辐射量的类别-大学课程《辐射防护概论》-课件.ppt

辐射量的类别电离辐射领域各学科通用的物理量1.描述辐射场的辐射度量学量：注量2.辐射与物质相互作用的系数及相关量：截面、碰撞阻止本领，质量减弱系数，质能转移系数3.辐射效应有关的剂量学量：吸收剂量4.放射性量：活度只用于辐射防护的量1.基本防护量：有效剂量、当量剂量2.辅助防护量：待积有效剂量3.外照射防护实用量：个人剂量当量2第二节 辐射场的量和单位一、辐射场二、粒子注量1粒子注量2粒子注量率三、谱分布四、能量注量1能量注量2能量注量率3能量注量与粒子注量的关系一、电离辐射场（IonizingRadiationField）电离辐射在其中通过、传播乃至经由相互作用传递辐射能量的整个空间范围。辐射场性质的内涵辐射场类型辐射场，辐射场，辐射场中子辐射场，混合辐射场粒子能量单能辐射场具有能量分布的辐射场各向同性辐射场（IsotropicRadiationField）从各个方向到达辐射场某点具有特定能量的同类粒子数目都相同的辐射场辐射场性质的时空相关性辐射场的性质常随观察时间和空间位置的变迁而改变。完整描述一个辐射场，需要从以下五个方面进行。为完整描述辐射场，必须了解：任意时刻，（T）沿任意方向，到达辐射场（）任意位置的（P）任意类型、（K）任意能量的（E）粒子数目或它们携带的辐射能量101.粒子注量（particlefluence）ICRU定义：辐射场中某一点的注量，是进入以该点为球心，截面积为da的小球体内的粒子数dN除以da的商，即式中：dN进入小球体的粒子数。da小球体截面积，单位m2。粒子注量，单位m-2。粒粒子子没没有有方方向向性性，单单位位截截面面积积粒粒子子数数不不等等于于粒粒子注量。子注量。112.粒子注量率（particlefluencerate）式中：d单位时间粒子注量的增量。粒子注量率，单位m-2s-1。第一节 辐射场的量和单位例题：求距源强中子/秒点源0.5米处的粒子注量率积分分布：积分分布表示能量在之间粒子组成的那部分粒子注量积分分布与粒子注量有相同的单位：粒子注量的微分分布的单位是辐射场的粒子注量可以表示为粒子注量的微分分布在范围内对所有粒子积分16四、能量注量1.能量注量（energyfluence)进入单位截面积的球体内的所有粒子能量之和（不包括静止能量）式中：dEft粒子能量之和，单位J。能量注量，单位J/m2。183.能量注量与粒子注量的关系：19一、吸收剂量二、比释动能三、照射量四、吸收剂量、比释动能和照射量的区别辐射剂量学中使用的量20一、吸收剂量1授予能2吸收剂量3吸收剂量率21剂量：医学专用术语，指药物治疗时需要掌握的用药量。“剂量正是作为将物理测量和辐射生物效应联系起来的一 个物理量而被引入的。能量沉积是一个随机的过程单位：J平均授予能：1.授予能进入该体积元的所有带电和不带电的电离粒子能量（动能）的总和该体积元内发生的任何核和基本粒子的转变中，核和基本粒子静止质量能所有变化的总和（体积元内质量因核和基本粒子的转变减少时，能量为正号，反之为负）例如，质子进入并保留在体积元中，静止质量增加，但体积元内并未因此发生静止质量和能量之间的转变，因此对辐射能的沉积并无影响。注意：吸收剂量与注量的关系253.吸收剂量率SI单位：戈瑞/秒，Gy/s某一时间间隔内吸收剂量的增量除以该时间间隔的商。定义：26二、比释动能间接电离粒子的能量沉积过程：间接带电粒子带电粒子带电粒子物质（比释动能）（吸收剂量）1.简介不带电粒子授予物质能量分为两个过程1、通过相互作用向次级带电粒子转移2、次级带电粒子通过电离激发授出与第一阶段对应的是比释动能K与第二阶段对应的是吸收剂量D292.