作用于人体的电离辐射(精品).ppt
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1、 第三节第三节 医疗照射中应用的辐照装置医疗照射中应用的辐照装置一.医疗放射治疗装置(一)(一)X X 射线诊断机射线诊断机1、X线产生的机理 (1)韧致福射 (2)特征X射线X 射线管的结构产生X射线的条件*电子 灯丝加热(灯丝电压)*电子被加速 高压作用于人体的电离辐射源作用于人体的电离辐射源作用于人体的电离辐射源作用于人体的电离辐射源作用于人体的电离辐射源作用于人体的电离辐射源天然辐射源天然辐射源天然辐射源天然辐射源人工辐射源人工辐射源人工辐射源人工辐射源地球外地球外地球外地球外宇宙空间宇宙空间宇宙空间宇宙空间地球本身地球本身地球本身地球本身工业技术发展工业技术发展工业技术发展工业技术发
2、展宇宙射线宇宙射线宇宙射线宇宙射线宇生放射性核素宇生放射性核素宇生放射性核素宇生放射性核素地球辐射地球辐射地球辐射地球辐射原生放射性核素原生放射性核素原生放射性核素原生放射性核素氡氡氡氡空中旅行空中旅行空中旅行空中旅行 燃煤发电燃煤发电燃煤发电燃煤发电 磷酸产品磷酸产品磷酸产品磷酸产品 天然气天然气天然气天然气 建材工业建材工业建材工业建材工业 核爆炸核爆炸核爆炸核爆炸 核能生产核能生产核能生产核能生产(反应堆事故,加工过程等)(反应堆事故,加工过程等)(反应堆事故,加工过程等)(反应堆事故,加工过程等)医疗照射医疗照射医疗照射医疗照射消费品的人工辐射消费品的人工辐射消费品的人工辐射消费品的人
3、工辐射 第一节 天然辐射源天然辐射源天然辐射源宇宙,地壳宇宙,地壳宇宙,地壳宇宙,地壳天然本底照射天然本底照射天然本底照射天然本底照射宇宙辐射宇宙辐射陆地辐射陆地辐射人类活动给公众增加的天然辐射人类活动给公众增加的天然辐射宇宙辐射l l初级宇宙射线的来源初级宇宙射线的来源l l宇宙射线对人体产生的有效剂量宇宙射线对人体产生的有效剂量l l宇生核素对人体产生的年有效剂量宇生核素对人体产生的年有效剂量 宇生放射性核素宇生放射性核素 宇宇宙宙射射线线在在大大气气层层,生生物物圈圈 和和岩岩石石圈圈中中通通过过不不同同的的核核反反应应产产生生的的放射性核素称为宇生放射核素。放射性核素称为宇生放射核素。
4、第一节第一节 天天 然然 辐辐 射射 源源(Natural radiation source)Natural radiation source)研究天然辐射源的意义:研究天然辐射源的意义:1 1、核工业、放射性同位素和辐射应用的、核工业、放射性同位素和辐射应用的 发展,发展,以及其它技术的发展(如磷肥以及其它技术的发展(如磷肥 的广泛应用等)均有可能改变本底辐的广泛应用等)均有可能改变本底辐 射水平,因此有必要确定天然本底辐射水平,因此有必要确定天然本底辐 射水平,以区分天然本底辐射和人工射水平,以区分天然本底辐射和人工 污染,及时发现污染和采取相应的环污染,及时发现污染和采取相应的环 境保护
5、措施。境保护措施。2 2、对制定辐射防护标准有较大参考价值,、对制定辐射防护标准有较大参考价值,一些国家已经采用天然辐射剂量水平为一些国家已经采用天然辐射剂量水平为参考线,制定辐射防护标准。参考线,制定辐射防护标准。3 3、人类所受放射性辐射剂量主要来源于、人类所受放射性辐射剂量主要来源于本底辐射,本底辐射,因此研究本底辐射与人群因此研究本底辐射与人群健康之间的关系,健康之间的关系,对揭示辐射对人类对揭示辐射对人类产生伤害作用的本质有较大意义。产生伤害作用的本质有较大意义。一、宇宙辐射一、宇宙辐射 (一)宇宙辐射的来源(一)宇宙辐射的来源 1、初级宇宙射线、初级宇宙射线 银河宇宙射线银河宇宙射
6、线 能量为能量为1081020eV 太阳粒子辐射太阳粒子辐射 能量多数为能量多数为100eV 少数为少数为109 eV 主要成分:核子主要成分:核子98%,电子,电子2%。2、次级宇宙射线、次级宇宙射线 入射到地球大气层中的宇宙射线中的高能入射到地球大气层中的宇宙射线中的高能 粒子于大气层中的原子、分子相互作用产生的。粒子于大气层中的原子、分子相互作用产生的。e 很多粒子很多粒子 312e 通过宇宙射线的通过宇宙射线的核簇核簇射射,在,在 几百万分之一秒内产生几百万个新粒子几百万分之一秒内产生几百万个新粒子,其主要成分:质子、中子、其主要成分:质子、中子、介子。介子。2)宇生放射性核素主要成分
