上海交大輻射防護(hù)考試重點(diǎn)總結(jié)

第一章電磁輻射是一種物理現(xiàn)象，是指“能量以電磁波形式由源發(fā)射到空間的現(xiàn)象”核輻射是原子核從一種結(jié)構(gòu)或一種能量狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N結(jié)構(gòu)或另一種能量狀態(tài)過(guò)程中所釋放出來(lái)的微觀粒子流。原子組成：原子核（質(zhì)子和中子）和核外電子4同位素：Z相同，A不同的核素，在元素周期表中的位置相同，同位素豐度：某元素中各同位素天然含量的原子數(shù)百分比。5放射性衰變：一種元素的原子核自發(fā)地放出某種射線而轉(zhuǎn)變成別種元素的原子核的現(xiàn)象。a射線是氦核，帶正電荷，貫穿本領(lǐng)小，原子序數(shù)減少2,質(zhì)量數(shù)減少4；p射線是高速電子流，帶負(fù)電，貫穿本領(lǐng)較大，原子核自發(fā)地發(fā)射電子或正電子或俘獲一個(gè)軌道電子而發(fā)生的變化，Y射線是波長(zhǎng)很短的電磁波，貫穿本領(lǐng)大。處于激發(fā)態(tài)的原子核自發(fā)地向基態(tài)躍遷，也稱為Y躍遷，在Y躍遷中通常放出Y射線6指數(shù)衰減規(guī)律是各種放射性原子核單獨(dú)存在時(shí)都遵守的普遍規(guī)律。N（t）=NOe-人t入的物理意義：在時(shí)間t附近單位時(shí)間內(nèi)原子核發(fā)生衰變的幾率，是一個(gè)確定常數(shù)，并且只與核本身的特性有關(guān)，與影響核外電子性質(zhì)的化學(xué)、物理?xiàng)l件如溫度、壓力、電磁場(chǎng)等因素皆無(wú)關(guān)7半衰期T1/2:通過(guò)衰變，放射性原子核數(shù)目衰減到原來(lái)數(shù)目一半所需的時(shí)間°T1/2=ln2/入=0.693/入平均壽命：放射性原子核平均生存的時(shí)間,T=1/入8放射性活度：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)發(fā)生衰變或核躍遷數(shù)的期望值A(chǔ)（t）=-dN（t）/dt=AN（t）=A（0）eft單位居里（Ci）Bq［貝克（勒爾）］lCi=3.7xl010Bq9重帶電粒子：凡靜止質(zhì)量大于電子的帶電粒子，p介子、a粒子、被加速的原子核10電離：殼層電子獲得足夠能量，克服原子核的束縛成為自由電子，原子便被分離成一個(gè)自由電子和一個(gè)正離子（合稱離子對(duì)）的過(guò)程。原電離：帶電粒子與靶原子的核外電子的非彈性碰撞導(dǎo)致原子的電離或激發(fā)。次電離：由原電離產(chǎn)生的電子如果具有足夠的動(dòng)能，它也能使原子電離。比電離：帶電粒子在單位路程上產(chǎn)生的離子對(duì)數(shù)，比電離應(yīng)包括原電離和次電離產(chǎn)生的離子對(duì)11激發(fā)：殼層電子獲得的能量較小，不足以使它脫離原子的束縛而成為自由電子，但由能量較低的軌道躍遷到較高的軌道上去的現(xiàn)象退激：處于激發(fā)態(tài)的原子是不穩(wěn)定的，它將自發(fā)地躍回基態(tài)。12帶電粒子能量損失率：?jiǎn)挝宦窂缴蠋щ娏Ｗ訐p失的能量，或稱為物質(zhì)對(duì)帶電粒子的阻止本領(lǐng)，用符號(hào)dE/dX表示。13重帶電粒子在物質(zhì)中的射程：帶電粒子進(jìn)入物質(zhì)直到被吸收，沿入射方向所穿過(guò)的最大距離射程歧離：相同能量的粒子在同一種物質(zhì)中的射程并不完全相同。原因：每?jī)纱闻鲎查g粒子穿過(guò)的距離以及每次碰撞使帶電粒子失去的能量不完全相同，因而相同能量的粒子的射程不是一個(gè)定值。由于每個(gè)粒子都必須經(jīng)過(guò)多次的碰撞，因此，各個(gè)粒子的射程間的相互差別并不很大。重帶電子粒子的射程漲落一般都很小。14軔致輻射：入射帶電粒子與原子核之間的庫(kù)侖力作用，使入射帶電粒子的速度和方向發(fā)生變化，它是X射線的一種，具有連續(xù)的能量分布。這種作用隨粒子的能量增加而增大，與粒子的質(zhì)量平方成反比，與被通過(guò)介質(zhì)的原子序數(shù)Z的平方成正比。15快速電子與物質(zhì)的作用反散射：電子在物質(zhì)中的行程較大，散射次數(shù)愈多，電子的偏轉(zhuǎn)就顯著。電子經(jīng)過(guò)多次散射，最終散射角可以大于90°，甚至可能是折返回去，這種大于90°的散射16湮滅輻射：一個(gè)粒子與其相應(yīng)的反粒子發(fā)生碰撞時(shí)，其質(zhì)量可能轉(zhuǎn)化為光輻射。湮滅輻射與兩個(gè)碰撞粒子之間遵循動(dòng)量守恒和能量守恒定律。