02核物理基礎(chǔ)及防護(hù)常用量1

1、,核物理學(xué)基礎(chǔ)與輻射防護(hù)常用量,一、原子結(jié)構(gòu) Atomic construction 二、元素、核素、同位素和同質(zhì)異能素 （一）元素element： 質(zhì)子數(shù)相同的原子稱(chēng)為一種元素，它們的原子序數(shù)相同，因此具有相同的化學(xué)特性。但其原子核中的中子數(shù)可以不同，因而物理特性可有某些差異。,（二）核素nuclide：質(zhì)子和中子數(shù)相同，質(zhì)量數(shù)相同，并處于同能量狀態(tài)的原子，稱(chēng)為一種核素，例如:,為5種不同的核素。但H的質(zhì)子均為1,為一種元素,3種核素。目前已知的核素有2300多種，分別屬于100多種元素。,（三）同位素isotope：質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同，稱(chēng)為元素的同位素，例如:,（四）同質(zhì)異能素isom

2、er：核內(nèi)中子數(shù)和質(zhì)子數(shù)都相同，但核所處能態(tài)不同的核素互為同質(zhì)異能素。如 99mTc,和,互為氫的同位素。,原子核的衰變decay 主要有3種類(lèi)型，即、衰變和躍遷。 （裂變、聚變 略）,（一）衰變 粒子是氦的原子核，它由2個(gè)質(zhì)子和2個(gè)中子組成。衰變的反應(yīng)式如下：,注：X代表母核，Y代表子核，Q代表衰變時(shí)釋放的能量。,MeV,（二）衰變 衰變包括3種類(lèi)型：-衰變、衰變、電子俘獲。 1、-衰變 條件： 核內(nèi)中子多，n 變P，放出一個(gè)負(fù)電子。,稱(chēng)為反中微子， 特點(diǎn)：連續(xù)能譜。,2、衰變 條件：核內(nèi)中子多，P 變n，放出一個(gè)正電子。,注：式中代表中微子。 特點(diǎn)：粒子的能譜與-粒子能譜一樣也是連續(xù)的，都

3、是人工放射性核素,3、 電子俘獲electron capture 原子核從核外殼層中俘獲一個(gè)電子使核內(nèi)的一個(gè)質(zhì)子轉(zhuǎn)變?yōu)橹凶?，同時(shí)放出中微子的過(guò)程稱(chēng)為電子俘獲。,（三）躍遷和內(nèi)轉(zhuǎn)換 伴隨或衰變后發(fā)生。,有些原子核進(jìn)行躍遷時(shí)不放出射線，而把激發(fā)態(tài)躍遷到較低激發(fā)態(tài)或基態(tài)時(shí)釋放出來(lái)的能量直接交給核外殼層電子（主要是K層電子），使該電子釋放出來(lái)成為自由電子，這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為內(nèi)轉(zhuǎn)換。,例：,（E=0.141MeV）,是,的同質(zhì)異能素。,注,原子核衰變規(guī)律 It =I0 e -t 半衰期：放射性活度減少至一半所需要的時(shí)間稱(chēng)作物理半衰期（T1/2） T1/2=0.693/,輻射防護(hù)常用量及其單位 一、放射性活度r

4、adioactivity（A） A=dN/dt 國(guó)際單位（SI）為貝可勒爾（核衰變/秒） 簡(jiǎn)稱(chēng)貝可（Bq）， 舊單位是居里（Ci），1Ci=3.71010Bq=3.71010核衰變/秒。,二、照射量exposure（X） 定義：X射線或射線在單位質(zhì)量（dm）的空氣中，與原子相互作用釋放出來(lái)的次級(jí)電子完全被阻止時(shí)，所產(chǎn)生的同一符號(hào)離子的總電荷（dQ）即： X = dQ/dm 國(guó)際單位（SI）庫(kù)侖每千克（Ckg-1），舊單位為倫琴（R）， 1R=2.5810-4Ckg-1。,倫琴的定義是：在X射線或射線照射下，0.OO1293 g空氣（相當(dāng)于0和101kPa大氣壓力下1 cm3干燥空氣的質(zhì)量）所產(chǎn)

5、生的次級(jí)電子形成總電荷量為1靜電單位的正離子或負(fù)離子。即：,1靜電單位電荷量的離子對(duì)為：,離子對(duì),1R X射線或射線照射量有以下等值定義 1.在0.001293g空氣中形成1靜電單位電荷量的正離子或負(fù)離子； 2.在0.001293g空氣中形成2.083109對(duì)離子； 3.在0.001293g空氣中交給次級(jí)電子7.051010eV或11.310-9J的輻射能量； 4.在1g空氣中交給次級(jí)電子87.310-7 J的輻射能量。,注意：照射量和照射量率只對(duì)空氣而言，只是從電離本領(lǐng)的角度說(shuō)明X射線或射線在空氣中的輻射場(chǎng)性質(zhì)，僅適用于X射線或射線 。,=dX/dt,照射量率,dm為被照射物質(zhì)的質(zhì)量，dE為