比释动能（Kerma，kineticenergyreleasedinmaterial）定义：间接带电粒子在体积元内产生的所有带电粒子的初始动能的和除以物质质量的商。SI单位：戈瑞，Gy转移能：不带电粒子在某一体积元内转移给次级带电粒子的初始动能的核314.比释动能与注量的关系单能：连续谱：比释动能因子：用于计算K查附表3335.比释动能与吸收剂量的关系带电粒子平衡：总能量平衡谱分布平衡每有一个带电粒子从所考虑体积出来，就有一个相同类型、相同能量的带电粒子从外面进入，要求一一对应。34带电粒子平衡的条件：（1）离介质边界有一定距离，dRmax；（2）均匀照射条件；（3）介质均匀条件：介质对次级带电粒子的阻止本领，对初级辐射的质能吸收系数不变。带电粒子平衡不成立：（1）辐射源附近；（2）两种物质的界面；（3）高能辐射。35比释动能与吸收剂量的关系：条件：带电粒子平衡其中：对低能带电粒子，韧致辐射可以忽略时，则DK一般在10-310-2之间36比释动能与吸收剂量在物质中的变化：386.比释动能和吸收剂量概念的应用实现对生物组织中吸收剂量的间接测量目的：射线：中子：注意谱的问题，此外还需要进行组织厚度的剂量修正照射量照射量 一、照射量、照射量X(Exposure)1.定义（Definition）dQ为光子在质量为dm的空气中释放的全部电子（包括负电子和正电子）完全被空气阻止时，在空气中所产生的一种符号离子总电荷的绝对值。单位：Ckg-1 1R=2.5810-4 Ckg-1dm 2.特性（properties）次级电子的轫致辐射被吸收而产生的电离电荷，不包括在dQ之内；dm之外释放的次级电子，在dm之内产生的电离电荷，不包括在dQ之内；其中(e/W)a表示照射量是X或射线在空气中的碰撞比释动能的电离当量。对于单能光子 二照射量率二照射量率 （Exposure rate）1.定义 单位：Ckg-1s-1或Rs-1=dX/dt对单能光子辐射场:42X、射线；空气，有些文献提到介质的照射量时，是指在介质中放置少量空气后测得的照射量值。不包括次级电子韧致辐射被吸收后产生的电离（3MeV时，才予以考虑）特点：43照射量单位（历史上使用的单位）伦琴：在1伦琴X射线照射下，0.001293克空气（标准状况下，1立方厘米空气的质量）中释放出来的次级电子，在空气中总共产生电量各为1静电单位的正离子和负离子。1R2.5810-4C/kg442.照射量率SI单位：C/Kg.s,R/s等次级电子在体积以内和以外的空气中走完它们的路程时，总共产生的电离电荷；只适用于X、射线；只对空气；测量时必须满足电子平衡；不能作为剂量的单位概念理解：453.照射量因子计算公式：照射量照射量因子因子46例：137Cs源发射的射线能量为0.662MeV，离源1m处测得光子的注量率为1107m-2s-1，求该点的照射量率。解：由且得查表1.247Dm吸收剂量，Gy；fm因子，J/C；X照射量，C/kg.4.吸收剂量与照射量的关系Dm吸收剂量，Gy；fm因子，Gy/R；X照射量，R.485.吸收剂量、比释动能和照射量的区别49且电子平衡时50辐射防护中使用的量一、与个体相关的辐射量1当量剂量2有效剂量3待积当量剂量与待积有效剂量二、与群体相关的辐射量1集体当量剂量2集体有效剂量三、用于环境和个人监测的ICRU量D、K和和X之间的区别之间的区别辐射量辐射量照射量照射量X X比释动能比释动能K K吸收剂量吸收剂量D D计量学计量学含义含义适用介适用介质质适用辐适用辐射类型射类型表征表征X,线在线在考察的体积考察的体积内用于电离内用于电离空气的能量空气的能量空空 气气X、射线射线表征非带电粒表征非带电粒子在考察的体子在考察的体积内交给带电积内交给带电粒子的能量粒子的能量任何介质任何介质非带电粒子辐非带电粒子辐射射表征任何辐射表征任何辐射在考察的体积在考察的体积内被物质吸收内被物质吸收的能量的能量任何介质任何介质任何辐射任何辐射（受照体的）吸收剂量（受照体的）吸收剂量定义：单位质量的受照体所接定义：单位质量的受照体所接受（吸收）的辐射能量。