7、:)宇生放射性核素主要成分:3H、7Be、14C、22Na。(二)宇宙射线对人体产生的有效剂量二)宇宙射线对人体产生的有效剂量 1、初级宇宙射线、初级宇宙射线 不能对人体形成直接照射。不能对人体形成直接照射。2、次级宇宙射线、次级宇宙射线 能够对人体形成照射。能够对人体形成照射。1)照射的剂量水平与海拔高度)照射的剂量水平与海拔高度(Z)有关:有关:E(Z)=E1(0)0.21e-1.649z+0.79e0.4528z 式中:式中:E1(0)为海平面出的宇宙射线剂为海平面出的宇宙射线剂 量取量取240 Sv;Z为海拔高度为海拔高度,单位为单位为km。2)次级宇宙射线对人体产生的年有效)次级宇宙
8、射线对人体产生的年有效剂量剂量直接电离成分和光子直接电离成分和光子 280 Sv中子成分中子成分 100 Sv 总计:总计:380 Sv3、宇生放射性核素对人体产生的年有、宇生放射性核素对人体产生的年有效剂量效剂量 3H 0.01 Sv 7Be 0.03 Sv 14C 12 Sv 22Na 0.15 Sv 总计:总计:12.19 Sv 6、宇宙辐射对人体产生的总剂量、宇宙辐射对人体产生的总剂量 宇宙射线宇宙射线 380 Sv 宇生放射性核素宇生放射性核素 12.19 Sv 合计:合计:392.19 Sv二、陆地辐射二、陆地辐射 1、原生放射性核素定义:原生放射性核素定义:半衰期与地球年龄相似的
9、许多天然半衰期与地球年龄相似的许多天然放射性核素广泛地存在于地球物质中,放射性核素广泛地存在于地球物质中,这些放射性核素称为原生放射性核素。这些放射性核素称为原生放射性核素。2 2、原生放射性核素的构成:、原生放射性核素的构成:铀系铀系 238U 具有衰变系的放射性核素具有衰变系的放射性核素 钍系钍系 232Th 锕系锕系 235235U 不具有衰变系的放射性核素不具有衰变系的放射性核素 4040 自发裂变产生的裂变产物(几率低,很少)自发裂变产生的裂变产物(几率低,很少)3 3、原生放射性核素形成的照射机、原生放射性核素形成的照射机理和方式:理和方式:直接的照射直接的照射 、外照射;外照射;
10、吸入照射吸入照射 、内照射。内照射。食入照射食入照射 (一)原生放射性核素产生的外照射(一)原生放射性核素产生的外照射 1、环境中辐射来源:、环境中辐射来源:原生放射性核素存在于构成地球的地壳之原生放射性核素存在于构成地球的地壳之 中,由于、中,由于、h h、等放射性核素易于生成氧、等放射性核素易于生成氧 化物,它们易于和硅的氧化物共存在一起,所化物,它们易于和硅的氧化物共存在一起,所 以以i i2 2多的地方原生放射性核素也多。另外多的地方原生放射性核素也多。另外 由于土壤是由岩石风化形成的,由于土壤是由岩石风化形成的,土壤中的剂量土壤中的剂量 是由形成土壤是由形成土壤 的岩石种类决定。的岩
11、石种类决定。2、岩石的剂量贡献:岩石的剂量贡献:火成岩中:火成岩中:花岗岩花岗岩、闪绿岩、闪绿岩、玄武岩和橄榄岩;玄武岩和橄榄岩;沉积岩中:石灰岩、碳酸岩、沉积岩中:石灰岩、碳酸岩、砂岩和砂岩和页岩页岩;花岗岩花岗岩 页岩页岩 碳酸岩。碳酸岩。3 3、室外辐射、室外辐射 室外外照射主要是由厚室外外照射主要是由厚度约为度约为30cm的表层土壤中的的表层土壤中的40、232h和和238所提供表。所提供表。4、室内辐射、室内辐射 来自建筑材料的外照射来自建筑材料的外照射 建筑材料的屏蔽作用建筑材料的屏蔽作用 5、土壤中原生放射性核素不同活、土壤中原生放射性核素不同活 度浓度产生的外照射剂量率度浓度产
