放射卫生学与放射防护 (3)

第三讲 常用核辐射量及其测量第三讲 常用核辐射量及其测量放射性物质量：放射性物质量： 放射性活度、比活度放射性活度、比活度外(内)照射量：外(内)照射量： 通量（注量）、照射量、吸收剂量、比释动 能、当量剂量（当量剂量指数）、有效剂量、 集体剂量、剂量负担、待积剂量、传能线密 度、相对生物效应比、通量（注量）、照射量、吸收剂量、比释动 能、当量剂量（当量剂量指数）、有效剂量、 集体剂量、剂量负担、待积剂量、传能线密 度、相对生物效应比、etc.etc.常见核辐射量名称常见核辐射量名称国际单位制的基本单位和国际单位制的基本单位和辅助辅助单位单位量的名称单位名称单位符号长度米量的名称单位名称单位符号长度米meterm 质量千克质量千克kilogramkg 时间秒时间秒seconds 电流安培电流安培ampereA 热力学温度开尔文热力学温度开尔文kelvinK 物质的量摩尔物质的量摩尔molemol 发光强度坎德拉发光强度坎德拉candelacd 平面角弧度平面角弧度radianrad 立体角球面度立体角球面度steradiansr半衰期(T半衰期(T1/21/2) ) 定义：定义：一定量的某种放射性原子核衰变至原来的一定量的某种放射性原子核衰变至原来的 一半所需要的时间。一半所需要的时间。时间t 时间t (T(T1/21/2) ) 0 01 12 2345345n n放射性原放射性原 子核数目子核数目N N0 0N N0 0/2/2N N0 0/4/4N N0 0/16/16N N0 0/32/32N N0 0/64/64N N0 0/2/2n n放射性衰变规律放射性衰变规律经过n个半衰期后，经过n个半衰期后，未发生衰变的放射性原子核数目是原有的未发生衰变的放射性原子核数目是原有的1/21/2n n半衰期半衰期半衰期半衰期放射性衰变基本规律放射性衰变基本规律放射性衰变基本规律放射性衰变基本规律指数衰减规律：指数衰减规律：N = NN = N0 0e e-t-tN N0: 0: （t = 0）时放射性原子（t = 0）时放射性原子 核的数目核的数目N: 经过t时间后未发生衰变N: 经过t时间后未发生衰变的放射性原子核数目的放射性原子核数目 : 放射性原子核衰变常数，: 放射性原子核衰变常数， 大小只与原子核本身性质大小只与原子核本身性质 有关，与外界条件无关;有关，与外界条件无关; 数值越大衰变越快。数值越大衰变越快。N = NN = N0 0e e-t-t放射性活度放射性活度放射性活度(Activity):放射性活度(Activity):放射性核素在单位时间间隔(d放射性核素在单位时间间隔(dt t)内发生自发 核衰变的期望数(d)内发生自发 核衰变的期望数(dN N)。)。A A= d= dN N/d/dt t国际单位： s国际单位： s-1-1, 专名：Becquerel (贝克勒尔,Bq) , 专名：Becquerel (贝克勒尔,Bq) 旧单位换算：1 Ci(居里) = 3.7×10旧单位换算：1 Ci(居里) = 3.7×101010BqBq放射性比活度(Specific Activity)放射性比活度(Specific Activity)Bq/kg; Bq/mBq/kg; Bq/m3 3;.;.常用外照射辐射量常用外照射辐射量常用外照射辐射量常用外照射辐射量- - - -照射量照射量照射量照射量照射量（照射量（exposure dose; )：)：定义为d定义为dQ Q除以d除以dm m而得的商， 其中d而得的商， 其中dQ Q是当是当光子光子( (线线或或线线)在质量为d)在质量为dm m的的空气空气中释放 出所有正负电子被完全阻止时，在中释放 出所有正负电子被完全阻止时，在空气空气中形成同一种符 号离子的总电荷量的绝对值。中形成同一种符 号离子的总电荷量的绝对值。