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1、1,辐射量和单位,2,常用的辐射量和单位,辐射效应的研究和辐射的应用，离不开对辐射的计量，需要各种辐射量和单位，描述辐射场的性质，度量辐射与物质相互作用时能量的传递及受照物体内部的变化程度和规律。 在放射诊断和治疗的早期，人们对电离辐射及其与物质相互作用的机制缺乏深刻的了解，在对其度量时，只能肤浅地运用观察到的一些辐射效应，如胶片受照射后黑度的变化，患者受照射部位皮肤颜色的改变，来描述其大小和强弱。,3,常用的辐射量和单位,显然这种对辐射剂量的估算极为不准确，并很容易产生误导。 如放射治疗中曾经使用过的皮肤红斑剂量(skin erythema dose)，就是以皮肤受照射后，皮肤颜色变深的程度
2、来判断剂量。 事实上，辐射量并非是使皮肤颜色改变的唯一条件，用现代辐射剂量学的原理解释，皮肤颜色改变还受到辐射质、皮肤类型以及分次剂量模式等诸多因素的影响。,4,常用的辐射量和单位,X线发现后首先应用于医学，便沿用医药学中“剂量”一词来描述，于是电离辐射的计量也称辐射剂量。 几十年来，各种射线在医学上的应用愈加广泛，辐射剂量学有了很大发展（成了一专门的学科辐射剂量学）。 随着人们对电离辐射与物质相互作用机制的深入研究和逐步了解，辐射量及其单位的概念经历了不少演变，不断确立了更为科学的度量原则和方法。,5,常用的辐射量和单位,国际上选择和定义辐射量及单位的权威组织是“国际辐射单位和测量委员会”
3、(International Commission on Radiation Units and Measurements, ICRU) 和“国际放射防护委员会” （ICRP）。,临床放射学,放射生物学,辐射剂量学,辐射防护学,6,1.描述辐射源的量: 放射性活度 A (核),2.描述辐射场的量:,粒子注量 (粒子辐射),照射量 X,比释动能 K,(电磁辐射),3.描述辐射被吸收的量: 吸收剂量 D (任何辐射),4.描述辐射对人体危害作用: 当量剂量 H (防护专用),有效剂量 E (防护专用),常用的辐射量和单位,7,常用的辐射量和单位,1. 放射性活度 A 某放射源中处于特定状态的放射性
4、核素在单位时间内发生自发衰变的期望值（平均值）。,8,常用的辐射量和单位,描述辐射场性质的辐射量 辐射防护中使用的辐射量,9,Have a rest !,10,电离辐射存在的空间称为辐射场，它是由辐射源产生的。 按辐射的种类，辐射源可分为X射线源、射线源、 中子射线源、射线源等，与它们相应的辐射场称为X射线场、射线场、 中子射线场、射线场等。 在射线的应用过程中我们需要定量了解、分析射线在辐射场中的分布，这种分布即可以用粒子注量、能量注量等描述辐射场性质的量来直接表示，也可以用照射量来间接表示。,常用的辐射量和单位,11,描述辐射场性质的辐射量,粒子注量（particle fluence） 能
5、量注量（energy fluence） 照射量（exposure） 比释动能（kerma） 吸收剂量（absorbed dose） 各辐射量的关系与区别,12,da,h4,h5,粒子注量 ,定义: 进入具有单位截面积小球的粒子数。,(m-2),，,13,da,h4,h5,粒子注量 ,实际辐射场中，每个粒子具有不同的能量，即Emax 0各种可能值，粒子注量计算公式为:,，,E为粒子能量，是同一位置粒子注量的微分能量分布，它等于进入小球的能量介于E和E+dE之间的粒子数与该球体的截面积的比值。,14,辐射防护中，常用粒子注量率表示单位时间内进入单位截面积的球体内的粒子数:,(m-2s-1),粒子注
