1、放射性射線量和防護，授課單位：核工程技術(shù)學(xué)院授課專業(yè)：核工程，核技術(shù)授課人民教師：田麗霞，放射性射線量分類，放射性射線量定義，放射性射線量計量學(xué)量：輻射場本身固有性質(zhì)所定義的物理量，劑量學(xué)量：描述輻射能在物質(zhì)中的移動，沉積的物理量， 輻射防護學(xué)量：與用各種質(zhì)量系數(shù)加權(quán)的吸收量d導(dǎo)出的防護計算中使用的物理量、放射性射線量的范圍相關(guān)，第一節(jié)比放出動能第二節(jié)照射量第三節(jié)是能量與吸收譜線量第四節(jié)線量學(xué)量的關(guān)系，第三章線量學(xué)的基本概念，第一節(jié)比放出動能， 物質(zhì)的作用過程第二轉(zhuǎn)移能量和三比釋放動能k四比釋放動能和注入量的關(guān)系5碰撞比釋放動能Kc六比釋放動能率7不同的介質(zhì)中的比釋放動能物質(zhì)的作用過程， 非帶

2、電粒子與物質(zhì)的相互作用分為兩個階段：第一階段：非帶電粒子通過與物質(zhì)的相互作用將能量轉(zhuǎn)移到二次帶電粒子的第二階段：二次粒子電荷通過電離、激發(fā)等方法將轉(zhuǎn)移的能量的大部分殘留在介質(zhì)上，導(dǎo)入轉(zhuǎn)移能量和動能，說明第一階段的過程。 x射線和物質(zhì)的作用基本過程，三種作用效果光電效應(yīng)康普頓效應(yīng)電子在效果上產(chǎn)生二次電子，電離效果二次電子電離物質(zhì)原子，/X射線，第一階段一次作用，第二階段二次作用，二轉(zhuǎn)移能，1定義2實例分析3轉(zhuǎn)移能的分類4轉(zhuǎn)移能的分析，1定義， 指定體積v內(nèi)未帶電粒子放出的所有帶電電離粒子(具備電離能力)的初始動能之和、符號、單位j； 分析2 -康普頓散射的轉(zhuǎn)移能的例子，注意E2是踢電子Ec的影響

3、下放出的粒子電荷，不能作為獨立事件的產(chǎn)物加入tr。 EcS過程在能量為hv的光子的v中的轉(zhuǎn)移能量分析如下： (1)產(chǎn)生EcS激發(fā)EC、hvk、俄歇電子EA、散射光子HV；(2)在突擊電子EC中，產(chǎn)生輻射hv1、hv2、hv3，其能量降低到EC；(3) 反射電子E2散射光hv1的(4) hv在產(chǎn)生ECS的過程中，反射電子E1的散射光hv的(5)、2康普頓散射的轉(zhuǎn)變能事例分析(接著)、2電子對產(chǎn)生的轉(zhuǎn)變能分析(接著)、電子對產(chǎn)生過程中的反應(yīng)能為Q=-2mc2，mc2是正負(fù)電子的靜止質(zhì)量能轉(zhuǎn)移能表示：根據(jù)不帶電電離粒子的能量分配形式，tr也可以表現(xiàn)為輻射轉(zhuǎn)移能和碰撞轉(zhuǎn)移能：式中：輻射轉(zhuǎn)移能、碰撞轉(zhuǎn)移

4、能(或網(wǎng)轉(zhuǎn)移能)。 之前分析的ECS工藝：3轉(zhuǎn)移能的分類、3轉(zhuǎn)移能的分類(續(xù))、通常的工藝少，特別是v小時更是如此，4轉(zhuǎn)移能的分析、轉(zhuǎn)移能記述的能量轉(zhuǎn)移工藝事件在微粒水平上， 由于與宏命令水平無關(guān)的電離放射性射線與物質(zhì)相互作用時的隨機性，及其相關(guān)時間具有統(tǒng)計波動的性質(zhì)，所以轉(zhuǎn)移能也實際上是一個隨機事件，但其遵循統(tǒng)計分布規(guī)律。三比釋放動能k，定義：其中，未帶電粒子以質(zhì)量dm的無限小體積釋放的所有帶電粒子的初始動能之和(即轉(zhuǎn)變能)的期望值。 如上所述，tr是隨機量，其期待值是非隨機量，單位：灰色，簡稱Gy，1Gy=1JKg-1； 舊單位：氡(rad )，1rad=10-2Gy。 四比放射動能與注入