17快速電子與重帶電粒子的射程區(qū)別：P粒子的能量是從零到E=+連續(xù)分布，所以各個(gè)0粒子的射程差別很大。即使是初始能量相同的一束電子，由于它們?cè)陔婋x過(guò)程中損失P最大的能量漲落很大，同時(shí)還存在軔致輻射和多次散射，因而它們?cè)谕晃镔|(zhì)中經(jīng)過(guò)直線距離差別也是很大的。18Y射線和帶電粒子與物質(zhì)的相互作用不同之處：（1）帶電粒子通過(guò)使吸收物質(zhì)的原子產(chǎn)生電離激發(fā)以及通過(guò)軻致輻射來(lái)?yè)p失能量，而每次碰撞所損失的能量是很小的，需經(jīng)過(guò)多次碰撞才損失全部能量。因此用能量損失率來(lái)描述帶電粒子在物質(zhì)中相互作用的行為。（2）Y射線與物質(zhì)的相互作用一次就可能損失全部能量或大部分能量，而與物質(zhì)未發(fā)生相互作用的射線將保持初始的能量穿過(guò)物質(zhì)，因此用作用截面來(lái)描述它與物質(zhì)的相互作用。19Y與物質(zhì)的作用過(guò)程：光子是通過(guò)初級(jí)效應(yīng)與物質(zhì)的原子或原子核外電子作用，一旦光子與物質(zhì)發(fā)生作用，光子或者消失或者受到散射而損失能量，同時(shí)產(chǎn)生次級(jí)電子，初級(jí)效應(yīng)主要的方式有三種，即光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)和電子對(duì)效應(yīng)。20光電效應(yīng)過(guò)程：光子同（整個(gè)）原子作用把自己的全部能量傳遞給原子,殼層中某一電子獲得動(dòng)能克服原子束縛跑出來(lái),成為自由電子，光子本身消失了。激發(fā)態(tài)的原子是不穩(wěn)定的，很快退激回到基態(tài)。退激的方式有兩種：一種是外殼層電子向內(nèi)殼層空位填補(bǔ)使原子回到基態(tài)，躍遷時(shí)多余的能量以特征X射線的形式釋放出來(lái)；另一種是多余的激發(fā)能直接使外層電子從原子中發(fā)射出來(lái)，這樣發(fā)射出來(lái)的電子稱為俄歇電子。21康普頓效應(yīng)是光子與核外電子發(fā)生非彈性碰撞，光子把部分能量轉(zhuǎn)給電子使其從原子內(nèi)部反沖出來(lái)，而能量降低了的光子沿著與原來(lái)運(yùn)動(dòng)方向不同的角度散射出去，當(dāng)光子的能量為0.5-1.0MeV時(shí)，該效應(yīng)比較明顯。從原子中反沖出來(lái)的電子稱康普頓電子或反沖電子。能量變低后的光子稱為散射光子，原來(lái)的光子稱為入射光子。康普頓效應(yīng)中光子只是損失部分能量，運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生變化，康普頓效應(yīng)發(fā)生在束縛得最松的外層電子上。22電子對(duì)效應(yīng)：當(dāng)丫光子能量大于1.02MeV時(shí)，y光子有可能在原子核的庫(kù)侖場(chǎng)作用下，轉(zhuǎn)化成為一個(gè)正電子和一個(gè)負(fù)電子，光子本身消失。電子對(duì)效應(yīng)必須在有原子核或電子參與下才能同時(shí)滿足能量和動(dòng)量守恒定律。湮滅輻射：電子對(duì)產(chǎn)生中的正電子和電子與物質(zhì)的原子又發(fā)生相互作用，負(fù)電子最終被物質(zhì)吸收（物質(zhì)厚度大于該電子的射程。）正電子在損失其絕大部分能量后和周圍物質(zhì)達(dá)到熱平衡時(shí)與物質(zhì)中的一個(gè)電子發(fā)生湮滅，放出兩個(gè)能量均為0.511MeV的丫光子，這種現(xiàn)象稱為電子對(duì)的湮滅，湮滅時(shí)放出的光子叫湮滅光子。230的物理意義是一個(gè)光子與單位面積上一個(gè)原子發(fā)生作用的幾率，由于具有面積的量綱，所以稱為“作用截面”截面O的定義：一個(gè)入射光子與單位面積上的一個(gè)原子發(fā)Y生作用的概率，其量綱為面積，常用單位為靶恩（Barn）（b）,lb=10-24cm2。o=-dI/（INdx）.24線性衰減系數(shù)的物理意義是單位路程上丫射線與物質(zhì)發(fā)生相互作用的總幾率，質(zhì)量衰減系數(shù)I=p/p=oNa/Am25半吸收厚度：當(dāng)穿過(guò)吸收層后其強(qiáng)度減小到初始強(qiáng)度一半時(shí)的吸收層厚度d1/2=ln2/p26質(zhì)量衰減系數(shù)p/p、質(zhì)能轉(zhuǎn)移系數(shù)ptr/p和質(zhì)能吸收系數(shù)pen/p三個(gè)系數(shù)，都是針對(duì)不帶電粒子（X、Y射線和中子）穿過(guò)物質(zhì)時(shí)發(fā)生的物理現(xiàn)象而定義的，質(zhì)量衰減系數(shù)：平均有多少粒子減少，質(zhì)能轉(zhuǎn)移系數(shù)度量：平均有多少能量轉(zhuǎn)移為帶電粒子的動(dòng)能。