6、量 ,15,能量注量,除了用粒子数目，还可以通过辐射场中某点的粒子的能量来表征辐射场的性质。 能量注量就是为此目的而引入的一个量，它对于计算间接致电离辐射在物质物质中发生的能量传递以及物质对辐射能量的吸收都是很有用的。,16,能量注量是进入辐射场内单位截面积的小球体内所有粒子的能量（不包括静止能量），即 对于单能光子束，,能量注量,17,能量注量率可定义为单位时间内进入单位截面积小球内的所有粒子能量总和。,能量注量,18,能量注量与粒子注量都是描述辐射场性质的辐射量，前者是通过辐射场中某点的粒子能量，后者是通过辐射场中某点的粒子数，显然如能知道每个粒子的能量E，即可将能量注量和粒子注量联系起来
7、。,能量注量和粒子注量的关系,19,如辐射场不是单能的，且粒子能量具有谱分布时，则辐射场某点的能量注量为： E为粒子能量，为E同一位置粒子注量的微分能量分布。,能量注量和粒子注量的关系,20,X或射线与空气发生相互作用时产生次级电子，这些次级电子会进一步与空气作用导致空气电离，从而产生大量正负离子。 次级电子在电离空气的过程中，最后全部损失了本身的能量。 X或射线的能量愈高、数量愈大，对空气电离本领愈强，被电离的总电荷量也就愈多。 因此可用次级电子在空气中产生的任何一种符号的离子（电子或正离子）的总电荷量，来反映X或射线对空气的电离本领，表征X或射线特性。,照射量 X,21,照射量就是根据其对
8、空气电离本领的大小来度量X或射线的一个物理量。 也是X线沿用最久的辐射量。 是直接量度X或光子对空气电离能力的量，可间接反映X射线或射线辐射场的强弱，是测量辐射场的一种物理量。,22,照射量 X,定义: X或光子在单位质量的空气中，与原子相互作用释放出来的次级电子完全被空气阻止时,（意味着无剩余能量）（在导致空气电离的过程中）所产生的同种符号离子的总电荷量的绝对值。,(C/kg)或(R伦琴),SI单位,专用单位,23,照射量 X,伦琴的定义: 在X或射线照射下,0.001293g空气(相当于0C和101kPa大气压下1cm3干燥空气的质量)所产生的次级电子形成总电荷量为1静电单位的正离子或负离
9、子，即,24,照射量 X,换算: 1个单价离子的电荷量是4.810-10静电单位,因此产生1静电单位电荷量的离子对为 带电粒子在空气中形成一对离子所耗平均能量为33.85eV,因此1R 照射量在0.00129g空气中交给次级电子的能量相当于 2.08310933.85 = 7.05 1010 eV,25,照射量 X,1R X射线或射线照射量的等值定义: a.在0.00129g空气中形成的1静电单位电荷量的正离子或负离子； b.在0.00129g空气中形成2.083109对离子； c.在0.00129g空气中交给次级电子7.05 1010 eV或11.3 10-9J的辐射能量； d.在1g空气中
10、交给次级电子87.3 10-7J 的辐射能量.,26,照射量是一个从射线对空气的电离本领角度说明X或射线在空气中的辐射场性质的量，它不能用于其他类型的辐射（如中子或电子束等），也不能用于其他的物质（如组织等）。 dQ中不包括次级电子发生轫致辐射被吸收后产生的电离。 由于照射量的基准测量中存在着某些目前无法克服的困难，它只适用于射线能量在10kev到3Mev范围内的X或射线。,27,照射量 X,照射量率,28,例题,若空气体积为0.3厘米3，标准状态下其中包含的空气质量是0.388毫克，若被X线照射5分钟，在其中产生的次级电子在空气中形成的正离子（或负离子）的总电荷量为1010-9库仑。此时，被
11、照空气处的X线照射量和照射量率各是多少？ 解：根据题意已知：dm=0.388毫克=3.8810-7千克 dQ=1010-9库仑dt=5分钟 所以照射量X及照射量率分别为：,29,照射量与能量注量的关系,对于单能X()射线，在空气中某点的照射量X与同一点上的能量注量之间有以下关系： en/是给定的单能X()射线在空气中的质能吸收系数；e是电子的电荷； 是电子在空气中每形成一个离子对所消耗的平均能量。,30,比释动能 K(kinetic energy released in material),X或射线与物质相互作用时，能量转换分两个阶段进行：,第一：X(),E,带电粒子 (K),第二：带电粒子,
