhǔn)值向水中一點(diǎn)傳遞的過程。解：Din

N.Rir iwD DN

I(

w.i

P

N.Rir i.w

I(

w.i

Pw.i

(1)又N D /Rir ir

D/[Rr

I(

r

Pr.iI

](2)代入可得：DW

( )w.iDr I

R Piw w.iR p()

r.i

ir r,i（x

AD之間的關(guān)系。D解：(x)G(x)DDA(x)lG(x)D為什么弗里克劑量計(jì)可以用作吸收劑量測量的參考方法？解：因?yàn)橥ㄟ^測量由輻射與物質(zhì)相互作用后，在物質(zhì)中引起的化學(xué)變化中產(chǎn)生的化學(xué)變化產(chǎn)物或化學(xué)過程，對化學(xué)產(chǎn)物可進(jìn)行劑量測量來確定吸收劑量（直接測量組織等效比）X圍。第六章有哪些類型的固體劑量計(jì)？簡述各種固體劑量計(jì)的工作原理。TL磷光體的a1109S0.85ev。求時(shí)的發(fā)光峰溫度。ME Me解：由 ekT m2

E/kT Ek0.85Ek0.8518.621051105mTLD的超線性和敏化。解：非熱釋光陷阱被電荷截流子填充的幾率大，在受照過程中較早的出現(xiàn)飽和，逐漸失去了與熱釋光陷阱爭奪電子的能力，致使熱釋靈敏度隨著吸收劑量的增加而上升，出現(xiàn)超線性現(xiàn)象。如果競爭陷阱比熱釋光陷阱深，加熱劑量時(shí)又未將這些大部分被填充的深陷阱排空，則這種熱釋光之能重復(fù)使用時(shí)，將保留其較高的靈敏度，這就是敏化效應(yīng)。TLD解：(1)熱釋光材料(3)測量升溫TLD同？TLD測量中子的劑量當(dāng)量計(jì)，你有哪些設(shè)想？請根據(jù)如下目的選擇劑量計(jì)。(a)測量電子束在高梯度區(qū)間的吸收劑量相對分布。(b)測定另一個(gè)劑量計(jì)的劑量或劑量率測量上限。(c)測量皮膚基底層的吸收劑量。試舉出測量方法相同而輻射作用機(jī)理不同的劑量計(jì)的例子。第七章說明體模在外輻射劑量學(xué)中的作用。解：體模為模擬測量和計(jì)量受外部輻射源照射時(shí)的人和實(shí)驗(yàn)動物或輻射產(chǎn)品中的吸收計(jì)量分布提供一個(gè)可靠的對象。試對 射線和20Mev電子束給出石墨的水等效厚度標(biāo)度因子。解：對于137Cs射線 2 m u2

5.8763.506 cC mcET c

/m

c/ .e e

6.9366.119.cc 對于20Mev的電子束 S S

c1.797 cC SE

tot

/S tot,

tot,c/c

tot,

2.046c試說明應(yīng)用空腔電離室測定體模中參考點(diǎn)吸收劑量的過程。體模中吸收劑量的分布曲線與劑量計(jì)的響應(yīng)曲線有什么區(qū)別？試以中子束測量為例加以解：因?yàn)楦鞣N劑量計(jì)的響應(yīng)均有能量依賴性，在射束能譜隨深度而變化的體模中，劑量計(jì)的相對響應(yīng)分布與吸收劑量的相對分布可能不同，當(dāng)中子射入體模后，隨著深度增大，能量越來越低，劑量計(jì)對低能響應(yīng)要弱，故在某深度處的劑量計(jì)響應(yīng)相對小于這點(diǎn)的劑量。試分析低能光子和中子在骨——軟組織交界面處能量沉積的特性。試給出用峰值散射因子和百分深度劑量表示組織空氣比的表達(dá)式。并利用表 7.2 給出OW 1010cm2和SSD80cm60CγOm解：由DzD

.p(z)%fK

b p(z)ez %又

fk

mkc,a,fk

T(Z,Wz

k,

c,a,fz m mmT(Z,WZ

,Q)

c,a,fzmkc,a,fz

.b.p(z).ez%mmm查得：bmT(Z,W

1.036k,Q) c,a,f

p(z)ez%1.036mm

fz

pzez%mmZ kc,a,fz

fz 2m設(shè)入射光子注量的普分布為EkE,kEX圍為0EO，試給出RE的表達(dá)式。上的吸收劑量分布？7.35計(jì)算注量為量分布？說明指數(shù)量應(yīng)用的局限性？H、H、

、和HP

各量的定義點(diǎn)和適用的輻射場，說明在說明情況下這些量之間存在著近似相等的關(guān)系。第八章8.4所示呼吸道各庫室中放射性活度的動力學(xué)方程。8.10所示胃腸道各庫室中放射性活度的動力學(xué)方程。氚化水（H