質(zhì)能吸收系數(shù)度量：平均有多少能量真正被物質(zhì)吸收。27中子的分類：快中子20keV?lOMeV慢中子0?lOOOeV高超熱中子1000?lOOOOOeV超熱中子0.025eV?100eV熱中子0.025eV冷中子V0.005eV28中子與原子核的相互作用：作用過(guò)程有三種：勢(shì)散射、直接相互作用和復(fù)合核的形成與分解，29放射性活度的嚴(yán)格定義：處于特定能態(tài)的一定量放射性核素在給定時(shí)刻的活度A是dN除以dt,是該能態(tài)發(fā)生自發(fā)衰變或核躍遷數(shù)的期望值，單位時(shí)間間隔內(nèi)的核衰變通常稱為衰變率。30發(fā)射率：是指放射性樣品在單位時(shí)間內(nèi)平均發(fā)射某種射線的粒子數(shù)比放射性活度（比活度）：放射性樣品中某種放射性核素的活度與樣品質(zhì)量（或體積）之比，即單位質(zhì)量（或體積）的放射性樣品內(nèi)核素的活度。31絕對(duì)測(cè)量中影響活度測(cè)量的幾個(gè)因素：幾何因素、探測(cè)器的本征探測(cè)效率、吸收因素、散射因素、分辨時(shí)間、本底計(jì)數(shù)中子探測(cè)方法：（1）利用中子與物質(zhì)原子核發(fā)生彈性散射這種作用探測(cè)中子的方法常稱為核反沖法，當(dāng)中子靠近原子核時(shí)，受到核力場(chǎng)的作用而被散射，入射中子把一部分能量轉(zhuǎn)移給原子核，原子核獲得反沖能，所以叫做反沖核。散射后的中子運(yùn)動(dòng)方向和速度都發(fā)生了改變。核反沖法就是通過(guò)探測(cè)反沖核這種帶電粒子來(lái)探測(cè)中子的。核反沖法中通常都選用氫或含氫物質(zhì)做靶材料主要用于快中子的探測(cè)，尤其是快中子能量的測(cè)量。因此，探測(cè)介質(zhì)中富含含氫物質(zhì)的探測(cè)器，如含氫正比管、有機(jī)閃爍體等適用于核反沖法測(cè)量快中子能譜（2）核反應(yīng)法即利用（6Li、3He、10B）產(chǎn)生帶電粒子核反應(yīng)（n，b），通過(guò)探測(cè)帶電粒子（b表示）來(lái)間接探測(cè)中子的方法.因?yàn)橹凶雍朔磻?yīng)所產(chǎn)生的帶電粒子數(shù)和中子與物質(zhì)作用的反應(yīng)截面以及中子能量密度成正比。所以通過(guò)帶電粒子在探測(cè)器中產(chǎn)生的脈沖數(shù)就可以求出中子能量密度1/v規(guī)律，即隨中子能量增加，反應(yīng)截面減小，因此核反應(yīng)法適用于慢中子的測(cè)量，尤其是熱中子的測(cè)量.（3）快中子和熱中子都能引發(fā)重核裂變，重核裂變生成的幾個(gè)中等質(zhì)量原子核稱為裂變碎片，裂變碎片是重帶電粒子，能使物質(zhì)原子電離或激發(fā)。通過(guò)探測(cè)裂變碎片探測(cè)中子的方法稱為核裂變法。中子與重核發(fā)生核裂變產(chǎn)生的裂變碎片是巨大的帶正電荷的粒子，能使探測(cè)器輸出信號(hào)。通過(guò)測(cè)量碎片數(shù)，可求得中子注量率，核裂變法的優(yōu)點(diǎn)是裂變碎片的動(dòng)能大，使探測(cè)器輸出很大電信號(hào)，它形成的脈沖比Y本底脈沖大得多，可用于強(qiáng)Y輻射場(chǎng)內(nèi)中子的測(cè)量。這對(duì)于探測(cè)反應(yīng)堆的中子通量密度特別有意義。一些重核只有當(dāng)中子能量大于某一閾能才能發(fā)生核裂變，可用此判斷中子的能量區(qū)間。（4）中子被穩(wěn)定的原子核吸收后會(huì)形成放射性原子核。這種現(xiàn)象稱為“活化”通過(guò)測(cè)量被活化的原子核發(fā)射的粒子可探測(cè)中子能量密度，稱為活化法。測(cè)量粒子的發(fā)射率可確定中子的注量率。一般，熱中子的活化截面較高，此法適用于熱中子的注量率的測(cè)量。材料為In和Au。利用核輻射在氣體、液體或固體中引起的電離效應(yīng)、發(fā)光現(xiàn)象、物理或化學(xué)變化進(jìn)行核輻射探測(cè)的元器件稱為核輻射探測(cè)器.34氣體探測(cè)器：電離室：脈沖電離室、電流電離室、累計(jì)電離室；正比計(jì)數(shù)器、G-M計(jì)數(shù)管；閃爍探測(cè)器：NaI（Tl）單晶Y譜儀；BGO（鍺酸鉍）探測(cè)器.半導(dǎo)體探測(cè)器：金硅面壘半導(dǎo)體探測(cè)器、高純鍺（HPGe）探測(cè)器、鋰漂移硅探測(cè)器。