受（吸收）的辐射能量。D=E/m.单位：单位：(J/kg)=戈瑞戈瑞(Gy）。）。如如:1J/2kg=0.5Gy.剂量这个名词在医学上指的是剂量这个名词在医学上指的是人食入药物的物质量，如人食入药物的物质量，如2mg/天天/人。而这里则是受照体所人。而这里则是受照体所接受（吸收）的辐射能量。接受（吸收）的辐射能量。物理意义：用于描述射线对受物理意义：用于描述射线对受照体的作用效果。照体的作用效果。辐射体辐射体受照体受照体 射线射线 射线射线 射线射线辐射能量1.当量剂量当量剂量 对于不同的射线，对于不同的射线，即使剂量相同，对受即使剂量相同，对受照物体所产生的效果照物体所产生的效果可能不同，为描述不可能不同，为描述不同射线对受照体的不同射线对受照体的不同作用效果同作用效果引入引入当量剂量。当量剂量。当量剂量=剂量辐射的权重因子。单位：希沃特(Sv).射线射线射线射线 射线射线射线射线 ICRP划分标准划分标准:受低剂量辐射损害主要是受低剂量辐射损害主要是随随机性效应机性效应（严重的遗传性疾患和致死癌症）（严重的遗传性疾患和致死癌症）.假定假定:随机性效应随机性效应发生的几率发生的几率与与剂量剂量存在线性存在线性无阈的关系无阈的关系,用用危险度因子危险度因子评价评价2.有效剂量有效剂量（1）辐射效应的危险度）辐射效应的危险度 危险度危险度(危险度系数危险度系数):组织或器官接受单位当组织或器官接受单位当量剂量照射引起随机性损害效应的几率量剂量照射引起随机性损害效应的几率.（辐射（辐射致癌的危险度用死亡率表示致癌的危险度用死亡率表示;辐射致遗传损害的辐射致遗传损害的危险度用严重遗传疾患的发生率表示）危险度用严重遗传疾患的发生率表示）.2.有效剂量有效剂量（1）辐射效应的危险度）辐射效应的危险度 损害效应的严重程度差异称损害效应的严重程度差异称危险度权重因子危险度权重因子(组织权重因子组织权重因子)组织组织T接收接收1Sv时的危险度时的危险度全身均匀受照全身均匀受照1Sv时的总危险度时的总危险度2.有效剂量有效剂量（1）辐射效应的危险度）辐射效应的危险度组组 织织辐辐 射射 效效 应应危险度危险度(Sv-1)性性 腺腺乳乳 腺腺红骨髓红骨髓肺肺甲状腺甲状腺骨表面骨表面其余组织其余组织合计合计遗遗 传传 效效 应应乳乳 腺腺 癌癌白白 血血 病病肺肺 癌癌甲甲 状状 腺腺 癌癌骨骨 癌癌癌癌4 10-32.5 10-32 10-32 10-35 10-45 10-45 10-31.65 10-2表表1:人体器官或组织的危险度人体器官或组织的危险度2.有效剂量有效剂量（1）辐射效应的危险度）辐射效应的危险度WT0.010.010.050.050.120.20组织或组织或器官器官T T骨表面骨表面皮皮 肤肤膀胱膀胱、乳腺、乳腺肝、食管肝、食管甲状腺甲状腺其余组织其余组织红骨髓红骨髓结结 肠肠肺、肺、胃胃性性 腺腺合计合计0.020.020.300.300.480.480.200.20表表2:不同器官或组织的辐射危险度权重因子不同器官或组织的辐射危险度权重因子(WT)计算辐射给不同组织造成的总危险度，评价计算辐射给不同组织造成的总危险度，评价辐射所产生的危害辐射所产生的危害.2.