核地球物理(量与单位)200902剖析.ppt

核地球物理,主讲人 王南萍 npwang@,RADIATION & ENVIRONMENT LABARATORY,地球物理与信息技术学院,,电子伏特 活度与比活度 放射性物质的质量分数和质量浓度 照射量 照射量率 各向同性点源 吸收剂量和吸收剂量率 粒子注量和能量注量,电子伏特,能量单位 eV (p.6) keV MeV,活度,在给定的时刻，某一特定能态的一定量的放射性核素的活度A是dN除以dt所得的商，其中dN是在时间间隔dt 内由该能态上发生自发核跃迁数的期望值 活度单位名称为贝可(勒尔)，表示为Bq，表示每秒核转变数(或衰变数)，称)(Bq)1 Bq表示放射性核素的核每秒衰变一次活度-居里Ci,居里单位的由来 1g 226Ra的放射性 1Ci=3.7×1010 Bq,放射性活度与质量的关系,A=λN,比活度,固体： 单位质量物质中放射性核素的活度 Bq/g Bq/kg 气体或液体 单位体积中放射性核素的活度 Bq/m3 Bq/L,放射性物质的质量分数和质量浓度,物质B的质量分数 wB 定义：物质质量B的质量与混合物的质量之比 wB= mB / m总 1ppm=10-6 铀的质量分数：w (U)/10-6,,物质B的质量浓度pB 定义：物质质量B的质量除以混合物的体积。

wB= mB / V总 mg/L,照射量（Exposure Dose）,定义 照射量是dQ/dm，其中ｄＱ的值是在质量为 ｄｍ的空气中，由光子释放的全部电子（负电子和正电子）在空气中完全被阻止时 ，在空气中产生一种符号的离子总电荷的绝对值 符号 X 单位 C/kg 库仑／千克 注：该单位仅用于X、r射线 (在电子平衡条件下）,,照射量（Exposure Dose）,伦琴 R （专用单位） 在0.001293g 空气中形成的任何一种符号（正或负）离子的总电荷为1CGSE（Q）时X或γ射线的照射量 1伦琴＝1静电单位／1立方厘米空气＊（1库仑／ 3×109静电单位） 1R＝1CGSE（Q）／0.001293 g 换算关系： 1R＝1／0.001293 g＊（1／ 3.33×109 ） ＝2 .58×10-4 C/kg,照射量率：(exposure rate),定义 在dt时间内照射量的增量dX除以dt 符号 单位 C／kg·s 库／千克·秒,,吸收剂量 (Absorbed dose),定义 任何电离辐射授予质量为dm的物质的平均能量dE除以dm所得的商(单位质量内吸收的能量）。

符号 D 单位 Gy 戈瑞 （ICRU规定） 1Gy=1J/kg (焦／千克） 注：该单位可用于Alpha、Beta、Gamma和中子,,吸收剂量 (Absorbed dose),专用单位 拉德（rad） 1rad为1g受照射物质吸收100尔格的辐射能量 即1rad＝100尔格／g＝0.1尔格/kg 换算关系 1Gy＝100rad 1rad=100erg/g=100(10-7 J/10-3 kg) =10-2 J/kg=10-2 Gy,吸收剂量率 (Absorbed dose rate),在dt时间内吸收剂量的增量除以dt，称为吸收剂量率 符号 单位 Gy/s 戈瑞／秒 单位 （常用） nGy/h (10-9 Gy/h),,当量剂量 （equivalent dose)（ICRP－60）,已知辐射随机效应的概率不仅依赖于吸收剂量，而且还依赖于产生这个剂量的辐射的种类与能量在组织T中的当量剂量可表示为： HT＝∑ωRDT，R ωR-辐射权重因子 单位 希[沃特] 符号 Sv 1Sv =1 J/kg = 1 rem (雷姆),辐射权重因子ωR，适用于外照射和内照射（ICRP60-1991） 辐射类型和能量范围 ωR （相对生物效能） 光子，所有能量 １ 电子和介子，所有能量 １ 中子，能量100 keV∽2 MeV 20 2 MeV∽20 MeV 10 20 MeV 5 质子（反冲质子除外）２MeV 5 α粒子，裂变碎片，重核 ２０,有效剂量（effective dose） 接受某种辐射后，单位吸收剂量引起的随机性 效应的发生概率（即危险系数）不仅与该种辐射 的权重因子ωR有关，还取决于受到照射的组织或 器官的辐射敏感性。

