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1、辐射知识介绍辐射知识介绍产品发展部By Jedi Huang技术专题报告技术专题报告上海 Shanghai 苏州 Suzhou 东莞 Dongguan 天津 Tianjin技鼎机电1目录目录辐射是什么X-ray辐射测量及计量单位辐射的影响辐射防护辐射监测个人剂量监测法律法规2原子原子物理背景物理背景原子主要是有三种基本微粒子所构成电子、质子和中子。同位素：质子数相同而中子数不同的元素。例如：11H 、21H、31H原子核中的质子数目决定一个原子的性质；同一种元素的原子，其质子数必相同；元素不同，质子数就不同，其性质也相异。放射性同位素：有放射性的同位素 例如：U-235、U-236、U-238
2、 由于原子核内的中子数多或少而不稳定。3辐射是什么？辐射是什么？自然界中的一切物体,只要温度在绝对温度零度以上,都以电磁波的形式时刻不停地向外传送能量,这种传送能量的方式称为辐射。物体通过辐射所放出的能量，称为辐射能，简称辐射。天然辐射天然辐射 来源于太阳，宇宙射线和在地壳中存在的放射性核素。例如，自然界中存在的天然核素镭，氡，铀，钍。这些放射性的原子为了变得更稳定，原子核会释放出电子、质子和能量化的光量子。这个过程称为放射性衰变。在衰变过程中，辐射的主要产物有、和射线。电离辐射电离辐射 有足够能量使电子离开原子所产生的辐射。4放射线的发现放射线的发现 1895年，洛仑兹(H.A.Lorent
3、z,18531928)发表电磁场对运动电荷作用力的公式、伦琴(W.K.Rontgen 18451923)发现X射线。 1896年，贝克勒尔(A.H.Becquerel,18521908)发现放射性。 1897年，J.J.汤姆生(J.J.Thomson,18561940)从阴极射线证实电子的存在，又进一步从实验确证电子存在的普遍性，并直接测量电子电荷。 1898年，卢瑟福(E.Rutherford,18711937)揭示铀辐射组成复杂，他把“软”的成分称为射线，“硬”的成分称为射线。居里夫妇(P.Curie与M.S.Curie,18671934)发现放射性元素镭和钋。 1900年维拉尔德(P.V
4、illard,18601934)发现射线。5放射性元素的半衰期放射性元素的半衰期放射性元素的衰变有一定的速率。放射强度每减少一半所需要的时间，称为半衰期。各种元素的半衰期不同。 放射性核素放射线半衰期Polonium-213alpha4.3microsecondsNitrogen-16gamma7.1secondsSodium-24gamma15hoursPhosphorus-32beta14.3daysCalifornium-242alpha163daysCobalt-60gamma5.25yearsCarbon-14beta5760years6射线射线射线是氦原子核(2个质子和2个中子)，
5、带有2个正的电子电荷，通常由一些重原子(例如铀，镭)衰变释放出的粒子。射线在介质中运行时迅速失去能量，不能穿透很远。射线能被一张薄纸阻挡。射线可被人体外层坏死肌肤完全吸收。Alpha Particle 7射线射线射线是一种高速运行的带1个负电荷，从原子核内衰变中释放出的电子。来源于自然界中氚、C14等射线的照射。射线比射线更具有穿透力，但在穿过同样距离，其引起的损伤更小。射线能被体外衣服消减，阻挡或一张几毫米厚的铝箔完全阻挡。 Beta Particle8射线射线射线是一种光量子(电磁辐射)，同可见光一样。在放射性元素衰变过程中射线伴随着、射线一同释放出。天然核素K-40及人工核素Pu239和
6、Cs137是环境中射线主要来源。射线既不带电荷，又无质量，具有很强穿透力。射线能轻易穿透人的身体，对人体造成伤害。几英尺厚的混凝土能阻挡射线。 9射线射线射线纸铝箔混凝土或铅板 射线比较射线比较名 称产 生本 质电离作用穿透能力射线衰变放出氦原子核强很弱射线衰变放出电子较弱很强射线伴随衰变或衰变产生高能光子很弱极强10X射线射线X射线与射线都是光量子(电磁辐射)，但它们产生原理不同。X射线由原子核外电子引起，而射线由原子内部的核衰变引起。X射线是由高能量的带电粒子与金属物质相互撞击而产生的。X射线比射线能量低，因此穿透力小于射线。由于X射线在工业、医学的广泛运用，是人造辐射的最大来源。厚的铅板
7、能够阻挡住X射线。11X射线的产生原理射线的产生原理12电子束流量控制原理电子束流量控制原理13X-ray 标识辐射标识辐射characteristic radiationWavelengthRelativeEnergy14X-ray 轫致辐射轫致辐射WavelengthRelativeEnergybraking radiation15轫致辐射标识辐射X射线的两种类型射线的两种类型WavelengthRelativeEnergy16X射线管射线管Beryllium windowTarget detail5um Tungsten platingTarget (Anode)Open Tube De
