常用的辐射量和测量

第二章常用的辐射量和测量国际上选择和定义辐射量及单位的权威组织是“国际辐射单位和测量委员会”(Internationalcommissiononradiologicalunitsandmeasurements,ICRU)和“国际放射防护委员会”—（ICRP）。临床放射学放射卫生学辐射防护学第二章常用的辐射量和测量§1.描述电离辐射的常用辐射量和单位1.描述辐射源的量:放射性活度A(核)2.描述辐射场的量:粒子注量Φ(粒子辐射)照射量X比释动能K(电磁辐射)3.描述辐射被吸收的量:吸收剂量D(任何辐射)4.描述辐射对人体危害作用:当量剂量H(防护专用)5.描述辐射与物质相互作用的量:吸收系数μ质量吸收系数μm线传能系数μtr有效剂量E(防护专用)第二章常用的辐射量和测量§1.描述电离辐射的常用辐射量和单位1.放射性活度A某放射源中处于特定状态的放射性核素在单位时间内发生自发衰变的期望值dtdNA(S-1)(Bq)(Ci)物理单位放射学单位SI常用单位Bq107.3Ci110P•dah1h2h3h4h52.(1)粒子注量Φ定义:进入具有单位截面积小球的粒子数.dadN(m-2)实际辐射场中.每个粒子具有不同的能量,即Emax~0各种可能值,粒子注量计算公式为:dEEEEmax0粒子注量率:dtd(m-2s-1)2.(2)照射量X是直接量度X或γ光子对空气电离能力的量，可间接反映X射线或γ射线辐射场的强弱，是测量辐射场的一种物理量。定义:X或γ光子在单位质量的空气中，与原子相互作用释放出来的次级电子完全被空气阻止时,（意味着无剩余能量）,（在导致空气电离的过程中）所产生的同种符号离子的总电荷量.照射量仅适应于能量在10KeV~3MeV范围内的X射线或γ射线2.(2)照射量XdmdQX(C/kg)或(R伦琴)C/kg1058.2R14伦琴的定义:在X或γ射线照射下,0.001293g空气(相当于0ºC和101kPa大气压下1cm3干燥空气的质量)所产生的次级电子形成总电荷量为1静电单位的正离子或负离子.即C/kg...g.R461010582102931103363001293011kgC静电单位电荷2.(2)照射量X离子对91010083210841..换算:1个单价离子的电荷量是4.8×10-10静电单位,因此产生1静电单位电荷量的离子对为带电粒子在空气中形成一对离子所耗平均能量为33.85eV,因此1R照射量在0.00129g空气中交给次级电子的能量相当于2.083×109×33.85=7.05×1010eV2.(2)照射量X1RX射线或γ射线照射量的等值定义:a.在0.00129g空气中形成的1静电单位电荷量的正离子或负离子；b.在0.00129g空气中形成2.083×109对离子；c.在0.00129g空气中交给次级电子7.05×1010eV或11.3×10-9J的辐射能量；d.在1g空气中交给次级电子87.3×10-7J的辐射能量.2.(2)照射量XdtdXX照射量率1-1kgCs2.(3)比释动能K注意区别：照射量是以电离电量的形式间接反映射线在空气中辐射强度的量，不反映射线被物质吸收而使能量转移的过程。比释动能是描述不带电致电离粒子与物质相互作用时，把多少能量传给了带电粒子的物理量。在辐射防护中，常用比释动能的概念推断生物组织中某点的吸收剂量或计算中子的吸收剂量等。2.(3)比释动能K定义：X或γ光子等非电离辐射粒子在与物质相互作用时，物质中原子核外电子接受能量形成次级粒子射线，在单位质量的物质中，不带电粒子转移给带电粒子的全部初始动能之和叫作比释动能。dmdEKtr(J/kg)或(Gy)数学表述:不带电射线使物质释放出来的全部带电粒子初始动能之和与物质质量之比.