不同组织或器官的敏感性和 危险系数是有差别的 ωT － 对组织或器官的当量剂量加权的因子，称 为组织权重因子 ωT 代表组织T接受的照射所导致的随机性效应危 险性系数与全身受到均匀照射时的总危险系数的比 值有效剂量（effective dose） 各组织或器官的当量剂量与相应的组织权重应子 的乘积的总和为有效剂量低剂量，随机效应） H E＝∑ωTHT ＝∑ωT∑ωRDT,R ωT － 对组织或器官的当量剂量加权的因子，称 为组织权重因子 单位 希[沃特] Sv,组织权重因子ωT（ICRP-60,1991 表２） 组织或器官 ωr（1991） ωr （1977） 性腺 0.20 0.25 红骨髓 0.12 0.12 结肠 0.12 - 肺脏 0.12 0.12 胃 0.12 - 膀胱 0.05 - 乳腺 0.05 0.15 肝脏 0.05 - 食管 0.05 - 甲壮腺 0.05 0.03 皮肤 0.01 - 骨表面 0.01 0.03 其余 0.05 0.30,粒子注量和能注量,假若以辐射场中某点P为中心，划出一小的球形区域，如果球体的截面积为da，从各个方向射入该球体的粒子总数为dN，由dN除以da而得的商定义为辐射场p点处的粒子注量率。

φ=dN/da 单位 m-2,能量注量,在空间一给定点处，射入以该点为中心的小球体的所有粒子的总能量总和dER(不包括静止能量）除以该球体的da ψ = dER /da =s/4π r2,粒子注量率和能注量率,,放射性标准源,仪器校准的目的 术语 源的分类 仪器的校准,源的分类,参考源 射线分类- 137Cs, 226Ra, 60Co,… 中子源 状态：固体、液体、气体,放射源及刻度模型,射线标准源 ALPHA标准源 液体镭标准源，氡室，241Am源， 239Pu源 GAMMA标准源 固体镭源， 137Cs源，……模型（地面，航空）,人工放射源,射线（能量） 137Cs, 60Co, 152Eu 活度（各种放射性参考物质）（人工核素要作时间修正）,仪器的校准,在放射性测量中，至关重要！ 强制定期检定 高精度测量一般在国家标准实验室进行,辐射防护,外照射防护三原则 T，D，S 内照射防护 防吸入、食入,谢 谢,转换系数,γ射线空气吸收剂量当量转换系数 1Gy/h=0.873Sv/h 在特定的条件下对特定量的关系,,,为何要用放射源 建立放射性测量的尺子 比较时间和长度单位,仪器校准的目的,如何度量放射性？ 仪器为何要校准？,仪器校准的目的,保证仪器正常工作，从而能满足测量和监测的要求； 在控制的一组条件下，确定仪器示值与被测量（要测量的量）值之间的函数关系。

这要在仪器示值的全量程范围内进行 如有可能，调整仪器，使得该仪器的测量准确度达到最佳术语,基准 次级标准 国家标准 参考源（标准源） 参考仪器 测量仪器 校准因子 响应,术语,（量的）约定真值 转换系数 相对固有误差,基准,在规定方面具有最高的计量特性的标准基准保存在国家实验室，该实验室 (a)进行计量目的研究 (b)参加例如由BIPM协调的经确认有基准实验室的比对 BIPM：巴黎的国际计量局 中国计量科学研究院（和平里）,BIPM,次级标准,其值直接和基准比较而确定，并附有溯源性证书的标准国家标准,由国家行政部门确认作为在本国该量对其他标准定值基础的标准 放射性野外测量仪器的校准的国家标准 核工业航空遥感中心石家庄放射性计量站,参考源（标准源）,参考源是由国家基准实验室或由被确认的拥有相应标准的参考实验室用基准校准过的次级标准源 如果次级参考源不是次级标准源，就要用其他次级标准校准过的三级标准来校准参考仪器,参考仪器是由国家基准实验室或被确认拥有相应标准的参考实验室，用基准校准过的次级标准仪器测量仪器,单独或与其他设备结合用于测量的仪器校准因子！,定义 校准因子N定义为仪器测量量的约定真值H除以仪器的示值M（经必要的修正）。

如果仪器的整个量程不是唯一的，则仪器的响应就是非线性的响应,校准因子的倒数，等于参考条件下的响应量的）约定真值,由基准或次级标准或由基准或次级标准校准过的参考仪器确定的最佳估计值相对固有误差,当仪器在规定的参考条件下，在规定的参考辐射中，其相对固有误差定义为被测量约定真值H与仪器示值M的误差（H-M）与被测量约定真值H的商，以%表示,,比释动能,定义 dEtr是不带电电离粒子在质量为dm的某一物质内释放出的全部带电粒子的初始动能之和 SI单位：J/kg 戈瑞，Gy,,空气比释动能,,复习与小结,1.核衰变类型及放射性核素 2.三个天然放射性系列 3.天然放射性核素的理论射线谱 4.放射性核素衰变基本规律 5.放射性活度的单位,,注意： Sv单位的意义有很多，,剂量当量,ICRU使用的一个量，用以定义实用量，周围剂量当量、定向剂量当量和个人剂量当量 组织某点处的剂量当量H H=DQN D-该点处的吸收剂量 Q-品质因数 N-其他修正因数的乘积,。