8、signFilament(Cathode)Electron BeamVacuum PumpsControl GridHigh voltage connection17Tungsten Target With Beryllium WidowHigh Voltage GeneratorControl GridFilament and CathodeAnodeX/Y Centring CoilsFocus CoilVVI0-160kV+-+IIIITBeam ControlIris-IC0-600V0-6A0 to 0.5A0 to 0.5A0-2A电子束流向示意图电子束流向示意图18电子的能量电子
9、的能量电子伏特是用来描述能量的一个能量单位，等于一个电子在差别为一伏特的两个电位点间移动时所获得的能量。1keV=1000eV电能、机械能和热能的国际单位是焦耳(J)1eV=1.6x10-19J或1J=6.24x1018eV.19电磁波频谱电磁波频谱Redlight:1.5eVenergyVioletlight:3eVenergyIonizingradiation:12eV20能量能量电磁波类型电磁波类型波长波长 (m)能量能量 (eV)LowRadioWaves10-3to1050.001to0.00000000001LowInfrared10-6to10-31to0.001LowVisib
10、le4x10-7to10-63to1HighUltraviolet10-8to4x10-712to3HighXandRays(50keV)2.5x10-1150000HighXandRays(1MeV)1.2x10-121000000电磁波电磁波E=h=hc/21辐射测量及计量单位辐射测量及计量单位辐射照射体外照射 接近放射源而对人体外部的辐射照射体内照射 进入体内的放射性物质对各器官进行的辐射照射 辐射剂量吸收剂量 D有效剂量 HT由于不同的放射线对生物有不同的影响，用WR品质因数进行修正 HT=WRxD WR：品质因数22辐射计量单位辐射计量单位 量量 国际单位国际单位 SI放射性强度贝可
11、becquerel(Bq)(1disintegration/s)吸收剂量戈瑞gray(Gy)(1J/Kg)当量剂量西弗特sievert(Sv)(GyxWr)射线类型射线类型 品质因数品质因数 WrX-rays,-rays,particles1NeutronsandProtons5-20Particles2023常用辐射计量单位常用辐射计量单位 Roentgen(R) 伦琴伦琴伦琴是空气中x或电离辐射的计量单位相当于零摄氏度时在标准大气压下，一平方厘米的干燥空气中产生电流的一个静电单位的致电离辐射量。 Rad 拉德拉德电离辐射吸收的能量的单位等于受照射物质100ergs/g或0.01joule/
12、kg Rem 雷姆雷姆雷姆度量被生物吸收的辐射数量单位相当于一伦琴的X光射线或伽码射线 Curie 居里居里放射强度单位等于3.71010衰变/秒1gray = 100 Rad1Sv = 100 Rem1curie = 3.71010 Bq24有效剂量有效剂量Effective Dose (E)E=ET(WTxHT)E EffectiveDose有效剂量当量WTWeightingFactorforTissueT组织或器官（）的相对危险度权重因子HTEquivalentDosereceivedforaTissueT组织或器官（）有效剂量TissueWTGonads (Ovaries or Tes
13、tes)0.20Colon0.12Lung0.12Stomach0.12Bladder0.05Breast0.05Liver0.05Oesophagus0.05Thyroid0.05Skin0.01Bone Surface0.01Remainder *0.05Sum of all Tissue1.00一般细胞转化越快,对辐射的敏感性越大.淋巴细胞最敏感,其他依次为性腺,增殖的骨髓细胞,肠上皮细胞,表皮,肝细胞,肺泡和胆道上皮细胞,肾上皮细胞,内皮细胞(胸膜和腹膜),神经细胞,骨细胞和肌肉及结缔组织。25辐射的影响辐射的影响辐射是一种电磁波（能量）通过金属物质时释放其能量辐射对生物的影响例如：5
14、Sv的辐射照射已对生物有生命危险其中99%的照射转化为热能，使体内温度升高1/10001%的照射导致器官组织性质改变26辐射对组织细胞的影响辐射对组织细胞的影响辐射会对器官组织的细胞内蛋白质、DNA等分子造成损伤，根据损伤程度生物修复系统能不能修复？辐射照射的影响因素：1照射的剂量2剂量率3照射时间的长短照射对个别器官组织细胞产生损害的三种程度：1严重损伤10Sv2中度损伤0.5Sv10Sv3轻微损伤0.5Sv组织细胞被杀死或已不能正常运行组织细胞不能进行分裂,其它功能正常短期内组织细胞无明显影响27辐射照射的效应辐射照射的效应确定效应确定效应1Sv在几天或数周内出现的症状，如：皮肤红斑头发脱