35氣體探測(cè)器工作原理：氣體探測(cè)器通常是由高壓電極和收集電極組成，常見(jiàn)的是兩個(gè)同軸的圓柱形電極，電極間充氣體并外加一定的電壓。輻射使電極間的氣體電離，生成帶電粒子。帶電粒子在電場(chǎng)作用下向兩極漂移。隨著帶電粒子到兩極的距離發(fā)生變化，極板上的感生電荷數(shù)發(fā)生變化，回路中產(chǎn)生電流信號(hào)。36I區(qū)稱為復(fù)合區(qū)，電極收集到的離子對(duì)數(shù)目N低于由帶電粒子產(chǎn)生的離子對(duì)數(shù)目N0。N0中有一部分因?yàn)閺?fù)合而消失。II區(qū)稱為飽和區(qū)。這是電離室的工作區(qū)域。N正好等于N0,也就是電極收集到的離子對(duì)數(shù)目達(dá)到飽和。III區(qū)稱為正比區(qū)，這是正比計(jì)數(shù)器通常選擇的工作區(qū)。這一區(qū)域的特點(diǎn)是N與N0的比值是個(gè)定值。完全由探測(cè)器的結(jié)構(gòu)與外加直流電壓的數(shù)值所決定，稱為氣體放大倍數(shù)，氣體放大倍數(shù)不隨N0而變化，N總是與N0成正比的。IV區(qū):有限正比區(qū)。這一區(qū)域的特點(diǎn)是N的數(shù)值與N0的大小有關(guān)系，N0比較大時(shí)N就比較小，也就是說(shuō)N與N0的正比關(guān)系受到限制。V區(qū)稱為G-M區(qū)，是G-M計(jì)數(shù)器的工作區(qū)域，它的特點(diǎn)是N保持定值，僅由計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)與外加電壓的數(shù)值所決定，與N0無(wú)關(guān)，看到了兩條曲線的重合。40電流電離室的應(yīng)用：測(cè)量Y射線（或X射線）照射量、測(cè)量吸收劑量、測(cè)量放射性氣體41正比計(jì)數(shù)器中，利用碰撞電離將入射粒子直接產(chǎn)生的電離效應(yīng)放大了，使得正比計(jì)數(shù)器的輸出信號(hào)幅度比脈沖電離室顯著增大。屬于非自持放電的氣體電離探測(cè)器，原理：中心陽(yáng)極的電位相對(duì)于陰極為正電位，當(dāng)核輻射進(jìn)入正比計(jì)數(shù)管靈敏體積后，使氣體電離產(chǎn)生電子和正離子（稱為初電離。）電離電子在向中心電極漂移過(guò)程中不斷從電場(chǎng)獲得能量，當(dāng)其能量足夠使氣體電離時(shí)，產(chǎn)生新的離子對(duì)（稱為次電離）。次電離電子在向中心陽(yáng)極漂移過(guò)程中又被加速再使氣體電離，產(chǎn)生更多的離子對(duì)。電子越接近陽(yáng)極，電離氣體的概率越大，于是離子對(duì)不斷的增殖，這就是氣體放大，也稱為電子雪崩。脈沖電壓近似與入射粒子能量成正比。優(yōu)點(diǎn)脈沖幅度較大；靈敏度較高，脈沖幅度幾乎與原電離的地點(diǎn)無(wú)關(guān)；價(jià)格便宜，使用條件不苛刻。缺點(diǎn)脈沖幅度隨工作電壓變化較大，且容易受外來(lái)電磁干擾，因此，對(duì)電源的穩(wěn)定度要求也較高（W0.1%）42G-M計(jì)數(shù)器：入射核輻射在G-M計(jì)數(shù)管靈敏體積內(nèi)只要產(chǎn)生一對(duì)以上的初電離（即N021）,則初電離電子在電場(chǎng)作用下向中心陽(yáng)極漂移過(guò)程中，除了有正比計(jì)數(shù)管類似的次電離引起的電子雪崩（稱為湯姆遜雪崩）以外，電子在向陽(yáng)極漂移過(guò)程中還會(huì)使許多氣體分子或原子激發(fā)。處于激發(fā)態(tài)的分子或原子退激發(fā)射波長(zhǎng)在可見(jiàn)光或紫外光區(qū)的光子，光子與氣體或陰極發(fā)生光電效應(yīng)產(chǎn)生光電子，這些光電子在電場(chǎng)作用下也向陽(yáng)極漂移，并至少會(huì)再能觸發(fā)一個(gè)新的次級(jí)雪崩。在陽(yáng)極絲附近的大量電子很快漂移到陽(yáng)極而留下大量的正離子包圍著陽(yáng)極絲，形成一個(gè)“正離子鞘”。正離子鞘使G-M計(jì)數(shù)管中心陽(yáng)極周圍的電場(chǎng)強(qiáng)度減弱，以至于抑制電子增殖，最終使雪崩放電結(jié)束，電子完全被收集“電子電流”消失。放電結(jié)束后，正離子鞘向陰極漂移過(guò)程：形成“離子電流”是形成輸出脈沖的主要貢獻(xiàn)，G-M計(jì)數(shù)管輸出一個(gè)電脈沖。正離子在陰極表面的電荷中和過(guò)程G-M管僅能用來(lái)記錄入射粒子的數(shù)目，不能用于測(cè)量入射粒子的能量。