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1、电离辐射剂量与防护 电离辐射剂量学第二章剂量学基本概念 引言1 剂量学的研究对象 研究辐射能量在物质中的转移过程 能量沉积的分布以及它的测量和计算的方法 2 剂量防护学中 三类物理量 辐射量 Radiationquantities Radiometricquantities 辐射计量学量 描述辐射物自身固有特性 Dosimetricquantities 剂量学量 描述辐射能量在物质中的转移和沉积 K X D Radiationprotectionquantities 辐射防护量 用品质因数加权的吸收剂量 第一讲比释动能K Kerma 第二讲照射量X Exposure 第三讲吸收剂量D Abso
2、rbedDose 第一讲比释动能K Kerma 一 描述对象 不带电粒子在物质中传递能量过程 第一阶段 由不带电粒子 次级带电粒子 PE CE PP等 第二阶段 次级带电粒子 作用介质 碰撞 两个阶段的能量转移发生在介质中的不同地点研究不带电粒子在介质中的能量转移 有必要对二个阶段 过程 分别考虑比释动能是描述不带电粒子在物质中转移能量的第一阶段的一个物理量 二 Energytransferred 转移能 tr1 定义在指定体积V内由不带电粒子释放出来的所有带电的电离离子初始动能之和 用 tr表示 单位是J 2 典型过程的转移能分析 1 CE 能量为h 的光子在V中的CE过程的转移能分析 1
3、在 中CE 激发h k 俄歇电子 2 对反冲电子Ee 在 发生轫致辐射h 1 h 2 h 3 3 h 1在 发生CE过程 h 1反冲电子E1 散射光子h 1 4 h 在 发生CE过程 h 反冲电子Ee 散射光子h 5 注 E1是由反冲电子Ee的轫致辐射释放的带电粒子 不能作为独立事件产物再加到 tr中去 2 PP 电子对生成过程中反应能为Q 2mc2 mc2为正负电子的静止质量能 3 tr通用表示方法 综上分析 在指定体积中的转移能 tr可表示为 式中 Eu in是进入体积V的所有不带电粒子的能量 但不包括带电粒子的静止能量 En u out是从体积V逸出的不带电粒子的能量 但不包括不带电粒子
4、的静止质量能和次级带电粒子动能辐射损失逸出的部分 Q是入射的不带电粒子在体积V内引起的任何核和基本粒子的转变中 所有相关的核和基本粒子静止质量能改变 质量减少时为正 增加时为负 的总和 tr还可以表示为 式中 rtr辐射转移能 ctr为碰撞转移能 或净转移能 对于前面分析的CE过程 通常 的过程很少发生 特别是V很小的时候更是如此 所以 三 比释动能K 1 定义其中 是由不带电粒子在质量为的无限小体积内释放出来的所有带电粒子的初始动能之和 即转移能 的期望值 单位 戈瑞 gray 简写Gy 1Gy 1JKg 1 拉德 rad 1rad 10 2Gy 2 讨论扩展定义 比释动能K是感兴趣点P处单
5、位质量介质中转移给带电粒子的能量 动能 的期望值 其中包括轫致辐射损失的能量 但不包括由一个带电粒子转移给另一个带电粒子的能量 扩展定义中带电粒子的能量不仅包括不带电粒子转移给带电粒子的初始动能 还包括介质内分布的电离辐射源通过自发核转变过程释放的带电粒子的初始动能 tr是一个随机量 Stochasticquantity 但K是一个非随机量 Nonstochasticquantity 随机量 时空变化不连续 服从统计规律 观测值不能预测 某一值出现的几率可以由分布函数确定 四 比释动能与注量的关系 TherelationshipofKermaandFluence 1 对单能单向的不带电粒子辐射
6、场 在体积元dadl中 2 对任意方向分布的单能不带电粒子 dV是不带电粒子在小体积元dV内的总径迹长度 显然 3 对于各种不带电粒子构成的辐射场 且各种粒子存在谱分布 E j和 E j 4 比释动能因子k Kermafactor 比释动能K通过比释动能因子k与不带电粒子注量或其谱分布联系起来 五 碰撞比释动能Kc 若定义 则 根据我们前面已经学习的知识 不带电粒子转移给带电粒子的全部动能中 最终损失于电离碰撞的那一部分所占的份额为 则 对单能且只有一种不带电粒子辐射场 有 特别对中子有 六 比释动能率 Kermarate 1 定义 单位 JKg 1s 1或Gys 1或rads 1 对单能不带电粒子的辐射 有 2 空气比释动能率常数 AirKerma rateconstant 对于点源 活度为A 各粒子产额为ni 能量为h i 则 定义 则有 七 不同介质中的比释动能 含义 2 关系