15、毛恶心呕吐血液数量变化随机效应随机效应 发生症状的几率与受到照射的剂量成正比，有：诱发癌症遗传基因缺陷28DETERMINISTIC EFFECTSWhole body exposureDetectablechromosomedamageabove0.1SvDetectablebloodcountchangeabove1SvRadiationSicknessabove1SvPossibleDeathabove3SvCertainDeathabove10SvLocalised exposureErythematicabove5SvDepilation(hairloss)temporary4SvP
16、ermanent7SvDesquamation(death/lossofepidermisskin)above20SvApproximate whole body dose 29一次剂量(Sv)可能效应00.25不可察觉的伤害0.250.50血球可能起变化，但无严重损害0.501.00血细胞起变化,稍有损害，可复原1.002.00损害，可能伤残、疲倦、恶心、呕吐2.004.00必定受损害，食欲不振、虚弱、喉痛、腹泻，可能死亡4.006.00约半数人在26周内死亡6.00以上腹泻、呕吐、口喉发炎、发烧、很快消瘦、两周后全部死亡30Circumstance/EffectApproximate wh
17、ole body doseBackground(UK)2.3mSvy-1Worldmaximum50mSvy-1AverageRadiationWorker1.5mSvy-1AnnualDoseLimit20mSvy-1AircraftCrewAnnualExposure2mSvTypicalChestX-ray0.02mSvAverageannualdosefrommedicalexposure0.3mSvy-1Typicalfluoroscopicexamination(bariummeal)3mSv31天然辐射来源天然辐射来源宇宙射线宇宙射线 是从外层空间进入大气层的高能粒子流，包括质子
18、、种子、电子、光子等，宇宙射线对人群的照射剂量率与海拔高度有关。宇生放射性同位素宇生放射性同位素是宇宙射线与高层大气中的原子相互作用的产物，主要有3H、7Be、14C和22Na等原生放射性同位素原生放射性同位素 主要包括存在于地球上岩石、土壤、大气和水中的铀、钍和锕三个放射系所属的核素（例如：氡等）及40K和87Rb。根据联合国原子辐射效应科学委员会(UNSCEAR)1988年报告，天然游离辐射对世界所有人口的年有效剂量当量平均约为2.4mSv，外照射为0.8mSv，内照射为1.6mSv，其中氡的内照射剂量为1.1mSv。 32人工辐射来源污染环境的人工辐射源污染环境的人工辐射源核武器试验产生
19、的放射性落尘，可造成全球性或局部地区的放射性污染核动力或生产和使用放射性同位素的工业部门排放的放射性“三废”（废水、废气和固体废物）不污染环境的人工辐射源不污染环境的人工辐射源医学、工农业及科研部门使用的各种类型的游离辐射装置，如光机、计算机断层摄影机(CT)、离子加速器等封闭型辐射源，指放射性同位素被包被在金属或其它物质的外壳中，在正常情况下不向环境扩散的游离辐射源，如60Co源、60Co治疗机、中子发生器、探伤机、测厚仪等日常生活中使用的电视机、夜光表等3334危险的比较危险的比较HealthRiskEst.lifeexpectancylostSmoking20cigsaday6years
20、Overweight(15%)2yearsAlcohol(USAve)1yearAllAccidents207daysAllNaturalHazards7daysOccupationaldose(300mrem/yr)15daysOccupationaldose(1rem/yr)51days35ProcedureEffective Dose (Sv)Effective Dose (mrem)Risk of Fatal CancerEquivalent to Number of Cigarettes SmokedEquivalent to Number of Highway Miles Driv
21、enChest Radiograph3.2x10-53.21.3x10-6923Skull Exam1.5x10-4156x10-644104Barium Enema5.4x10-4542x10-5148357Bone Scan4.4x10-34401.8x10-413003200AdaptedfrominformationinRadiobiology for the Radiologist,ForthEdition;EricHall1994,J.B.LippincottCompany 36辐射防护辐射防护放射性强度放射性强度X-rayTubeVoltage&FilamentCurrent(A
