輻射劑量與防護重點

1、00從穩(wěn)定性考慮，原子核(原子)可以分為穩(wěn)定和不穩(wěn)定的2大類不穩(wěn)定的原子核會隨著時間發(fā)生變化，會自發(fā)的或在外界影響下從某種核素(元素)變化到另一種 核素(元素)，與此同時會釋放出各種類型的粒子，同時釋放出不同的能量，這種現(xiàn)象稱為放射性。上述粒子攜帶大量能量高速運動，形成射線； 常見的例外的情況是X 射線，醫(yī)用、工業(yè)用X射線是由核外電子能態(tài)變化引起 本課的目的：采取各種方法、手段，有效地避免放射性對人體的損害凡是存在放射性應(yīng)用的地方，則必然伴隨著輻射防護工作第一階段：早期輻射損傷認識時期（1895-1930） 第二階段：中期輻射損傷認識時期（又稱放射線診斷、治療損傷時期）（19301960） 第

2、三階段：近期輻射損傷認識時期（又稱流行病學(xué)調(diào)查所見的輻射損傷時期）（1960現(xiàn)在）01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的，或者由它們 混合組成的輻射；電離輻射場：電離輻射無論在空間，還是在介質(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，由此形成的場；輻射量：為了表征輻射源特征，描述輻射場性質(zhì)，量度輻射與物質(zhì)相互作用的程度及受照物質(zhì)內(nèi)部發(fā)生的輻射效應(yīng)的量； 粒子輻射：是指組成物質(zhì)的基本粒子，或由這些粒子組成的原子核。既有能量又有靜止質(zhì)量。電磁輻射：實質(zhì)是電磁波，僅有能量，沒有靜止質(zhì)量。輻射計量學(xué)量：根據(jù)輻射場自身的固有性質(zhì)來定義的物理量； 輻

3、射劑量學(xué)量：描述輻射能量在物質(zhì)中的轉(zhuǎn)移、沉積的物理量； 輻射防護學(xué)量：用各類品質(zhì)因數(shù)加權(quán)后的吸收劑量D引申出的用于防護計算的物理量；粒子通量()：粒子數(shù)在時間間隔dt的變化量dN，s-1能量通量()：輻射能在時間間隔dt內(nèi)的變化量dR，J·s-1；粒子注量()：可以認為是進入單位截面積小球的粒子數(shù)；m-2能量注量()：進入向心截面積為da的小球的輻射能 dR與da的比值，J·m -2粒子注量率()：表征單位時間內(nèi)進入單位截面積小球的粒子數(shù)的多少，又稱為粒子通量密度，m-2·s-1 能量注量率()：表征單位時間內(nèi)進入單位截面積小球的輻射能的多少，又稱為能量通量密度，

4、 J·m -2·s-1 電離：從一個原子、分子或其它束縛狀態(tài)釋放一 個或多個電子的過程；電離密度：帶電粒子在單位路徑長度上形成的離子對數(shù)，單位為離子對/cm。激發(fā)：帶電粒子通過物質(zhì)時，原子由基態(tài)轉(zhuǎn)入高能態(tài)。退激：激發(fā)態(tài)的原子不穩(wěn)定，以發(fā)射光子的形式放出相應(yīng)的能量回到低能態(tài)軌道。散射：帶電粒子通過物質(zhì)時，與帶正電的原子核發(fā)生排斥作用而改變其本身的運動方向。電離和激發(fā)兩過程構(gòu)成了重帶電粒子在碰撞過程中的主要能量損失。 傳能線密度LET：表示帶電粒子在單位長度徑跡上傳遞的能量。單位是 MeV·cm-1 射程：帶電粒子從進入物質(zhì)到完全被吸收沿原入射的方向穿過的最大距離，稱

5、為該粒子在物質(zhì)中的射程。如果不指明在哪種物質(zhì)中，就是指粒子在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的空氣中的射程。 § 平均射程：一組單能粒子射程的平均值。射程歧離：單能粒子在同一種物質(zhì)中的射程并不完全相同。 帶電粒子與物質(zhì)的相互作用：非彈性碰撞、輻射相互作用、彈性散射、核相互作用、電子對生成X、射線與物質(zhì)的相互作用：光電效應(yīng)、康普頓散射、電子對生成、相干散射、光核反應(yīng)中子物質(zhì)的相互作用：彈性散射、非彈性散射、去彈性散射、俘獲、散裂 粒子：能量超過某定值(一般為100eV)的帶電粒子，可以明顯偏離初始運動方向且穿越一段路程，進一步引起其它原子激發(fā)/電離。電離過程中帶電粒子損失的能量并非直接沉積在當(dāng)?shù)兀怯泻艽?/p>