12、生的外照射剂量率 6、室内、外陆地、室内、外陆地 辐射产生的辐射产生的空气吸空气吸 收剂量率收剂量率 室内:室内:84 nGyh84 nGyh-1-1 波动范围波动范围 2020200200 nGy nGy h h 室外:室外:59 nGyh59 nGyh-1-1 波动范围波动范围 1818 93nGy 93nGy h h 7、室内、外陆地、室内、外陆地 辐射产生的外照射辐射产生的外照射 平均年有效剂量平均年有效剂量 室内室内:84 nGyh84 nGyh-1-18760ha8760ha0.80.80.7Sv/Gy0.7Sv/Gy =410 Sv 室外室外:59 nGyh59 nGyh-1-1
13、8760ha8760ha0.20.20.7Sv/Gy0.7Sv/Gy =70 Sv 合计:合计:410 Sv+70 Sv=480 Sv (二)原生放射性核素产生的内照射二)原生放射性核素产生的内照射 天然本底的天然本底的内照射就是人体内受到长寿内照射就是人体内受到长寿命天然放射性核素的照射。命天然放射性核素的照射。对人体内照射影响较大的原生放射性核对人体内照射影响较大的原生放射性核素有素有40以及以及238和和232h两个系列的一些两个系列的一些核素。核素。放射性核素进入人体的主要途径是:放射性核素进入人体的主要途径是:食入、其次是吸入。食入、其次是吸入。1、对人体内照射影响较大的原生放射性核
14、素对人体内照射影响较大的原生放射性核素1)钾)钾-40 是经由食入途径进入人体造成内照射是经由食入途径进入人体造成内照射剂量的最主要的天辐射源。剂量的最主要的天辐射源。在天然钾中,在天然钾中,4040自然丰度为自然丰度为1.17*101.17*10-4-4,比,比活度虽然很低但它作为机体中大量存在的生物元活度虽然很低但它作为机体中大量存在的生物元素的同位素,半衰期又较长(素的同位素,半衰期又较长(1 12 21.26*101.26*109 9年),成为人类内照射的主要辐射源。年),成为人类内照射的主要辐射源。4040是是、辐射,其中辐射,其中衰变占衰变占89.3389.33。4040对人体内照
15、射的年吸收剂量:对人体内照射的年吸收剂量:红骨髓最高,为红骨髓最高,为270270y y;肺、性腺、骨衬细胞和全身其他肺、性腺、骨衬细胞和全身其他组织为组织为140-180GY140-180GY。2)铀)铀-238系系(分为五个子系)(分为五个子系)234h、234a 238 234;230h;226a;218o、214b、214i 222a 214o 210i 210b 210o 正常饮食地区人体内:正常饮食地区人体内:组织中组织中238238比活度为比活度为1-10mBq 1-10mBq kgkg;肾脏为肾脏为10-80 mBq/kg10-80 mBq/kg;骨中为骨中为100-200mB
16、q100-200mBqkgkg。假定人体放射性假定人体放射性7070分布在骨,分布在骨,30 30 分布在分布在软组织,肾中的水平为其它软组织的软组织,肾中的水平为其它软组织的1010倍,则倍,则 骨中平均浓度为骨中平均浓度为150mBg150mBgkgkg;肾中平均浓度为肾中平均浓度为50mBg50mBgkgkg;它软组织为它软组织为5mBq5mBqkgkg。3)钍)钍-232系系(分为三个子系)(分为三个子系)232232h h;228228c c 228228h h 228228a a 224224a a 216216o o 212212b b 212212i i 212212o o 2
17、20220n n 208208b b 钍经由胃肠道吸收率很低,因而钍经由胃肠道吸收率很低,因而h h 由食入进入体内的贡献可以忽略。而主要是由食入进入体内的贡献可以忽略。而主要是通过吸入摄入。通过吸入摄入。232232h h经由吸入途径年摄入经由吸入途径年摄入量为量为0.010.01q q。钍是亲骨性核素,在骨骼内长时间存留,钍是亲骨性核素,在骨骼内长时间存留,在骨表面、淋巴结中比活度最高,其次是骨、在骨表面、淋巴结中比活度最高,其次是骨、肺、肾、肝和脾。由于骨的质量比淋巴结大肺、肾、肝和脾。由于骨的质量比淋巴结大得多,体内钍在骨骼中。得多,体内钍在骨骼中。骨内钍骨内钍232 232 的典型活
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