高等電離輻射防護教程夏益華第三章電離輻射防護領域中常用的量和單位

高等電離輻射防護教程夏益華第三章電離輻射防護領域中常用的量和單位第一頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期二電離輻射防護目標：在不過分限制有益的、產生輻射的實踐的前提下，為人們提供一個適宜的防護標準Toprovideanappropriatestandardofprotectionformanwithoutundulylimitingthebeneficialpracticesgivingrisetoradiationexposure第二頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期二主要內容描述輻射場的量基本的劑量量輔助的劑量量比釋動能照射量第三頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期二描述輻射場的量輻射場：電離輻射存在的空間。由輻射源產生。根據(jù)輻射源不同可分為：輻射場、輻射場、中子輻射場、混合場。常用作描述輻射場特性的物理量：粒子注量、粒子注量率能注量、能注量率第四頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期二粒子注量ICRU定義：輻射場中某一點的注量，是進入以該點為球心，截面積為da的小球體內的粒子數(shù)dN除以da的商，即式中：dN進入小球體的粒子數(shù)。

da小球體截面積，單位m2。粒子注量，單位m-2。第五頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期二粒子注量第六頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期二粒子注量率注量率的時間積分等于注量式中：d

單位時間粒子注量的增量。粒子注量率，單位m-2s-1。

第七頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期二能量注量進入單位截面積的球體內的所有粒子能量之和（不包括靜止能量）式中：dEn粒子能量之和，單位J。

能量注量，單位J/m2。第八頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期二能量注量率式中：d

單位時間能量注量的增量。能量注量率，單位Jm-2s-1。第九頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期二能量注量與粒子注量的關系：對能量為E的粒子第十頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期二基本的劑量量劑量：醫(yī)學專用術語，指藥物治療時需要掌握的用藥量。“劑量”正是作為將物理測量和輻射生物效應聯(lián)系起來的一個物理量而被引入的。

劑量量一般可以探測得出劑量量的本質是用來描述輻射在物質內沉積能量及輻射在物質內所產生效應的量。重要的量：吸收劑量、當量劑量、有效劑量第十一頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期二吸收劑量D授予能能量沉積是一個隨機的過程平均授予能定義：電離輻射授予某一體積元中物質的平均能量除以該體積元中物質的質量的商SI單位：戈瑞，1Gy＝1J/kg；歷史上曾使用過的單位：拉德，1rad＝0.01Gy第十二頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期二吸收劑量1戈瑞（1焦耳/千克）時的能量效應

1）水溫升高（比熱4.2×103J/千克度）

1kg水物質吸收劑量1Gy

水溫度上升1/（4.2×103）=2.4×10-4C°2）轉化為物體的動能

mD=(1/2)mv2

運動速度v=1.4m/s3)轉化為物體的勢能

mD=mgh上升高度h=0.1m劑量——實際上是單位物質吸收電離輻射能大小的一種量度第十三頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期二吸收劑量率定義：某一時間間隔內吸收劑量的增量除以該時間間隔的商。注意：吸收劑量是指每單位質量受照物質吸收的輻射能量適用于任何類型、任何能量的電離輻射，且適用于任何受照物質。第十四頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期二當量劑量HT輻射引起的某一生物效應的發(fā)生率，不僅與物質的吸收劑量有關，而且與輻射的種類和能量及照射條件有關；全身照射條件下，當吸收劑量為1mGy時，能量為4.5MeV的快中子誘發(fā)某種生物效應的概率比能量為250keV的X射線誘發(fā)同樣生物效應的概率大10倍；根據(jù)放射生物學資料，根據(jù)外部輻射場的類型或體內沉積的放射性核素發(fā)射的輻射的類型和能量，確定一個輻射權重因子WR；第十五頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期二當量劑量HT器官或組織的當量劑量定義為WR與DT.R的乘積。其中，DT.R:輻射R在器官或組織T中產生的平均吸收劑量WR:輻射R的輻射權重因子HT.R的單位：J/Kg,sievert(Sv，希沃特，與吸收劑量單位戈瑞區(qū)別)1J/kg=1Sv=100rem（雷姆）第十六頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期二當量劑量HT如果輻射場為混合輻射場，如中子和輻射場，內照射的、和輻射場；這時的當量劑量為各輻射的當量劑量之和。當量劑量率SI單位：J/(Kg·s)第十七頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期二輻射權重因子（Radiationweightingfactors）TypeofradiationwR光子，所有能量1電子及介子，所有能量1中子,能量<10keV10keV100keV100keV2MeV2MeV20MeV>20MeV51020105質子，非反沖質子,能量>2MeV5a粒子，裂變碎片，重核20第十八頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期二輻射權重因子（中子）第十九頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期二例題