6、一部分被粒子散播到其它位置。 v軔致輻射：快速電子通過原子核附近時，在原子核庫侖場的作用下一部分能量以電磁波的形式輻射出來。高能電子能量損失的主要方式，而重帶電粒子可忽略。射線是原子核能級躍遷蛻變時釋放出的電磁輻射光子。 X射線 a. 軔致輻射x射線。由帶電粒子在原子核庫侖場中慢化而產(chǎn)生的電磁輻射。 b. 特征x射線。由原子電子能級改變而產(chǎn)生的電磁輻射。 與物質(zhì)的作用類型完全吸收：光電效應(yīng)、電子對生成、光核反應(yīng)和光介子生成等。 部分吸收：康普頓散射和核共振散射。 不吸收：彈性散射。特點：在介質(zhì)中可以穿行比較長的路程，一次相互作用過程中光子損失的平均能量較大。 高能中子 能量大于10MeV v

7、快中子 100keV-10MeV v中能中子 1keV-100keV v 慢中子 0-1keV 作用類型1) 彈性散射：總動能守恒。 2) 非彈性散射 ：總能量、動量守恒，動能不守恒； 3) 去彈性散射 ：(n,p), (n,)等； 4) 俘獲(Capture)：(n,)； 5) 散射(Spallation)；以上均屬與原子核的相互作用。 帶電粒子與物質(zhì)的相互作用系數(shù) 1、 線阻止本領(lǐng)，質(zhì)量阻止本領(lǐng) 帶電粒子使物質(zhì)原子電離或激發(fā)而損失的能量稱為電離能量損失。 把帶電粒子在物質(zhì)中單位路程上的電離損失稱為電離能量損失率，又稱為阻止本領(lǐng)。(1) 阻止本領(lǐng)與重帶電粒子電荷數(shù)的平方成正比。(2) 阻止本

8、領(lǐng)與帶電粒子的質(zhì)量無關(guān)。(3) 阻止本領(lǐng)與重帶電粒子的速度有關(guān)。(4) 阻止本領(lǐng)與物質(zhì)的電子密度NZ成正比。線阻止本領(lǐng)：S=dE/dl dE是dl距離上損失能量的數(shù)學(xué)期望值。單位為J.m-1 質(zhì)量阻止本領(lǐng)：S/ 單位為 J.m2.kg-1 2、 質(zhì)量碰撞/輻射阻止本領(lǐng)質(zhì)量碰撞阻止本領(lǐng)：指一定能量的帶電粒子在指定物質(zhì)中穿過單位質(zhì)量厚度的物質(zhì)層時，由于電離、激發(fā)過程所損失的能量。單位：J·m2/kg質(zhì)量輻射阻止本領(lǐng)：指一定能量的帶電粒子在指定物質(zhì)中穿過單位質(zhì)量厚度的物質(zhì)層時，由于軔致輻射過程所損失的能量。 單位：J·m2/kg 重離子的能量損失機制主要電離、激發(fā)臨界能量：質(zhì)量碰

9、撞阻止本領(lǐng)=質(zhì)量輻射阻止本領(lǐng)的電子能量非帶電粒子與物質(zhì)的相互作用系數(shù)一、衰減系數(shù)描述入射射線本身的衰減程度質(zhì)量減弱系數(shù)特點和作用 1、 只涉及到物質(zhì)中入射不帶電粒子數(shù)目的減少，并不涉及進一步的物理過程。 2、 數(shù)值不因材料物理狀態(tài)的改變而改變。 3、 康普頓占優(yōu)勢的光子能量范圍內(nèi)，幾乎所有物質(zhì)的質(zhì)量減弱系數(shù)大致相同。 射線（X射線）同物質(zhì)相互作用，其能量分為兩個部分：1、光子能量轉(zhuǎn)化為電子的動能 2、能量被能量較低的光子所帶走二、能量轉(zhuǎn)移系數(shù)tr描述入射射線與物質(zhì)作用后轉(zhuǎn)移給次級帶電粒子的能量份額質(zhì)量能量轉(zhuǎn)移系數(shù)：射線在物質(zhì)中穿過單位質(zhì)量厚度后，因相互作用，其能量轉(zhuǎn)移給電子的份額。m2/kg