優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高；脈沖幅度大；穩(wěn)定性高；計(jì)數(shù)器的大小和幾何形狀可按探測(cè)粒子的類型和測(cè)量的要求在較大的范圍內(nèi)變動(dòng)；使用方便、成本低廉、制作的工藝要求和儀器電路均較簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)：不能鑒別粒子的類型和能量；分辨時(shí)間長(zhǎng)，約102ps，不能進(jìn)行快速計(jì)數(shù)；正常工作的溫度范圍較?。u素管略大些）有亂真計(jì)數(shù)43當(dāng)工作電壓加到一定數(shù)值后，核輻射產(chǎn)生的脈沖大部分超過(guò)閾電平的幅度，噪聲也只有極少超過(guò)閾電平，此時(shí)被記錄的脈沖數(shù)目基本趨于飽和，隨工作電壓增加計(jì)數(shù)增加很小，這個(gè)區(qū)域稱為坪區(qū)。記錄核輻射產(chǎn)生的脈沖時(shí)，既要把所有高度不同的脈沖記錄下來(lái)，又要去掉一大批幅度很小的噪聲脈沖使其不被記錄。為同時(shí)達(dá)到這兩個(gè)要求，在電子儀器上設(shè)置一個(gè)閾電平。其作用是允許超過(guò)閾的脈沖被記錄下來(lái)，這種作用稱為甄別44閃爍探測(cè)器是利用某些物質(zhì)在核輻射作用下會(huì)發(fā)光的特性探測(cè)核輻射的,這些物質(zhì)稱為熒光物質(zhì)或閃爍體。由閃爍體和光電器件組成.原理：核輻射進(jìn)入閃爍體，損失能量使閃爍體的原子電離和激發(fā)，激發(fā)態(tài)原子退激時(shí)發(fā)射熒光（又稱閃爍光）。光子從產(chǎn)生地點(diǎn)穿過(guò)閃爍體和光導(dǎo)到達(dá)光電倍增管的光陰極，發(fā)生光電效應(yīng)。光電子首先到達(dá)第一倍增管，從光陰極到第一個(gè)倍增極的傳輸系數(shù)即第一個(gè)倍增極收集效率為K2。由于光電倍增管各電極的電位必須使后一級(jí)相對(duì)于前一級(jí)為正電位，所以光電子從第一倍增極飛向其后各倍增極經(jīng)過(guò)倍增（飛行時(shí)間幾十ns），最后在陽(yáng)極上收集的電子電荷。這些電荷在輸出電路中會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電壓脈沖。探測(cè)效率高和靈敏體積大等優(yōu)點(diǎn)。其能量分辨率雖然不如半導(dǎo)體探測(cè)器好，但對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性較強(qiáng)。特別是有機(jī)閃爍體的定時(shí)性能，中子、Y分辨能力和液體閃爍的內(nèi)計(jì)數(shù)本領(lǐng)均有其獨(dú)具的優(yōu)點(diǎn)。因此，它仍是廣泛使用的輻射探測(cè)器。如NaIheBGO探測(cè)器。45半導(dǎo)體探測(cè)器：原理帶電粒子進(jìn)入半導(dǎo)體探測(cè)器靈敏區(qū)后與半導(dǎo)體相互作用，使半導(dǎo)體的原子電離而產(chǎn)生電子和空穴對(duì)（初電離）靈敏區(qū)的電子和空穴在電場(chǎng)作用下分別向兩電極漂移，從而在半導(dǎo)體探測(cè)器輸出電路上形成電壓脈沖。比電離室有一些明顯的優(yōu)點(diǎn)：半導(dǎo)體的密度比氣體密度大許多（三個(gè)數(shù)量級(jí)）半導(dǎo)體探測(cè)器和電離室輸出同樣大小脈沖時(shí)，半導(dǎo)體探測(cè)器體積可小許多。半導(dǎo)體的平均電離能（約3eV）比氣體的平均電離能（約30eV）小一個(gè)數(shù)量級(jí)，帶電粒子在半導(dǎo)體探測(cè)器內(nèi)損失同樣的能量產(chǎn)生的電子-空穴對(duì)要多得多，電子-空穴對(duì)的統(tǒng)計(jì)漲落小得多，半導(dǎo)體探測(cè)器的能量分辨率要好得多。主要缺點(diǎn)：對(duì)輻射損傷較靈敏，受強(qiáng)輻照后性能變差，常用的鍺探測(cè)器，需要在低溫（液氮/電）條件下工作，甚至要求在低溫下保存，使用不便。應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域的射線能譜測(cè)量。近年來(lái)又受到高能物理工作者的重視，在高位置分辨的粒子徑跡探測(cè)器方面有了突破性的發(fā)展。46放射性氣溶膠：放射性物質(zhì)的微小固體或液體粒子懸浮于空氣中成為放射性氣溶膠，其粒度范圍為10-3~103pm47參考人：在輻射防護(hù)中，為了在共同的生物學(xué)基礎(chǔ)上計(jì)算放射性核素的年攝入量限制而規(guī)定的一種假想的成年人模型，能代表從事輻射工作的一般成年人.48在體外的輻射源對(duì)人體的照射叫外照射，主要包括丫射線、X射線、中子和高能帶電粒子.