比释动能率dtdKK(Gy/s)X或γ光子传能给带电粒子(K)电离、激发（被物质吸收D）轫致辐射（不被物质吸收）3.吸收剂量DdmdEDen(J/kg)或(Gy)旧单位(rad)1Gy=100radX或γ射线与物质相互作用时，能量转换分两个阶段进行：第一：X(γ)E带电粒子(K)第二：带电粒子电离、激发物质吸收(D)定义:单位质量的物质,对任意种辐射能量均值的吸收量.3.吸收剂量D吸收剂量率dtdDD(Gy/s)讨论:dmdEKXX或γ能量除转换成电子初动能外,还有核与电子间束缚能及散射光子能量等.KD电子初动能还有一部分转换成轫致辐射等能量.3.吸收剂量DGy05.01021045dmdEDen-1smGy5dtdDD例题1:质量为0.2g的物质,10s内吸收电离辐射的平均能量为100尔格,求该物质的吸收剂量和吸收剂量率.解:dm=0.2g=2×10-4kg;dEen=100erg=10-5J;dt=10s4.当量剂量H放射防护中，由于辐射类型和照射条件的不同，即使吸收剂量相同,(有害的)生物效应也大不相同.比如同样1rad的吸收剂量,β线和α线的生物效应相差悬殊.定义:比较辐射类型和照射条件对肌体的危害程度,将吸收剂量根据肌体组织的生物效应加权修正,所得到的剂量值称为当量剂量,用HTR表示.4.当量剂量HQNDH或为TRRTRDwH品质因数—取决于辐射类型和能量大小修正因数—取决于照射条件辐射权重因子单位[J/kg]或[Sv]或[rem]物理防护旧单位4.当量剂量H辐射类型能量范围权重因子WR光子电子和μ子中子质子α粒子,碎片,重核所有能量所有能量10keV10-100keV100keV-2MeV2-20MeV20MeV2MeV11510201055204.当量剂量H辐射场中，当WR由不同的辐射类型和照射条件构成时，总当量剂量为各辐射当量剂量的线性迭加。TRRRDwH当量剂量率dtdHHTT[Sv/s]4.当量剂量H例题2:某人全身同时受到X线和能量在10-100keV的中子照射,其中X线的吸收剂量为100mGy,中子的吸收剂量为3mGy.计算他所吸收的当量剂量.解:mSv40310101nnXXTRRRDwDwDWH5.辐射与物质相互作用量xeII0μ为每单位线度上强度衰减百分率mmxeII0dxIdImμm为每单位质量的物质在给定面积上强度衰减百分率xtreII0μtr为每单位线度上由X线的电子转移部分造成的强度衰减百分率。§2.辐射量和单位的应用(1)带电粒子平衡在某空气层,入射次级电子等于射出数目,（最大射程）电离电量开始趋于恒定的现象.在进行照射量测量时，应选择平衡电离层.1.D、K和X之间的关系1.D、K和X之间的关系带电粒子的平衡的条件:a.介质元周围辐射场均匀b.介质厚度大于等于带电粒子在介质中的最大射程当带电粒子平衡时:trendEdE§2.辐射量和单位的应用(1)带电粒子平衡(2)比释动能与吸收剂量随物质深度的变化§2.辐射量和单位的应用1.D、K和X之间的关系(3)D、K和X之间的关系照射量与比释动能的关系(ω为带电粒子在空气中每形成一对离子所消耗的平均能量).公式适用条件:a.带电粒子平衡,b.次级粒子产生的轫致辐射能量可以忽略,c.物质的原子序数和辐射光子能量均较低).eXK§2.辐射量和单位的应用1.D、K和X之间的关系(3)D、K和X之间的关系吸收剂量与比释动能的关系g为带电粒子能量转化为轫致辐射的份额gKD1§2.辐射量和单位的应用1.D、K和X之间的关系D、K和X之间的区别辐射量照射量X比释动能K吸收剂量D计量学含义适用介质适用辐射类型表征X,γ线在考察的体积内用于电离空气的能量空气X、γ射线表征非带电粒子在考察的体积内交给带电粒子的能量任何介质非带电粒子辐射表征任何辐射在考察的体积内被物质吸收的能量任何介质任何辐射