10、輻射劑量學(xué)中，重要的是光子能量的電子轉(zhuǎn)移部分。只涉及到在物質(zhì)中入射不帶電粒子能量的轉(zhuǎn)移，而不涉及能量是否被物質(zhì)吸收的問題 三、能量吸收系數(shù)en描述次級帶電粒子與物質(zhì)作用并耗散能量后最終能夠留在觀測物質(zhì)中的能量份額質(zhì)量能量吸收系數(shù)：射線在物質(zhì)中穿過單位質(zhì)量厚度后，其能量被物質(zhì)吸收的份額。m2/kg不帶電粒子與物質(zhì)的相互作用分二個階段：第一階段：不帶電粒子通過與物質(zhì)的相互作用，把能量轉(zhuǎn)移給次級帶電粒子；第二階段：次級帶電粒子通過電離、激發(fā)等方式 把轉(zhuǎn)移來的能量大部分留在介質(zhì)中；引入轉(zhuǎn)移能和比釋動能K，描述第一階段的過程；轉(zhuǎn)移能tr：指定體積內(nèi)由不帶電粒子釋放出來的所有帶電的電離粒子(具備電離能力)

11、初始動能之和，單位 J 比釋動能K：dtr即轉(zhuǎn)移能的期望值。K=dt/dm 單位：戈瑞(gray)，簡寫Gy，1Gy=1JK·g-1比釋動能與能量注量的關(guān)系：K=（tr/）比釋動能與粒子注量的關(guān)系：K=Fk P308 附表3，粒子注量等于單位體積內(nèi)的徑跡總長度。比釋動能率：=A/R2，單位：J·Kg-1·s-1或Gy·s-1或 rad·s-1 P75表3.2比釋動能由空間指定點的不帶電粒子注量和介質(zhì)的作用系數(shù)決定。謹慎保持輻射場不變，那么比釋動能則由作用系數(shù)即可確定。照射量X：dQ為X,射線在質(zhì)量為dm的空氣中釋放的全部電子完全被空氣阻止時，在

12、空氣中所產(chǎn)生的一種符號離子總電荷的絕對值。X=dQ/dm照射量與粒子注量的關(guān)系：X=Fx P22 表1.2照射量率：= A/R2，單位：C·kg-1·s -1或R·s-1 P75表3.2授與能1：指該能量沉積事件所涉及到的單個或單類相關(guān)電離粒子在指定體積V內(nèi)發(fā)生的所有的相互作用中沉積能之和。1=Ein-Eout+Q帶電粒子平衡條件總結(jié)： 1) 離介質(zhì)邊界要有一定的距離。被考慮的體積邊界與介質(zhì)邊界的最短距離d必須不小于次級帶電粒子在介質(zhì)中的最大射程，即dRmax； 2) 均勻照射條件。要求離所考慮體積的邊界等于次級帶電粒子最大射程的體積內(nèi)，輻射的注量率處處相等3)

13、介質(zhì)均勻。在上述體積范圍內(nèi)介質(zhì)均勻一致，使得粒子在該體積內(nèi)的作用保持一致性；例1、 一個動能E=10MeV的正電子進入體積V，通過碰撞損 失掉5MeV的能量后與體積內(nèi)的一個靜止負電子發(fā)生湮沒， 產(chǎn)生能量相等的兩個光子，其中的一個逸出體積V，另一 個在V內(nèi)產(chǎn)生動能相等的正負電子對。正負電子在V內(nèi)通 過碰撞各自消耗掉其一半動能后負電子逸出V，正電子與 一個靜止負電子發(fā)生飛行中湮沒，湮沒光子從V逸出。求 對V的授與能。(為了便于計算假定靜止的正負電子對湮沒 產(chǎn)生1MeV的光子，反之亦然) 解:Rin=10MeVRout=(Rout1)u+(Rout2)c+(Rout3)u(Rout1)u=(10-5

14、+1)/2=3MeV(Rout2)c =(3-1)/2/2=0.5MeV(Rout3)u =0.5+1=1.5MeVQ=2mc2-2mc2+2mc2=1MeV= Rin - Rout +Q=10-3-0.51.5+1=6MeV吸收劑量D：單位質(zhì)量的受照物質(zhì)吸收平均電離輻射能量。D=d/dm任一體積元內(nèi)物質(zhì)吸收的能量，來自兩個方面：其一是該體積內(nèi)釋出的帶電粒子就地授與的那部分能量；其二是起源于其他位置而來到這一體積的帶電粒子所授與的能量。 帶電粒子平衡的條件下，若忽略帶電粒子因軔致輻射引起的能量損失，K=D，D=fmX02按產(chǎn)生方式：放射性核素中子源,如镅(Am)鈹源，锎-252源加速器中子源反