進(jìn)入人體的放射性核素對(duì)人體的照射叫內(nèi)照射。內(nèi)照射的效應(yīng)以射程短、電離強(qiáng)的a、p射線作用為主。當(dāng)外照射的射線照射身體某一部位，引起局部細(xì)胞的反應(yīng)則稱局部照射。當(dāng)全身均勻地或非均勻地受到照射而產(chǎn)生全身效應(yīng)時(shí)稱全身照射。49電離輻射損傷人體的過(guò)程：電離輻射對(duì)人體的危害主要是使機(jī)體受到損傷，其損傷程度取決于射線種類、能量和人體器官對(duì)輻射的敏感等因素。a或p射線通過(guò)機(jī)體時(shí)，能使機(jī)體的原子、分子激發(fā)和電離。Y射線或中子通過(guò)與機(jī)體作用，產(chǎn)生致電離粒子，使機(jī)體內(nèi)的原子和分子產(chǎn)生電離和激發(fā)。由于水約占成年人體重的百分之七十，當(dāng)電離輻射作用于人體時(shí)，被電離的主要是水分子。電離和激發(fā)的產(chǎn)物都在改變著機(jī)體內(nèi)正常的氧化還原作用，從而引起機(jī)體的正常新陳代謝過(guò)程發(fā)生變化。這些變化將造成各種生物效應(yīng)、抑制細(xì)胞分裂、基因突變和染色體畸變等。50輻射生物效應(yīng)與受照劑量、劑量率、輻射敏感性、照射方式、機(jī)體的生理狀態(tài)等因素有關(guān)。當(dāng)放射性核素侵入人體后，其輻射作用和生物效主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)：作用時(shí)間長(zhǎng)、潛伏期長(zhǎng)，病程分期不明顯、損傷部位有選擇性。51軀體效應(yīng)：受照射的個(gè)體本身誘發(fā)出的各種效應(yīng)（包括癌癥），軀體效應(yīng)是生物體的體細(xì)胞受到照射后產(chǎn)生的后果，因而不具有遺傳性，受影響的只是受到照射的個(gè)體本身.輻射遺傳效應(yīng)：在受照個(gè)體的子代個(gè)體中出現(xiàn)的輻射生物學(xué)效應(yīng)叫做輻射遺傳效應(yīng)。52電離輻射的能量沉積是一種隨機(jī)性過(guò)程，即使劑量很小，也完全可能在細(xì)胞內(nèi)的關(guān)鍵體積中沉積足夠的能量并導(dǎo)致細(xì)胞變異。由于單個(gè)細(xì)胞的細(xì)胞變異而產(chǎn)生的生物學(xué)效應(yīng)（即遺傳變化和細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化）的發(fā)生，也是隨機(jī)性事件。因此，將這類輻射生物學(xué)效應(yīng)稱為隨機(jī)性效應(yīng)。特征是：發(fā)生不具有閾值，即使在劑量很小的情況下也存在有一定的概率；這類效應(yīng)發(fā)生的概率是隨著劑量的增高而增加，效應(yīng)的嚴(yán)重程度與劑量無(wú)關(guān)。全部組織或者部分組織受到照射，構(gòu)成該組織的相當(dāng)數(shù)量的細(xì)胞被殺死，而這些細(xì)胞又不能由存活下來(lái)的細(xì)胞的增殖來(lái)補(bǔ)償，從而，使該種組織或者由該種組織構(gòu)成器官功能受到影響并產(chǎn)生臨床上可檢查出的癥狀，通過(guò)這樣的發(fā)生機(jī)制產(chǎn)生的效應(yīng)被稱為確定性效應(yīng).存在劑量的閾值，只有當(dāng)受照劑量超過(guò)某一閾值時(shí)才會(huì)發(fā)生，即效應(yīng)的嚴(yán)重程度與受照劑量的大小有關(guān)，如性細(xì)胞的損傷引起生育的損傷、眼晶體損傷引起白內(nèi)障以及皮膚的良性損傷等。53近期效應(yīng)是指機(jī)體在照后60天以內(nèi)所發(fā)生的變化。人員受到一次小劑量照射后，近期主要出現(xiàn)以下幾個(gè)方面的變化：早期臨床癥狀、血液學(xué)變化、淋巴細(xì)胞染色體畸變、其它指標(biāo)的變化。遠(yuǎn)期效應(yīng)指受照后數(shù)年出現(xiàn)的效應(yīng)。遠(yuǎn)期效應(yīng)主要指輻射誘發(fā)的癌癥、白血病及壽命縮短等。54在非定向輻射場(chǎng)中，粒子運(yùn)動(dòng)方向是雜亂無(wú)章的.輻射場(chǎng)中某一點(diǎn)的注量定義為：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而得的商，即①=dN/da。SI單位為m-2.