6、其吸收的輻射能。 吸收劑量的國(guó)際單位（SI）為：Jkg-1。 國(guó)際單位專(zhuān)用名稱(chēng)是戈瑞（Gy）， 舊有專(zhuān)用單位為拉德（rad）,1Gy=100rad。,三、吸收劑量absorbed dose（D）,吸收劑量與照射量的區(qū)別： 吸收劑量：適用于任何射線和任何靶物質(zhì)，衡量的指標(biāo)是被照射物質(zhì)所吸收的輻射能量。 照射量：只適用于X射線及射線，靶物質(zhì)是空氣，衡量的指標(biāo)是在空氣體積內(nèi)形成的次級(jí)電子所產(chǎn)生離子總電荷量，即X射線或射線通過(guò)該體積的空氣時(shí)所放出的能量，是輻射場(chǎng)的量度。 空氣輻射場(chǎng)的X或射線，可通過(guò)下式將照射量換算為吸收劑量D： D=33.97X 式中，X為照射量，單位為Ckg-1，33.97為換算系

7、數(shù)，D 的單位為Gy。,五、當(dāng)量劑量equivalent dose（HT，R） 吸收劑量與輻射權(quán)重因子的乘積。即： HT，R=DT，RWR WR為類(lèi)輻射的輻射權(quán)重因子（表3-2）。 當(dāng)量劑量特別給它起了一個(gè)專(zhuān)用名稱(chēng)叫希 沃特（Sv）。,四、比釋動(dòng)能 kerma（K） 定義：不帶電致電離粒子與物質(zhì)相互作用時(shí)，在單位質(zhì)量的物質(zhì)中產(chǎn)生的帶電粒子的初始動(dòng)能的總和。即： K=dEtr/dm 比釋動(dòng)能的單位與吸收劑量相同。,當(dāng)量劑量的應(yīng)用條件？,六、有效劑量effective dose（E） 有效劑量（E）是指全身受到均勻照射或不均勻照射當(dāng)量劑量（HT，R）的加權(quán)平均值。,由于WT沒(méi)有量綱，所以有效劑量（

8、E）和當(dāng)量劑量一樣，也以希沃特（Sv）為單位。,舉例： 例如有甲、乙2人,甲的骨表面接受0.3Sv 的當(dāng)量劑量，而乙的骨表面0.2Sv的照射，同時(shí)肝臟又受到0.1Sv的照射，哪個(gè)人危險(xiǎn)更大些？ 答： 根據(jù)表3-3給出的WT值按公式3-11計(jì)算如下： E甲=0.010.3=0.003 Sv (骨表面WT=0.01) 甲相當(dāng)于全身均勻照射0.003Sv 的危險(xiǎn)性。 E乙=0.010.2+0.050.1=0.007 Sv (肝臟WT=0.05) 乙相當(dāng)于全身均勻照射0.007Sv的危險(xiǎn)性。顯然乙受到輻射的危害大于甲。,有效劑量的應(yīng)用條件？,七、待積當(dāng)量劑量（HT（t）與待積有效劑量（E（t） 待積當(dāng)

9、量劑量（HT，50）的定義是：?jiǎn)未螖z入的放射性物質(zhì)在其后的50年內(nèi)對(duì)所關(guān)心的器官或組織所造成的總劑量。即：,積分時(shí)間定為50年是與放射性職業(yè)人員終身工作時(shí)間相對(duì)應(yīng)的。,如果單次攝入R類(lèi)放射性核素對(duì)人體器官或組織（T）造成的待積當(dāng)量劑量HT，50乘以相應(yīng)的權(quán)重因子WT，隨后對(duì)所涉及的器官或組織（T）求積，即可得待積有效劑量E50。即：,待積有效劑量E50可以作為由于單次攝入放射性核素，預(yù)計(jì)平均對(duì)一個(gè)個(gè)體將要造成的隨機(jī)性健康效應(yīng)誘發(fā)率的衡量指標(biāo)。,八、涉及群體的劑量 （一）集體劑量 集體劑量（collective dose）是群體所受的總輻射劑量的一種表示方法，它的定義為受某一輻射源照射的群體成員數(shù)與他們所受的平均輻射劑量的乘積。集體劑量的國(guó)際單位用人希沃特（manSv）表示。,（二）集體有效劑量 集體有效劑量 （colle