15、應(yīng)堆中子源等離子體中子源按照放射源對人體健康和環(huán)境的潛在危害程度，將放射源分為5類：類放射源為極高危險源：沒有防護情況下，接觸這類源幾分鐘到1小時就可致人死亡；類放射源為高危險源：沒有防護情況下，接觸這類源幾小時至幾天可致人死亡；類放射源為危險源：沒有防護情況下，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；類放射源為低危險源：基本不會對人造成永久性損傷，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；類放射源為極低危險源，不大可能對人造成永久性損傷。根據(jù)射線裝置對人體健康和環(huán)境的潛在危害程度，從高到低將射線裝置分為類、類、類。類為高危險射線裝置，事故時可

16、以使短時間受照射人員產(chǎn)生嚴重放射損傷，甚至死亡,或?qū)Νh(huán)境可能造成嚴重影響； 類為中危險射線裝置，事故時可以使受照人員產(chǎn)生較嚴重放射損傷，大劑量照射甚至導(dǎo)致死亡； 類為低危險射線裝置，事故時一般不會造成受照人員的放射損傷。歸一化因子（D值）放射源可導(dǎo)致確定性健康效應(yīng)的“危險”活度水平；如果某放射源活度超過相應(yīng)“D”值水平即被認為是“危險源”。輻射作用后產(chǎn)生的生物效應(yīng)的特點1、 低吸收能量引起高生物效應(yīng)2、 短暫作用引起長期效應(yīng)：直接作用，間接作用1） 直接作用：輻射粒子照射活細胞時，通過電離與激發(fā)與生物大分子DNA直接發(fā)生作用，導(dǎo)致細胞的損傷。 2） 間接作用：輻射粒子與細胞內(nèi)環(huán)境成份通過電離與

17、激發(fā)發(fā)生作用產(chǎn)生自由基，自由基擴散再與DNA作用，導(dǎo)致細胞的損傷。 傳能線密度LET：單位長度上發(fā)生的能量轉(zhuǎn)移。高LET輻射：直接產(chǎn)生的或通過次級帶電粒子產(chǎn)生的各電離事件之間的距離以細胞核的尺度衡量比較小的輻射。一般指快中子、質(zhì)子和粒子等。低LET輻射：直接產(chǎn)生的或通過次級帶電粒子產(chǎn)生的各電離事件之間的距離以細胞核的尺度衡量比較大的輻射。一般指X、輻射等。 一般說來，高LET輻射(n，)的生物效應(yīng)比低LET輻射 (X，)的更為明顯或嚴重。高度敏感： 淋巴組織、 胸腺、骨髓、性腺、胚胎、腸胃上皮 中度敏感:：感覺器官、內(nèi)皮細胞、皮膚上皮、唾液腺、腎、肝等輕度敏感:：中樞神經(jīng)系統(tǒng)、內(nèi)分泌腺、心臟不

18、敏感:：肌肉組織、軟骨組織、結(jié)締組織輻射作用人體的方式：(1) 外照射：是指輻射源位于人體外對人體造成的輻射照射，包括均勻全身照射、局部受照。 (2) 內(nèi)照射：存在于人體內(nèi)的放射性核素對人體造成的輻射照射稱為內(nèi)照射。(3) 放射性核素的體表沾染：是指放射性核素沾染于人體表面。沾染的放射性核素對沾染局部構(gòu)成外照射源，同時尚可經(jīng)過體表吸收進入血液構(gòu)成體內(nèi)照射。a) 確定性效應(yīng)：有劑量閾值，效應(yīng)的嚴重程度與劑量成正比b) 隨機性效應(yīng)：無劑量閾值，發(fā)生幾率與劑量成正比，嚴重程度與劑量無關(guān)當(dāng)組織中相當(dāng)數(shù)量的細 胞被電離輻射殺死后，此時在組織或器官中產(chǎn)生臨床上可以檢查出來的嚴重的功能型損傷，即為確定性效應(yīng)

19、，此時會產(chǎn)生放射病。閾值為100mGy。 隨機性效應(yīng)是指發(fā)生幾率(而非嚴重程度)與劑量的大小相關(guān)的效應(yīng)。從防護的角度來看認為不存在劑量閾值。分為在受照者體內(nèi)可能引起癌癥和由生殖細胞異常從而引發(fā)受照者后代出現(xiàn)遺傳疾患等2大類。吸煙的作用：縮短了輻射誘發(fā)腫瘤出現(xiàn)的時間。 有益的：人類生存條件之一，天然輻射提高免疫力、刺激作用。 v有害的：大劑量照射時，可能得各種放射?。?v與個體相關(guān)的輻射量 1. 劑量當(dāng)量劑量當(dāng)量是組織內(nèi)被考察的某一點H=DQN (N=1)當(dāng)量劑量是被考察的組織的平均值HTR=DTRWR品質(zhì)因數(shù)即輻射權(quán)重因數(shù)：w=25 ， wX=1 ，w=1 ，wn=25 2. 劑量當(dāng)量率dH/

