辐射防护相关量与系数

第四章辐射防护的相关量与系数2问题导读1. 有哪些？ 2. 是什么？ 3. 怎么用？3本章内容一、辐射防护相关量体系二、基本量三、防护量四、实用量一、辐射防护相关量体系• ICRU： International Commission on Radiation Units and Measuremen – 全称:国际辐射单位与测量委员会– 它发布的报告偏重于电离辐射的测量与单位 • ICRP： International Commission on Radiological Protection – 全称:国际放射防护委员会– 其出版物偏重于电离辐射效应的评价和管理45辐射防护知识体系辐射防护相关量的框架辐射场的 量能量转移 吸收过程放射性 核素辐射场放射性的量相互作 用系数剂量学 的量辐射生物 效应评价防护量外照射剂量监测与评价实用量介质内照射监测：氡子体照射氡专用量（ICRU 60）第II类 防护剂量量（ICRP 103）第III类 运行实用量 （ICRU 51）第IV类 （ICRP 65）6第I类基本量第第I类 电离辐射基本量类 电离辐射基本量第第I类类 电离辐射基本量电离辐射基本量衰变常数粒子注量质量减弱系数授予能半衰期粒子注量率质量能量转移系数吸收剂量平均寿命能量注量质量能量吸收系数吸收剂量率活度能量注量率质量碰撞阻止本领转移能质量辐射阻止本领比释动能总质量阻止本领比释动能率照射量照射量率二、基本量放射性的放射性的量量放射性的放射性的量量辐射辐射 场的量场的量辐射辐射 场的量场的量相互作相互作 用系数用系数相互作相互作 用系数用系数剂量学剂量学的量的量剂量学剂量学的量的量78二、基本量1.放射性的量2.辐射场的量3.相互作用系数4.剂量学的量（略）间 接 电 离粒 子 的 能量 沉 积 过程：间接 带电粒子带电粒子带电粒子物质（比释动能）（吸收剂量）剂量：剂量：医学专用术语，指药物治疗时需要掌握的用药量。

作为将物理测量和辐射生物效应联系起来的一个物理量而被引入的4.（辐射）剂量学的量10（（1） 比释动能） 比释动能 K（（kerma））比释动能K定义为dEtr和dm之商，其中dEtr是非带电粒子在质量为dm的物质中，在相互作用过程中释出的所有带电粒子初始动能的总和 d dtrEKm单位是J kg-1，专用单位是Gy单位时间内比释动能的增量与时间之商，即：比释动能率（比释动能率（kerma rate））KK dK dt比释动能比释动能K是不带电粒子在单位质量物质中向次级带电粒子转移的能量是不带电粒子在单位质量物质中向次级带电粒子转移的能量描述能量转移的量• 单能：• 连续谱：• 比释动能系数：比释动能与注量的关系11EKtr   EEEEKtrEdd)(d00   k Etr 例：已知能量为4.44MeV的中子，在研究点处的中子注量Φ为2.6×1010中子/m2，求中子在该点处参考人中的比释动能？12空气比释动能率常数空气比释动能率常数（（ air-kerma rate constant））某种发射光子的核素的空气比释动能率常数定义为和活度A的比值，其中为活度A的点源在距离为l处的真空中能量大于δ的光子的空气比释动能率，即l2KKl2K A用途： （1）已知某核素点源活度的情况下，可以求得距离l处某点的空气比释动能率 （2）用仪器测量得到某核素点源的情况下距离l处某点的空气比释动能率，则可以求出该点源的活度空气比释动能率KA l2清华大学工程物理系13空气比释动能率14描述能量吸收的量（（1）沉积能（）沉积能（energy deposit））iiinoutQ针对单个反应（（2）授予能（）授予能（energy imparted））ii针对一定体积的物质，所有沉积能之和，实际就是入射粒子传递给该体积物质的能量。

 E()15吸收剂量D是电离辐射在质量为dm的物质平均授予能和质量dm之商，即：（（3） 吸收剂量） 吸收剂量D（（absorbed dose））d dDm单位：J/ kg，Gy描述能量吸收的量吸收剂量是辐射防护中最基本的剂量学概念其实质是单位质量物质吸收的能量 适用于任何类型的电离辐射、任何被辐射照射的物质，适用于内、外照射比释动能与吸收剂量的关系16带电粒子平衡：总能量平衡谱分布平衡每有一个带电粒子从所考虑体积出来，就有一个相同类型、相同能量的带电粒子从外面进入，要求一一对应17带电粒子平衡的条件：（1）离介质边界有一定距离，d Rmax；（2）均匀照射条件；（3）介质均匀条件：介质对次级带电粒子的阻止本领，对初级辐射的质能吸收系数不变带电粒子平衡不成立：（1）辐射源附近；（2）两种物质的界面；（3）高能辐射比释动能与吸收剂量的关系18比释动能与吸收剂量的关系：条件： 带电粒子平衡800EZEZg其中：对低能带电粒子，韧致辐射可以忽略时，则D＝K一般在10-3~10-2之间比释动能与吸收剂量的关系比释动能与吸收剂量在物质中的变化：19比释动能与吸收剂量的关系（4）照射量（4）照射量照射量20定义：X、γ射线，在空气中，单位体积元内产生的全部电子均被阻留在空气中时，形成的总电荷除以该体积元空气质量。