22、LARA)时间时间体外照射累积剂量与照射时间呈正比。距离距离点状放射源（当与放射源的距离超过射源本身大小倍时，可视为点状放射源）在周围空间所产生的剂量率，与距离平方成反比。当距离增大一倍，剂量率则减到原来的四分之一。屏蔽屏蔽借助物体对射线的吸收减少人体受照剂量。根据射线种类和能量可选用不同防护材料。37安全使用措施安全使用措施 区域划分 辐射作业区 电离辐射标志 非管制区：绿区 管制区：黄区或红区 非辐射作业区 定期辐射侦测 教育训练（操作规程） 意外事故处理计划 建立健康档案38辐射监测辐射监测监测的两个主要原因：直接对辐射环境进行信息反馈相关法律法规的要求辐射侦测仪的基本组成：探测器将接收
23、的辐射转变成电信号放大器信号处理器显示装置39辐射监测方式辐射监测方式 依据辐射源的特点和操作方式，常规监测应采用合适的方式对工作场所进行监测。辐射水平（剂量率或剂量）表面沾污水平空气中放射性核素的浓度由于辐射类型和能量范围的不相同，任何一种侦测仪不可能适用于所有的检测环境。使用的辐射探测器的类型也不相同。40AGeiger-Mullertubeconsistsofacentralanodeatahighvoltage(500V)inatubefilledwithanoblegas,helium,neon,argon.Incomingradiationgeneratesionpairs,whi
24、chareacceleratedinthefieldtoproducefurtherionisations.Theinitialsignalisthereforegreatlyamplifiedandfedtotheelectroniccircuitry.Geiger Muller Tube41Solid State Scintillation DetectorRadiationcausesionisationandexcitationinascintillatingmediumsuchassodiumiodideorzincsulphide.Astheenergyisdissipatedan
25、dionpairsrecombinelightpulseareemitted.Theselightpulsesaredetectedandamplifiedbyaphotomultipliertubebeforebeingprocessedbytheelectronics.42辐射侦测仪的检验检定辐射侦测仪的检验检定辐射侦测仪的日常检查定期进行测试检验每年定期的计量校准检定必要的不定期检验43个人剂量监测个人剂量监测佩带个人的辐射剂量计辐射剂量计的有效使用范围mSvSv选用合适的辐射剂量计(X-rayorelse?)辐射工作人员应进行个人剂量监测和医学观察，结果记入个人剂量和健康档案。长期的健
26、康监测44个人的剂量限值个人的剂量限值放射卫生防护基本标准(GB4792-84)中规定：公众个人受到的年剂量当量应低于下列限值：全身5mSv(0.5rem)任何单个组织或器官50mSv(5rem)为了限制随机性效应，辐射工作人员受到全身均匀照射时的年剂量当量不应超过50mSv(5rem)为了防止有害的非随机效应，辐射工作人员任一器官或组织所受的年剂量当量不得超过下列限值。眼晶体150mSv(15rem)其他单个器官或组织500mSv(50rem)不包括天然本底照射和医疗照射45法律法规法律法规辐射防护规定辐射防护规定GB8703-88适用于伴有辐射照射的一切实践和设施的选址、设计、运行和退役，
27、都必须遵守本规定。放射性同位素与射线装置放射防护条例放射性同位素与射线装置放射防护条例（1989年10月24日国务院发布）适用于中华人民共和国境内从事生产、使用、销售放射性同位素与射线装置的单位和个人。放射卫生防护基本标准放射卫生防护基本标准GB4792-84适用于使用电离辐射源或产生电离辐射的一切实践活动。对放射工作人员和公众接受电离辐射照射需加控制的一切实践活动。环境核辐射监测规定环境核辐射监测规定GB12379-90本标准规定了环境核辐射监测的一般性准则，适用于在中华人民共和国境内进行的一切环境核辐射监测。46Dage X-ray Inspection安全系统安全系统符合美国(CFR10
28、20.40)和欧洲(EN292)相关的安全标准主要控制系统用开关钥匙控制门均安装联锁装置，只有门安全关闭后才能产生辐射安装紧急停机开关，醒目的红色标志安装红色警告灯和工作状态指示灯可选配辐射监测装置,如可携式监测仪和个人剂量计出厂检测，严格控制出厂标准 0.5uSv/hr47XD6500 辐射剂量计算辐射剂量计算目前机器出厂量测报告：最大辐射剂量率为0.3微西弗/小时(Sv/hr)。量测条件：最大穿透力160kv最大强度3W以一年365天，一天24小时X-Ray全开来计算：（单纯开机但X-Ray未打开时并无辐射）0.3X24X365=2628微西弗=2.628毫西弗（mSv/year）以英国全年平均天然背景辐射剂量为2.3mSv/year考量：2.628+2.3=4.928mSv/year此一年剂量尚符合法规规定之一般民众（非辐射从事工作者）5mSv/year及辐射从事工作者50mSv/year之标准。以一般DageXL6500之操作状况：穿透力：60kv120kv最大强度：1.5W加上考虑X-ray真正开启的时间，因此经由操作DageXL6500所受到之辐射剂量将更为减少48