20、dt 單位：Sv/s3. 危險度與有效劑量當(dāng)量危險度T：有了某一個器官的受照劑量當(dāng)量和該器官的危險度就能唯一確定輻照對該器官產(chǎn)生有害生物效應(yīng)的發(fā)生幾率。 相對危險度的權(quán)重因子：T=T/全為了計算受到照射的有關(guān)器官和組織帶來的總的危險即局部器官對人體整體的影響，相對隨機性效應(yīng)而言，在輻射防護中引進了有效劑量當(dāng)量：HE=THT相對危險度權(quán)重因子即組織權(quán)重因子：w肺=0.12， w甲狀腺=0.034. 待積當(dāng)量劑量待積劑量當(dāng)量：人體單次攝入放射性物質(zhì)后，某一器官或組織在50年內(nèi)將要受到的累積的劑量當(dāng)量。 待積有效劑量當(dāng)量：受到輻射危險的各個器官或組織的待積當(dāng)量劑量經(jīng)WT加權(quán)處理后的總和。 受輻射對象

21、的特點及需考慮因素：材料組成、幾何形狀、體積、受關(guān)注層次、按可分割性、按運動狀態(tài)注意：無論什么方法，均傾向于計算機自動處理，這需要重視！特別是蒙特卡羅方法，則基本依靠計算機。 應(yīng)用上，由于人體是不允許分割的，因此圍繞人體制作的各類體模是最多的。吸收劑量指數(shù)DI：以待測點為中心，直徑為30cm的ICRU球內(nèi)的最大吸收劑量。單位時間內(nèi)的吸收劑量指數(shù)為吸收劑量指數(shù)率。劑量當(dāng)量指數(shù)HI：即當(dāng)ICRU球心位于該點時，球內(nèi)的最大劑量當(dāng)量H值。 擴展場：注量及其角分布、能量分布在所關(guān)心的區(qū)域處處與實際輻射場中參考點的相同的輻射場。 齊向擴展場：注量及其能量分布在所關(guān)心的體積中處處與實際輻射場中參考點的相同，

22、而注量是 單向的衍生輻射場。 如果HT,皮膚> 10倍HE ,皮膚，表示射線能量大部分停留在人體表層，即為弱貫穿，反之為強貫穿周圍劑量當(dāng)量H*(d)主要用于強貫穿場情況，且多用H*(10) mm定向劑量當(dāng)量H(d, )一般用于弱貫穿輻射，且多用H(0.07, )。 mm生活中的輻射來源：天然輻射、人工輻射天然輻射是人類的主要輻射來源天然輻射：宇宙射線 、宇生放射性核素 、原生放射性核素一般場所：天然本底為 2. 4mSv/year, 多為內(nèi)照射 (222Rn, 60%) 輻射防護的目的：1 防止確定性效應(yīng)的發(fā)生； 2 減少隨機性效應(yīng)的發(fā)生率，使之達到可以接受的水平。 輻射防護的基本原則:

23、1、 輻射實踐正當(dāng)化：只有當(dāng)輻射實踐所帶來的利益大于為其所 付出的代價時，才能認為該項輻射實踐是正當(dāng) 的。 這是指導(dǎo)輻射實踐的第一準(zhǔn)則； 2、 輻射防護的最優(yōu)化：在實施某項輻射實踐的過程中，可能有幾個方案可供選擇，在對幾個方案進行選擇時，應(yīng)當(dāng)運用最優(yōu)化程序，也就是在考慮了經(jīng)濟和社會的因素之后，應(yīng)當(dāng)將一切輻射照射保持在可合理達到的盡可能低的水平，也叫做ALARA原則 3、 個人劑量當(dāng)量限值：對于給定的某項輻射實踐，不論代價與利益的分析結(jié)果如何，必須用劑量當(dāng)量限制對個人所受到照射加以限制。 輻射防護標(biāo)準(zhǔn)一般分為：基本限值、導(dǎo)出限值、管理限值、參考水平基本限值：工作人員 隨機性效應(yīng)：HE<=5