式中：dQ－在一个体积元的空气中，产生的一种符号的离子总电荷的绝对值； dm－体积元内空气的质量单位：C / kg 21WeXen 只适用于X、γ射线，10keV到3MeV范围；只对空气；测量时必须满足电子平衡；不能作为剂量的单位，历史误会特点：照射量与注量的关系照射量因子22计算公式：WeEen   xfX照射量因子照射量因子照射量23[例：]137Cs源发射的射线能量为0.662MeV，离源1m处测得光子的注量率 φ 为1×107m-2·s-1，求该点的照射量率解： xfX  由且211810219. 9mkgCfx得)(10219. 910110219. 91111718 skgCfXx)(106 . 317sR照射量• 照射量历史上使用的单位：24伦琴：在1伦琴X射线照射下，0.001293克空气（标准状况下，1立方厘米空气的质量）中释放出来的次级电子，在空气中总共产生电量各为1静电单位的正离子和负离子1R＝2.5810-4C/kg照射量  XfXXeWDm aenmenaaenmen m  //85.33//25 XfXDm aenmen m  //107 . 83Dm－吸收剂量，Gy；fm －因子，J/C；X－照射量，C/kg.Dm－吸收剂量，Gy；fm －因子，Gy/R；X－照射量，R.吸收剂量与照射量的关系26吸收剂量与照射量的关系27吸收剂量与照射量的关系比释动能、吸收剂量和照射量的比较2829gDtren1//KDtren//能量小于3MeV且电子平衡时WeXen/比释动能、吸收剂量和照射量的比较三.防护量三.防护量3031基 本 辐 射 量基 本 辐 射 量 注量ФФ，吸收剂量D，比释动能K实 用 量实 用 量 周围剂量当量H*(d) 定向剂量当量H′′(d，Ω，Ω) 个人剂量当量HP(d)防 护 量防 护 量 器官平均剂量DT 器官当量剂量HT 全身有效剂量E监测仪表 刻度校准辐射防护 评价由相应的测量与计算结果 进行相互比较由相应的测量与计算结果 进行相互比较用用WR、、WT 和拟人体模 进行计算和拟人体模 进行计算用用Q(L)和模型进行计算和模型进行计算,并由测量及 计算确认并由测量及 计算确认换算系数辐射防护量之间的相互关系32防护量33防护量（（1） 当量剂量（） 当量剂量（equivalent dose ））,TRT RRHD 对于特定器官，无论何种辐射照射，只要当量剂量相同，该器官受随机效应的影响程度大致相仿。

对于特定器官，无论何种辐射照射，只要当量剂量相同，该器官受随机效应的影响程度大致相仿式中，是辐射R在器官或组织T内产生的平均吸收剂量； 为辐射R的辐射权重因子，无量纲SI：J kg-1，特定名称：希沃特（Sv）DT,R34辐射权重因子（radiation weighting factor），wR：用以考虑不同类型的辐射对健康的相对危害效应其数值是根据生物学资料，由ICRP选定的，代表这种辐射在小剂量时诱发随机效应的相对生物效应(relative biological effectiveness, RBE)的数值防护量引起相同效应，RBE=参考辐射的剂量 / 所考虑辐射的剂量参考辐射参考辐射一般选择低LET辐射作为参考，大多数实验研究中采用 60Co或者137Cs γ射线，或大于200 kV的高能X射线35辐射权重因子，辐射权重因子，R防护量36辐射权重因子，辐射权重因子，R防护量37组织权重因子（tissue weighting factor），wT：对组织或器官T的当量剂量加权的因子称为组织权重因子WT，它反映了在全身受到均匀照射下，各组织或器官对总危害的相对贡献，换言之，它反映了不同组织或器官对发生辐射随机性效应的敏感性。

防护量38组织权重因子，T全身各器官均匀均匀受到相同当量剂量相同当量剂量照射时，个人蒙受的随机性健康危害中，器官T所占的份额份额防护量39（（2） 有效剂量（） 有效剂量（effective dose ））,TRT RTTTRTEDH反映了与全身不均匀照射所致随机性健康危害程度相仿的全身均匀照射的当量剂量在低剂量率、小剂量照射范围内，无论哪种照射情况（外照射、内照射、全身照射或者局部照射），只要有效剂量值相等，人体蒙受的健康危害程度大致相仿防护量40防护量• 吸收剂量：吸收剂量： 针对某一点，是点的值；当量剂量：当量剂量： 针对某个器官或组织，是平均值；有效剂量：有效剂量： 针对全身而言，取平均值• 辐射权重因子：辐射权重因子：描述了辐射类型、能量的不同对生物效应的影响；组织权重因子：组织权重因子：则描述了不同器官、组织对全身总危害的贡献概念理解41与群体相关的辐射量42（（3）集体有效剂量）集体有效剂量(collective effective dose)，，SK：：iiiNES受照群体每个成员的有效剂量的总和单位：人希防护量43（（4） 待积当量剂量） 待积当量剂量（（committed equivalent dose），），HT HT(t)dtt0t0待积有效剂量待积有效剂量（（committed effective dose），），E THT  THT()式中，t0 为摄入放射性物质的时刻； 为t时刻组织或器官T 的当量剂量率；τ为摄入物质之后的经过时间。

未对τ加以规定时，对成年人τ取50年；对儿童的摄入取至70岁E()防护量清华大学工程物理系44防护量45照射条件扩展知识—防护量的计算46人体模型扩展知识—防护量的计算1959196919872007198220021995MIRDMIRD‐5GSFADAM&EVAORNL6个年龄段系列模型ORNL孕妇模型清华中国参考人ORNLPIMAL (四肢可运动)ICRP球1999Duke4D心脏(ADCP, superquadric‐based) 数学模型的发展扩展知识—防护量的计算中国参考人中国参考人-CRAM扩展知识—防护量的计算VIP-Man体素模型的发展49•RBM： –30 keV‐150 keV ，the RBM dose was underestimated by 30% for AP geometry by using CMP mathmat。