国际制单位：库仑·千克国际制单位：库仑·千克-1-1(C(C·kgkg-1-1) )旧单位换算：1 R (伦琴)=2.58×10旧单位换算：1 R (伦琴)=2.58×10-4-4C C·kgkg-1-1* 1 R: 1cm* 1 R: 1cm3 3的空气(0、1大气压；0.001293 g)中产生1个的空气(0、1大气压；0.001293 g)中产生1个静电单位的正或负的电气量(3.375×10静电单位的正或负的电气量(3.375×10-10-10C)C)表征引起空气电离的能力大小，通常只用在10keV表征引起空气电离的能力大小，通常只用在10keV3MeV.3MeV.dmdQX =比释动能（比释动能（Kinetic Energy Released in Material; kerma)：)： 定义为单位质量(d定义为单位质量(dm m)物质中由间接电离离子释放出的全部)物质中由间接电离离子释放出的全部 带电粒子的初始能量的之和(d带电粒子的初始能量的之和(dtrtr)。)。国际制单位：焦耳·千克国际制单位：焦耳·千克-1-1(J(J·kgkg-1-1); 专名：戈瑞(Gy); 专名：戈瑞(Gy)旧单位换算：1 Rad (拉德)= 0.01 Gy旧单位换算：1 Rad (拉德)= 0.01 Gyd dtrtrdd（常伴有轫致辐射）；（常伴有轫致辐射）；在在“电子平衡电子平衡”条件下，条件下，D D= = K K(1-g)(1-g)。dmdKtr=常用外照射辐射量常用外照射辐射量常用外照射辐射量常用外照射辐射量- - - -比释动能比释动能比释动能比释动能能量注量（能量注量（energy fluence)：)： 对准直辐射束而言，指通过垂直于粒 子前进方向的单位平方厘米面积上所 有粒子在扣除静止能量后的能量总 和；对于非准直辐射束，指进入单位 平方厘米截面面积的一个小球的所有 粒子在扣除静止能量后的能量总和。对准直辐射束而言，指通过垂直于粒 子前进方向的单位平方厘米面积上所 有粒子在扣除静止能量后的能量总 和；对于非准直辐射束，指进入单位 平方厘米截面面积的一个小球的所有 粒子在扣除静止能量后的能量总和。国际制单位：焦耳·米国际制单位：焦耳·米-2 -2 (J·m-2)面积面积daairenX ×=31073.81(R)常用外照射辐射量常用外照射辐射量常用外照射辐射量常用外照射辐射量- - - -能量注量能量注量能量注量能量注量吸收剂量（吸收剂量（absorbed dose; D):):定义为d定义为d除以d除以dm m而得的商，而得的商， dd是由电离辐射授与质量为是由电离辐射授与质量为dmdm的受照物质的平均能量。的受照物质的平均能量。国际制单位：焦耳·千克国际制单位：焦耳·千克-1-1(J(J·kgkg-1-1); 专名：戈瑞(Gy)旧单位换算：1 Rad (拉德)= 0.01 Gy); 专名：戈瑞(Gy)旧单位换算：1 Rad (拉德)= 0.01 Gy剂量学和辐射防护领域中最基本和重要的量；剂量学和辐射防护领域中最基本和重要的量；适用于任何类型电离辐射和任何物质；适用于任何类型电离辐射和任何物质；不过，人体或其它物质所吸收的能量还不易测定。不过，人体或其它物质所吸收的能量还不易测定。dmdD=常用外照射辐射量常用外照射辐射量常用外照射辐射量常用外照射辐射量- - - -吸收剂量吸收剂量吸收剂量吸收剂量吸收剂量1 Gy（1 J/kg）时的能量效应吸收剂量1 Gy（1 J/kg）时的能量效应1）水温升高（比热4.2×101）水温升高（比热4.2×103 3J/千克度）J/千克度） 1 kg水物质吸收剂量 1 Gy1 kg水物质吸收剂量 1 Gy 水温度上升 1/（4.2×10水温度上升 1/（4.2×103 3）= 2.4×10）= 2.4×10-4 -4 C°C°2）转化为物体的动能2）转化为物体的动能 m D=(1/2)m vm D=(1/2)m v2 2; 运动速度 v = 1.4 m/s; 运动速度 v = 1.4 m/s3) 转化为物体的势能3) 转化为物体的势能 m D = m g h; 上升高度 h = 0.1 mm D = m g h; 上升高度 h = 0.1 m剂量剂量实际上是单位物质吸收电离辐射能实际上是单位物质吸收电离辐射能 大小的一种量度大小的一种量度上述量的区别和用途上述量的区别和用途1. 