24、0mSv 確定性效應(yīng)：HE<=500mSv公眾人員 隨機性效應(yīng)：HE<=5mSv 確定性效應(yīng)：HE<=50mSv導(dǎo)出限值DACALI/2.4*103 Bq/m3，年吸入量限值A(chǔ)LI管理限值應(yīng)低于基本限值和相應(yīng)的導(dǎo)出限值參考水平記錄水平：高于它們時結(jié)果應(yīng)當(dāng)記錄下來，低于時被忽略；調(diào)查水平：高于它們時應(yīng)當(dāng)對結(jié)果的起因或含義進行考查；干預(yù)水平：某種確定的補救行動所避免的劑量, 高于它時應(yīng)當(dāng)考慮補救行動。公眾中個人的劑量限值不包括天然本底照射和醫(yī)療照射。03(1) 外照射：是指輻射源位于人體外對人體造成的輻射照射，包括均勻全身照射、局部受照。 (2) 內(nèi)照射：存在于人體內(nèi)的放射性核素

25、對人體造成的輻射照射。外照射防護基本原則：盡量減少或避免射線從外部對人體的輻射，使之所受照射不超過國家規(guī)定劑量限值。 內(nèi)照射防護基本原則：制定各種規(guī)章制度，采用各種措施，盡量減少放射性物質(zhì)進入體內(nèi)的機會； 外照射防護：縮短受照時間；增大與輻射源的距離；在人與輻射源之間增加防護屏蔽內(nèi)照射防護：包容：采用通風(fēng)櫥、手套箱、防護用品等 隔離：工作場所進行分級、分區(qū)管理。 凈化：降低放射性物質(zhì)濃度、降低物體表面放射性污染水平。 稀釋：降低放射性濃度到控制水平以下。減弱倍數(shù)K：無量綱，表示屏蔽層材料對輻射的屏蔽能力，通過屏蔽層前后劑量當(dāng)量指數(shù)率之比透射比=1/K：無量綱，表示輻射對屏蔽層材料的穿透能力透射

26、系數(shù)：設(shè)置厚度為d的屏蔽層之后，離X射線發(fā)射點1m處,由該射線裝置單位工作負荷(1mA·min)所造成的當(dāng)量劑量。單位為Sv·m2·（mA·min）-1半減弱厚度1/2和十倍減弱厚度1/101/2的定義: 將入射X或光子數(shù)(注量率或照射量率等) 減弱到一半所需的屏蔽層厚度。1/10的定義: 將入射X或光子數(shù) (注量率或照射量率等)減到十分之一所需的屏蔽層厚度。X射線機 發(fā)射率常數(shù)x：管電流為1mA時，距離陽極靶1m處，由初級射線束在空氣中產(chǎn)生的空氣比釋動能率單位：mGy·m2·mA-1·min-1空氣比釋動能率：發(fā)射率常數(shù)a

27、：視X射線源為點源，單位束流1mA，在標(biāo)準(zhǔn)距離1m處形成的吸收劑量指數(shù)率。單位：Gy·m2·mA-1·min-1 吸收劑量指數(shù)率：放射性核素點源：即放射源可以視作一個點，射線向四面八方發(fā)射，形成一個各向同性輻射場；如果輻射場中某點與輻射源的距離r，比輻射源本身的幾何尺寸L大5倍以上，即可把輻射源視為一個點源。 照射量率常數(shù)，單位C·m2·kg-1·Bq-1·s-1照射量率計算公式： 單位C·kg-1·s-1 P75表3.2最多為點源，其余均可以歸結(jié)于線源、面源、體源類型線源照射量率：能譜的硬化：隨著通過物

28、質(zhì)的厚度增加，那些不易被減弱的 “硬成分” 所占比重會越來越大窄束條件下不考慮散射射線的存在，寬束考慮，引入修正因子Bn；（1）雙層介質(zhì)的原子序數(shù)相差不大（2） 兩種原子序數(shù)相差很大1）低Z在前,高Z在后 2）高Z在前,低Z在后 a、當(dāng)光子能量較低時： B、當(dāng)光子能量較高,超過與高Z介質(zhì)線減弱系數(shù)最小值相應(yīng)的那個能量（Er，min）高：P95，例1直接用公式計算利用減弱倍數(shù)法計算 利用半減弱厚度或十倍減弱厚度計算令K=2n，則n=logK/log2，屏蔽厚度d=n1/2綜合考慮防護性能、結(jié)構(gòu)性能、穩(wěn)定性和經(jīng)濟成本，常用材料有： § 鉛：屏蔽能力好，但結(jié)構(gòu)較軟，一般采用鋼骨架支撐；常用