12、电离、激发,物质吸收 (D),X或光子传能给带电粒子(K),轫致辐射 （不被物质吸收）,电离、激发（被物质吸收 D）,31,32,比释动能 K,定义：在单位质量物质中由间接致辐射所产生的全部带电粒子的初始动能之总和。 数学表述: 不带电射线使物质释放出来的全部带电粒子初始动能之和与物质质量之比。,(J/kg)或(戈端Gy),1Gy=1Jkg-1,1Gy=103mGy=106Gy,33,比释动能 K,注意区别： 照射量是以电离电量的形式间接反映射线在空气中辐射强度的量，不反映射线被物质吸收而使能量转移的过程。,比释动能是描述不带电致电离粒子与物质相互作用时，把多少能量传给了带电粒子的物理量。在辐
13、射防护中，常用比释动能的概念推断生物组织中某点的吸收剂量或计算中子的吸收剂量等。,34,比释动能率,(Gy/s),比释动能是度量不带电电离粒子（光子或中子）与物质相互作用时，在单位质量物质中转移给次级带电粒子初始动能之和多少的一个物理量，它只适用于间接致电离辐射，但适用于任何物质。,35,吸收剂量 D,(J/kg)或(Gy) 专用单位(rad),定义:辐射所授予单位质量介质的平均能量 。,dEen为平均授予能。它表示进入介质dm的全部带电粒子和不带电粒子能量的总和，与离开该体积的全部带电粒子和不带电粒子能量总和之差，再减去在该体积内发生任何核反应所增加的静止质量的等效能量。,36,吸收剂量,授
14、予某一体积内物质的能量越多，则吸收剂量越大。 吸收剂量它适用于任何类型的电离辐射和受到照射的任何物质。 不同物质吸收辐射能量的本领是不同的，在论及吸收剂量时，应明确辐射类型、介质种类和特定的位置。,37,吸收剂量 D,吸收剂量率,(Gy/s),讨论:,X或能量除转换成电子初动能外,还有核与电子间束缚能及散射光子能量等。,电子初动能还有一部分转换成轫致辐射等能量。,38,吸收剂量 D,例题1:,质量为0.2g的物质,10s内吸收电离辐射的平均能量为100尔格,求该物质的吸收剂量和吸收剂量率.,解:,dm = 0.2g = 210-4kg; dEen= 100 erg =10-5J; dt = 1
15、0s,39,D、K和X之间的关系,(1)带电粒子平衡,在某空气层,入射次级电子等于射出数目, （最大射程）电离电量开始趋于恒定的现象.,在进行照射量测量时，应选择平衡电离层.,40,D、K和X之间的关系,带电粒子平衡 照射量与比释动能的关系 照射量和吸收剂量的关系 比释动能和吸收剂量的关系,41,带电粒子平衡,42,当带电粒子平衡时:,带电粒子平衡,43,带电粒子平衡,严格讲，上述条件难以实现，特别是靠近辐射源处，辐射强度随位置变化显著；另外，在两种介质交界处，为非均匀介质，都不可能满足电子平衡的必要条件。 但在实践中，需要对某些条件作适当的近似处理，以便在一定的精度范围内，可认为电子平衡成立
16、。 当X（）射线能量较低低于Co-60 射线能量（1.25MeV）时，由于次级电子射程相对较短，X（ ）光子的衰减可以忽略，则在受照射的某些介质中，可认为近似存在电子平衡。,44,照射量与比释动能的关系,在电子平衡的条件下，单能辐射场中同一点 当X（ ）光子辐射的能量低于1.25MeV以下时，g很小，约为0.003，可忽略不计。,45,照射量与比释动能的关系,公式适用条件: a.带电粒子平衡, b.次级粒子产生的轫致辐射能量可以忽略, c.物质的原子序数和辐射光子能量均较低。,46,照射量与比释动能的关系,实际上在低原子序数介质如空气、水、软组织中，电子的初始动能的大部分消耗于与介质电子发生非弹性碰撞，引起原子的电离或激发，仅有一小部分消耗于与原子核发生辐射效应（轫致辐射）。,47,照射量与吸收剂量的关系,在电子平衡的条件下，单能辐射场中同一点 在空气介质中，,48,照射量与吸收剂量的关系,若W取33.97eV，则有,49,比释动能与吸收剂量的关系,50,比释动能与吸收剂量随物质深度的变化,D