In1year,aworkerreceivedadoseof0.02Gy,athermalneutron(Ns)doseof0.002Gy,andafastneutrondose(Nf)of0.001Gy.Whatishistotalequivalentdose？(TakewRforfastneutronsas20.)Equivalentdose =DT,RxWREquivalentdose, =0.02x1 =0.02SvEquivalentdose,Ns =0.002x5 =0.01SvEquivalentdose,Nf =0.001x20 =0.02SvTotalequivalentdose =0.05Sv第二十頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期二有效劑量E人體是一個統(tǒng)一的生命體，一個器官受照，影響人的整體，多個器官同時受照，將帶來更大危險；輻射所誘發(fā)的隨機性效應發(fā)生的概率，不僅與當量劑量有關，而且與受照的組織和器官有關；不同的組織或器官在相同的均勻照射條件下，即使受到相同的當量劑量的照射，所誘發(fā)的隨機性效應的發(fā)生率也不盡相同；為使單個器官或組織受照所致的隨機性效應的發(fā)生率與全身均勻照射所致的隨機性效應聯(lián)系起來，分別給各個器官或組織的當量劑量一個權重因子WT；所有組織的權重因子之和為1第二十一頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期二有效劑量人體所有組織的當量劑量的加權值HT:組織或器官的當量劑量（EquivalentdoseintissueororganT）WT:組織權重因子（WeightingfactorfortissueT）第二十二頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期二組織權重因子TissueororganWTGonads（性腺）Bonemarrow（紅骨髓）Colon（結腸）Lung（肺）Stomach（胃）Bladder（膀胱）Breast（乳腺）Liver（肝）Oesohagus（食道）Thyroid（甲狀腺）Skin（皮膚）Bonesurface（骨表面）Remainder（其余組織或器官）0.200.120.120.120.120.050.050.050.050.050.010.010.05第二十三頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期二待積當量劑量HT()放射性核素進入人體后對組織或器官的照射劑量，將隨著放射性核素的衰變和時間的推移而逐步積累；針對單次攝入某種放射性核素對人體所產生的照射，采用待積當量劑量來描述；待積當量劑量是人體在單次攝入放射性物質之后，某一特定組織接受的當量劑量率在時間內的積分。第二十四頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期二待積當量劑量HT():50yearsforadults,Fromintaketo70yearsforchildren

Followinganintaketothebodyofaradioactivematerial,thereisaperiodduringwhichthematerialgivesrisetoequivalentdoseinthetissueofthebodyinvaryingrates.第二十五頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期二單次攝入放射性物質后，產生的待積組織或器官當量劑量乘以相應的組織權重因子WT，然后求和，即為待積有效劑量；待積有效劑量用于評價單次攝入某一活度的放射性核素對組織或器官所造成的危害；待積有效劑量E()積分時間的單位為年第二十六頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期二集體當量劑量ST集體當量劑量用來評價某一人群某指定的組織或器官所受到的總的照射情況；當評價某一輻射事件對特定人群所造成的危害以及進行輻射防護的最優(yōu)化設計時，使用集體當量劑量。第二十七頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期二集體當量劑量第二十八頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期二集體有效劑量用來評價某一人群所受到的輻射照射：集體有效劑量S

第i組人群接受的平均有效劑量第二十九頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期二輻射劑量小結吸收劑量當量劑量有效劑量待積當量劑量待積有效劑量思考：當量劑量與劑量當量的區(qū)別？第三十頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期二劑量當量劑量當量是在組織中某一點的吸收劑量D、反映吸收劑量微觀分布的品質因數(shù)Q、反映吸收劑量不均勻的空間和時間分布等因素的修正系數(shù)N的乘積。式中，品質因數(shù)Q又稱線質系數(shù)，它是在所關心的那一點，水中傳能線密度的函數(shù)。修正系數(shù)N，ICRP指定為1。傳能線密度：一個致電離粒子沿其徑跡的電離密度的一種量度：第三十一頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期二定義：電離輻射授予某一體積元中物質的平均能量除以該體積元中物質的質量的商SI單位：戈瑞，1Gy＝1J/kg；歷史上曾使用過的單位：拉德，1rad＝0.01Gy吸收劑量D第三十二頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期二比釋動能間接電離粒子能量沉積過程：第三十三頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期二比釋動能K定義：間接帶電粒子在體積元內產生的所有帶電粒子的初始動能的和除以物質質量的商。SI單位：戈瑞，Gy第三十四頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期二比釋動能率定義：某一時間間隔內比釋動能的增量除以該時間間隔的商。SI單位：戈瑞/秒，Gy/s第三十五頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期二質量衰減系數(shù)、質能轉移系數(shù)、質能吸收系數(shù)電子、光子、中子在物質內的吸收均近似地遵從上述衰減規(guī)律。用來表示吸收系數(shù)，m=表示質量吸收系數(shù)第三十六頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期二1.質量衰減系數(shù)/

光子在物質中穿行單位距離時，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)；質量衰減系數(shù)/：線衰減系數(shù)：單位：cm-1第三十七頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期二2.質能轉移系數(shù)tr/

線能量轉移系數(shù)tr：

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

穿行過單位質量厚度，射線把能量轉移給電子的份額第三十八頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期二3.質能吸收系數(shù)en/

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

式中：g－次級電子由于韌致輻射而損失的能量的份額第三十九頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期二比釋動能與注量的關系單能：連續(xù)譜：比釋動能因子：用于計算第四十頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期二比釋動能與吸收劑量的關系帶電粒子平衡：每有一個帶電粒子從所考慮體積出來，就有一個相同類型、相同能量的帶電粒子從外面進入，要求一一對應。帶電粒子平衡的條件：離介質邊界有一定距離，dRmax；均勻照射條件；介質均勻條件：介質對次級帶電粒子的阻止本領，對初級輻射的質能吸收系數(shù)不變。總能量平衡譜分布平衡第四十一頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期二比釋動能與吸收劑量的關系帶電粒子平衡：每有一個帶電粒子從所考慮體積出來，就有一個相同類型、相同能量的帶電粒子從外面進入，要求一一對應。帶電粒子平衡不成立：輻射源附近；兩種物質的界面；高能輻射。總能量平衡譜分布平衡第四十二頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期二比釋動能與吸收劑量的關系：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，則D＝K一般在10-3~10-2之間第四十三頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期二