29、于鉛容器、活動屏、鉛磚等。 § 鋼鐵：屏蔽能力、結(jié)構(gòu)性能均很好。常用于防護鐵門等。 § 混凝土：屏蔽能力好，造價便宜；多用于固定的防護屏障。 § 水：來源廣泛，本身液體；透明度好，常以水井、水池等貯存放射源。 加速器X射線的屏蔽計算 1、 沿入射電子方向的初級X射線的屏蔽計算HI,r（d）：經(jīng)過厚度為d(m)的屏蔽層后，在參考點上初級 X射線束的劑量當(dāng)量指數(shù)率，單位Sv·h-1; d a（0°）：加速器X射線的發(fā)射率常數(shù)，Gy·m2·mA-1·min-1HL,h：參考點上劑量當(dāng)量指數(shù)率的控制水平，單位是 Sv

30、83;h-1，由前面的劑量限值給定; x：透射比；透射比x可由下列公式表示： 結(jié)合附圖1115，則可以得到對X射線的屏蔽材料厚度；2、垂直于入射電子方向的初級X射線的屏蔽計算a（90°）x'：等效透射比，利用等效入射電子能量得到，見 P105圖3.25； 點源的屏蔽計算確定屏蔽厚度，r通過查閱附圖510，K通過查閱附表 815，即可以計算屏蔽材料的厚度；P107 P108初級屏蔽層厚度： W·u·q：有效工作負荷，對X射線機（mA·min·周-1），對射線治療機（Sv·m2·周-1）；:對X射線機是透射系數(shù)，對射線治

31、療機是透射比；得到透射參數(shù) 后，查附圖5、8和1823，可以得到相關(guān)材料的屏蔽厚度；散射射線為主的屏蔽計算 散射比M：表征通用情況下人體對射線的散射程度屏蔽的透射系數(shù)X,S計算 X射線：射線：1) 若屏蔽散射線所需的厚度ds和屏蔽泄漏射線所需的厚度dl之差大于一個10倍減弱厚度(從P103104圖 3.223.24查找)，此時選擇較厚者作為屏蔽厚度； v 2) 若屏蔽散射線所需的厚度ds和屏蔽泄漏射線所需的 厚度dl之差小于一個10倍減弱厚度，此時選擇較厚者對應(yīng)材料的半減弱厚度作為屏蔽厚度；04若粒子最大能量Emax ，單能粒子束能量也為 Emax ，在低Z物質(zhì)中的射程R為： 公式使用要點：1

32、) 射程R的單位是g·cm-2；2)屏蔽層的厚度d = R/即可；選擇使射線的韌致輻射份額盡量少的材料，同時還要保證相當(dāng)?shù)钠帘涡Ч３Ｓ貌牧嫌校轰X、有機玻璃、混凝土等 05中子源分類： ì按能譜分類：單能中子源，多能中子源 ï ï í ï ï î ì í î按產(chǎn)生方式： 一、放射性核素中子源 二、加速器中子源 三、反應(yīng)堆中子源 四、等離子體中子源 單能中子比釋動能： K=Fk單能中子劑量當(dāng)量指數(shù)： HI=fHI,n·n1）彈性散射分為勢散射和復(fù)合核散射兩種2）非彈性散射分為直

33、接相互作用過程和形成復(fù)合核過程輻射俘獲(n, )、帶電粒子的發(fā)射、裂變反應(yīng)（n，f） 窄束不考慮散射射線，寬束考慮。寬束中子在屏蔽體中的減弱規(guī)律：通過合理地選擇和安排屏蔽材料，我們可以使中子在屏蔽層中的衰減符合窄束的定義要求，即使中子在屏蔽層中一經(jīng)散射便能在很短的距離內(nèi)被迅速慢化和吸收，從而可以按照窄束的較為簡單的計算公式來計算中子的衰減情況，這就是所謂的分出截面法。R宏觀分出截面（中子注量率，劑量當(dāng)量指數(shù)率）針對放射性核素中子源一般中子能量不太高，中子發(fā)射率不太強，因此所需的屏蔽層不太厚，前面針對寬束出的分出截面法將因條件不滿足而失效，同時又不滿足窄束的要求，因此仍然需要引入積累因子Bn；B

34、n積累因子，厚度大于20cm含氫材料為5，鉛為3.5，鐵為2.6屏蔽層厚度d的計算d 是屏蔽厚度，cm； R 是屏蔽材料的宏觀分出截面，cm-1； A 是放射性活度，Bq； y 是對應(yīng)的中子產(chǎn)額，Bq-1·s -1，見表5.1； Ay= 即源中子發(fā)射率，s-1； Bn 是中子積累因子； q 是居留因子; r 是參考點到源的距離，m；屏蔽材料需要擁有一定數(shù)量的質(zhì)量中等以上的材料，使得快中子快速降低能量，并需要有適量數(shù)量的輕元素，從而使得中子能量迅速下降到熱中子能區(qū)，最后為了減少俘獲射線的能量，可以在屏蔽層材料中摻雜一定的10B或6Li； 常用的中子屏蔽材料有：水、混凝土、石蠟、聚乙烯、