粒子注量率甲，它表示單位時(shí)間內(nèi)，進(jìn)入單位截面積的球體內(nèi)的粒子數(shù)，定義為de除以dt而得的商。把進(jìn)入某點(diǎn)處單位面積的球體內(nèi)的所有粒子能量之和（不包括靜止能量）稱為能注量。SI單位為J.m-2.單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入單位截面積球體內(nèi)所有粒子能量之和，稱為能注量率.照射量是根據(jù)x或丫射線與空氣中的原子相互作用時(shí)，產(chǎn)生的次級(jí)電子對(duì)空氣的電離本領(lǐng)大小來(lái)度量輻射場(chǎng)的一個(gè)物理量x或丫射線的光子在單位質(zhì)量空氣中釋放出的所有次級(jí)電子，當(dāng)它們完全被阻止在空氣中時(shí)，在空氣中產(chǎn)生一種符號(hào)的離子的總電荷量。定義為dQ除以dm而的得商，X=dQ/dm.SI單位為C/Kg。暫用倫琴（R）,lR=2.58xlO-4C/Kg。只適用于x或丫射線；只空氣一種介質(zhì)。不關(guān)心次級(jí)電子在何處產(chǎn)生電離；不包括次級(jí)電子發(fā)射的韌致輻射被吸收后產(chǎn)生的電離。照射量率是單位時(shí)間內(nèi)的照射量。吸收劑量就是當(dāng)電離輻射與物質(zhì)相互作用時(shí)，描述單位質(zhì)量的物質(zhì)吸收電離輻射能量多少的物理量。致電離輻射授與某一體積元中物質(zhì)的平均能量除以該體積元中物質(zhì)的質(zhì)量dm而得的商。SI單位為J/Kg，專用戈瑞，Gy和拉德（rad），lGy=100rad。當(dāng)說(shuō)明吸收劑量時(shí)，必須指明某點(diǎn)、某物質(zhì)的吸收劑量。授與能就是電離輻射授與一定體積中的物質(zhì)的能量，而且這些能量全部被該體積內(nèi)的物質(zhì)吸收。吸收劑量率，一般地說(shuō)是單位時(shí)間內(nèi)的吸收劑量。嚴(yán)格的定義為：某一時(shí)間間隔dt內(nèi)吸收劑量的增量dD，除以時(shí)間間隔dt而得的商。比釋動(dòng)能是間接致電離粒子與物質(zhì)相互作用時(shí)，在單位質(zhì)量的物質(zhì)中產(chǎn)生的帶電粒子初始動(dòng)能的總和。SI單位為Gy,專用rad。在單位時(shí)間內(nèi)單位質(zhì)量的特定物質(zhì)中，由間接致電離粒子釋放出來(lái)的所有帶電粒子初始動(dòng)能的總和稱為比釋動(dòng)能率。55劑量當(dāng)量是用來(lái)說(shuō)明生物物質(zhì)所受照射的重要物理量，在未加說(shuō)明的情況下，吸收劑量并不能用來(lái)預(yù)示輻射照射所產(chǎn)生的生物效應(yīng)的有害程度。吸收劑量產(chǎn)生的生物效應(yīng)與射線的種類、能量及照射條件有關(guān)。定義：在組織內(nèi)所關(guān)心的一點(diǎn)上的D，Q和N的乘積，用公式表示如下H=DQN。D：吸收計(jì)量（Gy）；Q：品質(zhì)因數(shù)；N：所有其他修正因素的乘積。它反映了吸收劑量不均勻的空間和時(shí)間分布等因素°ICRP（國(guó)際輻射防護(hù)委員會(huì)）指定°N=1（不論是內(nèi)照射還是外照射）SI單位為J/Kg，專用西弗（Sv）雷姆（rem）lSv=100rem。單位時(shí)間內(nèi)劑量當(dāng)量的增量，稱之為劑量當(dāng)量率。56當(dāng)量劑量Ht，r定義為常DtJ3r，Dt，r—輻射R在器官或組織T內(nèi)產(chǎn)生的平均吸收劑量；叫一輻射R的輻射權(quán)重因數(shù)。單位為Sv。57當(dāng)量劑量與劑量當(dāng)量區(qū)別：劑量當(dāng)量是以組織或器官中的一個(gè)點(diǎn)的吸收劑量乘以該點(diǎn)的輻射品質(zhì)因數(shù)Q，而當(dāng)量劑量是以器官或組織的平均吸收劑量乘以輻射權(quán)重因子QR，3R是以入射到身體的輻射種類和能量（外照射）或從輻射源放射的粒子的種類和能量（內(nèi)照射）來(lái)選取的。計(jì)算劑量當(dāng)量的輻射品質(zhì)因數(shù)Q是按照輻射的傳能線密度而定，計(jì)算當(dāng)量劑量的權(quán)重因子QR是根據(jù)輻射在低劑量率是誘發(fā)隨機(jī)效應(yīng)的相對(duì)生物效應(yīng)值選取的。在相當(dāng)多的情況下，二者在數(shù)值上是相差無(wú)幾的。劑量當(dāng)量概念只限于輻射防護(hù)中使用，而且專用于人體（高級(jí)動(dòng)物），即必須是有生命的物質(zhì)、動(dòng)物。因?yàn)樗菫榱私y(tǒng)一表示各種射線對(duì)機(jī)體的危害程度，而采用和定義的劑量當(dāng)量概念在計(jì)算劑量當(dāng)量時(shí)，必須指明射線種類、能量和照射條件。