有效剂量有效剂量（2）有效剂量）有效剂量EHTR为为T组织所受的当量剂量；组织所受的当量剂量；WT 为为T组织的危险权重因子组织的危险权重因子E的单位与当量剂量的单位与当量剂量HTR的单位相同的单位相同2.有效剂量有效剂量例例 某胸片检查（胸片或胸透）病人各组织某胸片检查（胸片或胸透）病人各组织器官受到的当量剂量（器官受到的当量剂量（mSv）见表，比较病人接见表，比较病人接受的有效剂量。受的有效剂量。H或或W性性 腺腺乳乳 腺腺红骨红骨髓髓肺肺甲状甲状腺腺骨表骨表面面其余其余H胸片胸片H胸透胸透WTR0.010.150.200.061.300.050.254.100.120.052.300.120.080.160.050.082.600.010.110.850.30解：解：H或或W性性 腺腺乳乳 腺腺红骨红骨髓髓肺肺甲状甲状腺腺骨表骨表面面其余其余H胸片胸片H胸透胸透WTR0.010.150.200.061.300.050.254.100.120.052.300.120.080.160.050.082.600.010.110.850.30胸透相当于15次胸片的有效剂量由于辐射随机性效应由于辐射随机性效应,评价群体所受的辐射危害评价群体所受的辐射危害3.集体当量剂量和集体有效剂量集体当量剂量和集体有效剂量集体当量剂量集体当量剂量ST：Hti为受照群中第为受照群中第i组内组内Ni个成员人均个成员人均全身或某器官或全身或某器官或组织的当量剂量组织的当量剂量集体有效剂量集体有效剂量SE：Ni为受照群中全身或为受照群中全身或某器官或组织的平均某器官或组织的平均有效剂量为有效剂量为Ei的人数的人数 待积当量剂量的定义是：单次摄入的放射性待积当量剂量的定义是：单次摄入的放射性物质在其后物质在其后50年内对脏器或组织造成的总剂量年内对脏器或组织造成的总剂量4.待积当量剂量和待积有效剂量待积当量剂量和待积有效剂量待积当量剂量待积当量剂量HT：进入人体放射性物质的当量剂量率是随时间进入人体放射性物质的当量剂量率是随时间改变的，并受核素种类、化学状态、入体方式改变的，并受核素种类、化学状态、入体方式和代谢规律等因素影响。从事放射性工作人员和代谢规律等因素影响。从事放射性工作人员的待积当量剂量积分时间的待积当量剂量积分时间T定为定为50年，一般群年，一般群众定为众定为70年。年。4.待积当量剂量和待积有效剂量待积当量剂量和待积有效剂量待积有效剂量待积有效剂量E：对单次摄入放射性核素在时间对单次摄入放射性核素在时间T（年）年）内权重因子和当量剂量乘积的求和内权重因子和当量剂量乘积的求和 可以预计平均对某个体将要造成的随机可以预计平均对某个体将要造成的随机性健康效应诱发率的衡量指标性健康效应诱发率的衡量指标辐射源辐射源 体内体内 体外体外常用辐射剂量之间的关系图示常用辐射剂量之间的关系图示发射发射吸收剂量吸收剂量 D D器官器官当量剂量当量剂量 H HTRTR器官器官辐射权重辐射权重因子因子WR组织权重组织权重因子因子WT有效剂量有效剂量 E E6566概念理解当量剂量当量剂量 针对某个器官或组织，是平均值；有效剂量有效剂量 针对全身而言，取平均值。辐射权重因子辐射权重因子辐射权重因子辐射权重因子 描述了辐射类型、能量的不同对生物效应的影响；组织权重因子组织权重因子 则描述了不同器官、组织对全身总危害的贡献。67放射性活度A（activity）：放射性核素的核转变率，（不是原子核数或发出的粒子数）式中：A放射性活度，SI单位：贝克勒尔（Bq）。1Bq1s1dNdt时间内发生的核转变数。历史上曾使用过的单位：居里（Ci）1Ci=3.71010Bq