35、泥 土、鋰和硼，這些材料一般要配合使用才能達到好的屏蔽效果。 選擇原則是：綜合考慮材料的屏蔽性能、結(jié)構(gòu)性能、穩(wěn)定性能以及經(jīng)濟成本等，其中以效果為優(yōu)先考慮； 07放射性核素進入體內(nèi)后，以兩種方式參與體內(nèi)的代謝過程： 一種是參與體內(nèi)穩(wěn)定性核素的代謝過程，另一種是參與同族元素的代謝過程 根據(jù)其在組織和器官中的代謝特點，可分為均勻性分布和選擇性分布。 放射性物質(zhì)從體外進入體內(nèi)稱作攝入，而進入的物質(zhì)的量稱為攝入量，常見來源有： 空氣中的放射性物質(zhì)通過鼻和口而吸入人體內(nèi)； § 人可能飲用含放射性物質(zhì)的水、吃含放射性物質(zhì)的食品或吞食放射性藥劑，這些統(tǒng)稱作食入； § 放射性物質(zhì)可能通過皮膚

36、傷口進入體內(nèi)； § 參考人：為了在共同的生物學(xué)基礎(chǔ)上計算放射性核素的年攝入劑量限值，而規(guī)定的一種假象的成年人模型廓清：放射性核素從某一器官或組織內(nèi)移出的過程。源組織（器官）：含有大量放射性核素的組織或器官； § 靶組織（器官）：吸收輻射能量的組織或器官。 注：很多情況下某組織或器官同時是源組織和靶組織。生物半排期：是指放射性核素進入人體后通過新陳代謝排出一半數(shù)量所需要的時間，用Tb來表示。 物理半排期：放射性核素同時還在不斷衰變，衰變?yōu)樵瓉頂?shù)量的一半所需的時間，用Tr表示；有效半衰期計算公式：比有效能量SEE(TS):指在源器官S內(nèi)，放射性核素j每次核轉(zhuǎn)變所發(fā)射 的各種輻射

37、i，授予單位質(zhì)量靶器官T的能量，公式定義為： Yi 是放射性核素j核轉(zhuǎn)變時發(fā)射第i種輻射粒子的產(chǎn)額； Ei 是第i種輻射粒子的能量； AF(TS)i 是源器官S中發(fā)射的第i種輻射粒子能量被靶組織T吸收的分數(shù)； MT 是靶組織的質(zhì)量; WR 是第i種粒子的輻射權(quán)重因子；年吸入量限值A(chǔ)LI：一年內(nèi)攝入的放射性物質(zhì)的最高上限量，其目標(biāo)是其產(chǎn)生的待積有效劑量等于ICRP規(guī)定的年有效劑量限值。 劑量限值規(guī)定：有效劑量HE連續(xù)五年內(nèi)每年不能超過20mSv，其中一年最高不能超過50mSv； § 皮膚的劑量當(dāng)量HT每年不能超過500mSv。ALI=I=0.05/T·H(50，T)| I=0

38、.5/H(50，T)min 導(dǎo)出空氣濃度DACALI/2.4*103 Bq/m3按照放射性核素的導(dǎo)出空氣濃度和相應(yīng)的比活度，放射性核素分為極毒、高毒、中毒和低毒四個組。210Po、239Pu、226Ra屬于極毒組；60Co、90Sr、152Eu屬于高毒組；32P、109Cd、137Cs屬于中毒組； v7Be和40K屬于低毒組。開放型放射性工作單位，根據(jù)等效年用量的多少劃分為三類。 等效年用量：各種放射性核素年用量分別乘以核素的毒性組別系數(shù)其積之和。 毒性組別系數(shù)：極毒組：10；高度組：1；中毒組：0.1; 低毒組：0.01 開放型放射性工作場所，按所用放射性核素最大等效日操作量，分為三級最大等效日操作量：每種核素的最大日操作量分別乘以毒性組別系數(shù)之和工作場所級別等效日操作量，Bq甲級>4*109乙級2*1074*109丙級豁免水平2*107 08空腔電離理論就是利用空腔中的電離電荷來表征空腔中氣體所接受的吸收劑