因?yàn)閯┝慨?dāng)量可以表達(dá)不同種類射線，在不同能量及不同照射條件下，所引起的各種電離輻射的危害程度的差異58有效劑量E被定義為人體各組織或器官的當(dāng)量劑量乘以相應(yīng)的組織權(quán)重因數(shù)后的和，HT：組織或器官T所受的當(dāng)量劑量；QT：組織或器官T的組織權(quán)重因數(shù)，它表示器官或組織T受電離輻射照射時(shí)產(chǎn)生隨機(jī)效應(yīng)的幾率與全身受到隨機(jī)效應(yīng)的幾率之比值。E=Z氣?Qt?59集體有效劑量對(duì)于一給定的輻射源受照群體所受的總有效劑量S.在內(nèi)照射情況下為了評(píng)價(jià)單次攝入放射性物質(zhì)對(duì)人體的危害，引入待積當(dāng)量劑量。單次攝入放射性物質(zhì)后，某一器官或組織在此后50年受到的累積劑量當(dāng)量稱為待積劑量當(dāng)量.60外照射防護(hù)方法有主要有三種距離防護(hù)、時(shí)間防護(hù)和屏蔽防護(hù)，對(duì)工作場(chǎng)所具有放射性的設(shè)備進(jìn)行去污，減少輻射源活度，也是常用的方法。輻射屏蔽常采用低原子序數(shù)的鋁或有機(jī)玻璃，第一層用低原子序數(shù)的材料做成，以減少軔致輻射的產(chǎn)生；第二層用高原子序數(shù)的材料做成，用于屏蔽軔致輻射。X、Y射線常采用高原子序數(shù)的鉛、鐵或經(jīng)濟(jì)實(shí)用的混凝土等材料；中子則采用原子序數(shù)較低而含氫較多的物質(zhì)，如水、石蠟等。內(nèi)照射防護(hù)的基本方法概括的說(shuō)就是隔離與稀釋兩種方法。放射性物質(zhì)進(jìn)入人體的途徑：經(jīng)消化道進(jìn)入、經(jīng)呼吸道進(jìn)入、經(jīng)傷口和皮膚粘膜進(jìn)入。內(nèi)照射損傷救治：主要采取綜合措施，以防止或減少放射性核素在體內(nèi)的沉積、減輕或防止內(nèi)照射損傷，消除體表沾染、減少吸收、加速排出、應(yīng)用絡(luò)合劑、服用影響代謝的藥物、綜合對(duì)癥治療。輻射防護(hù)的宗旨：既要保護(hù)從事放射性工作人員和廣大公眾及其后代的健康與安全，又要允許正當(dāng)照射的必要活動(dòng)，有利于核技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展.主要目的：為人類提供適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)標(biāo)準(zhǔn)而不過(guò)分限制伴有輻射的有益實(shí)踐。輻射防護(hù)的任務(wù)：積極進(jìn)行有益于人類的伴有電離輻射的實(shí)踐活動(dòng)，促進(jìn)核能利用及其新技術(shù)的迅速發(fā)展。最大限度地預(yù)防和縮小電離輻射對(duì)人類的危害，保護(hù)環(huán)境，保障從事放射性工作的人員、廣大公眾和他們的后代的健康與安全。輻射防護(hù)的主要內(nèi)容有：輻射劑量、輻射防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)、輻射監(jiān)測(cè)、防護(hù)技術(shù)、輻射安全評(píng)價(jià)、輻射安全管理等。輻射防護(hù)的基本原則：放射實(shí)踐的正當(dāng)化原則，即任何伴有電離輻射的實(shí)踐，所獲得的利益必須大于所付出的代價(jià)。放射防護(hù)的最優(yōu)化原則，即任何電離輻射的實(shí)踐，應(yīng)當(dāng)避免不必要的照射。任何必要的照射，在考慮了經(jīng)濟(jì)、技術(shù)和社會(huì)等因素的基礎(chǔ)上，應(yīng)保持在可以合理達(dá)到最低水平。個(gè)人劑量限制原則，即所有實(shí)踐帶來(lái)的個(gè)人受照劑量必須低于劑量當(dāng)量限值。64劑量限制標(biāo)準(zhǔn)：職業(yè)人員有效劑量連續(xù)5年內(nèi)每年平均不超過(guò)20mSv，任一年不超過(guò)50mSV，公眾人員每年不超過(guò)ImSv。年當(dāng)量劑量職業(yè)人員眼睛不超過(guò)150mSv公眾人員眼睛不超過(guò)15mSv，皮膚分別為500mSv和50mSv，四肢不超過(guò)500mSv。65放射性廢物是指含有放射性物質(zhì)或被放射性物質(zhì)所污染，其活度或活度濃度大于規(guī)定的清潔解控水平，并且所引起的照射未被排除的廢棄物（不管其物理形態(tài)如何。）66放射性廢物的分類：（1）按廢物的物理、化學(xué)形態(tài)分類：①氣