照射量是基本的测定量。对人体软组织而言，线的 照射量与吸收剂量相同，所以至今经常被使用；但对人体 的其它组织，高或低能领域()线的吸收剂量和照射量 相差很大。因此，人们才认识到评价吸收剂量的重要性。 另外，对于高能光子而言，次级电子引起韧致辐射； 电子对生成放出的线等；对它们评价不能用照射量。1. 照射量是基本的测定量。对人体软组织而言，线的 照射量与吸收剂量相同，所以至今经常被使用；但对人体 的其它组织，高或低能领域()线的吸收剂量和照射量 相差很大。因此，人们才认识到评价吸收剂量的重要性。 另外，对于高能光子而言，次级电子引起韧致辐射； 电子对生成放出的线等；对它们评价不能用照射量。2. 吸收剂量和比释动能单位相同，易于混淆。吸收剂量 指的是着目部分的吸收能量，不去考虑次级电子产生的地 方；评价射线对人体或物质的影响时常用。比释动能是指 次级电子飞出时的总能量，通常用于表征某一场所的辐射 强度。2. 吸收剂量和比释动能单位相同，易于混淆。吸收剂量 指的是着目部分的吸收能量，不去考虑次级电子产生的地 方；评价射线对人体或物质的影响时常用。比释动能是指 次级电子飞出时的总能量，通常用于表征某一场所的辐射 强度。3. 3MeV以上的()线或中子照射时，不能用照射量， 也无法测量照射量。今后的趋势用空气比释动能或空气吸 收剂量。3. 3MeV以上的()线或中子照射时，不能用照射量， 也无法测量照射量。今后的趋势用空气比释动能或空气吸 收剂量。当量剂量（当量剂量（equivalent dose; HT,R):): 某一组织或器官的平均吸收剂量(某一组织或器官的平均吸收剂量(D DT,RT,R)与辐射权重因)与辐射权重因 ( (W WR R)的乘积。)的乘积。国际制单位：焦耳·千克国际制单位：焦耳·千克-1-1(J·kg(J·kg-1-1)；专名：希沃特(Sv)；专名：希沃特(Sv)旧单位换算：1 Rem (雷姆)= 0.01 Sv = 0.01 J·kg旧单位换算：1 Rem (雷姆)= 0.01 Sv = 0.01 J·kg-1-1H H= = D D·Q Q·N N (旧)(旧)吸收剂量相同产生的生物效应并不一定相同；吸收剂量相同产生的生物效应并不一定相同；生物效应受辐射类型、剂量与剂量率大小、生物种类、 照射条件和个体生理差异等因素影响。生物效应受辐射类型、剂量与剂量率大小、生物种类、 照射条件和个体生理差异等因素影响。评价常用辐射量评价常用辐射量评价常用辐射量评价常用辐射量- - - -当量剂量当量剂量当量剂量当量剂量RTRRTDWH,=辐射权重因子辐射权重因子辐射权重因子辐射权重因子辐射类型能 量 范 围W辐射类型能 量 范 围WR R光子 电子和介子 质子和带电介子 ，裂变碎片，重离子中子（连续函数）所有能量 所有能量 所有能量 所有能量 1MeV 1E光子 电子和介子 质子和带电介子 ，裂变碎片，重离子中子（连续函数）所有能量 所有能量 所有能量 所有能量 1MeV 1En n50 MeV 50 MeV1 1 2 2050 MeV 50 MeV1 1 2 20)6)ln(exp(2 .185 . 22 nE+)6)2ln(exp(0 .170 . 52 nE+)6)04. 0ln(exp(25. 35 . 22 nE+当量剂量负担（当量剂量负担（Hc)：)： 某一特定群体由于某