5、量的關(guān)系、1單向、單向、無帶電粒子放射場2任意方向、單能量、無帶電粒子放射場3任意方向、任意能量各種無帶電粒子放射場4比放射動能因子Fk、比放射動能因子、1單向、單能量、無帶電粒子放射場、2任意方向、單能量那么，EdVdV是當(dāng)前體積dV內(nèi)“注入”的未帶電粒子的總能量，“剩馀”能量的份額，法則：粒子注入量等于單位體積內(nèi)的軌道的總長。由比釋放動能因子、比釋放動能定義，注入量與軌道長度的關(guān)系，規(guī)律：粒子注入量等于單位體積內(nèi)的軌道全長。 對于一盞茶中較小的任何形狀的體積元，已經(jīng)證明PE是均勻的，并且可以被認(rèn)為軌跡直線通過體積元。 于是，事先已知各種粒子存在的光譜分布e、j和e、j，能量阻斷下限：低于該

6、能量值的未帶電粒子不發(fā)生電離。 比放動能因子，3任意方向，能量的未帶電粒子的放射場，4 .比放動能因子Fk，現(xiàn)在比放動能因子Fk已有表，從相關(guān)資料中找到，例如用量P50表2.1，防護p08附表3； 關(guān)于單能量放射場，式：比釋放動能k非帶電粒子注入量。 五碰撞比發(fā)射動能Kc，1定義2 X，放射性射線的Kc定義3中子n的Kc定義，1定義，轉(zhuǎn)移能的分類和比發(fā)射動能的定義可知，比發(fā)射動能也是兩種碰撞比發(fā)射動能和發(fā)射比發(fā)射動能：Kc表示二次帶電粒子的能量定位堆積的部分1 .定義(續(xù))、根據(jù)我們先前所學(xué)的知識，未帶電粒子向帶電粒子轉(zhuǎn)移的動能中，最終在電離碰撞中損失的部分所占的份額是：x、放射性射線，二次帶

7、電粒子主要是電子，從與物質(zhì)的作用特征來看：x、放射性射線是水，在軟組織等常見材料中可參考劑量P34圖1.31及其他參考文獻，2 X、輻射場的Kc、單能的x、輻射場、3中子輻射場的Kc、中子、亞粒子電荷主要是帶電粒子，其能量損失方式主要考慮碰撞損失為主，6比發(fā)射動能率，1 單位： JKg-1s-1或者Gys-1或者rads-1，比釋放動能k相關(guān)式，關(guān)于單能量放射場，設(shè)點源為活度a，各粒子產(chǎn)值為ni，能量為hvi，則2 .空氣比釋放動能率常數(shù)，6比釋放動能根據(jù)上述化學(xué)基導(dǎo)出的不同核素的值可通過接觸劑量P52表2.2來調(diào)查，七不同介質(zhì)中的比發(fā)射動能，1 .意義由式(2.8 )、(2.14 )可知，比

8、發(fā)射動能由空間指定點的非帶電粒子注入量和介質(zhì)的作用系數(shù)決定， 周圍介質(zhì)的作用受指定點對非帶電粒子輻射場的影響所限定的理論與實踐中，若不改變輻射場，則比放動能由作用系數(shù)決定。 因此，自由空氣小塊組織相對于自由空間或不同材料中的某一點的指定材料的相對釋放動能或相對釋放動能率的表現(xiàn)可能的自由空氣小塊組織的相對釋放動能、水中的某一點的空氣相對釋放動能等說法、七種不同介質(zhì)中的相對釋放動能接著， 二、實踐的測定方法是，在材料I的導(dǎo)入不妨礙本來的非帶電粒子輻射場的分布的情況下，將少量的指定材料I放入自由空間或材料m中的關(guān)心點的相對發(fā)射動能或相對發(fā)射動能率材料I根據(jù)研究目的而分別有興趣的材料，如組織、空氣、水

9、、塑料、玻璃、有機離子七不同介質(zhì)中的相對發(fā)射動能(續(xù))，三.相同位置的不同材料的k之間的關(guān)系是在材料I的導(dǎo)入不妨礙原來的非帶電粒子發(fā)射場的分布的前提下，材料I中的相對發(fā)射動能Ki和不加入材料I之前的材料m中的相同地點的相對發(fā)射動能Km的關(guān)系如下。 其中，第二節(jié)照射量，一照射量x二照射量率3x和值的進一步說明一照射量x，1 .概念背景2 .概念背景2 .概念定義3 .分析4 .總結(jié)5. X與碰撞轉(zhuǎn)移能量Kc的關(guān)系6 .一能量光子輻射場的狀況，1 .概念背景根據(jù)光子對空氣的電離能力作為測量/X射線輻射場的物理量，首先表現(xiàn)放射性射線量2 .概念定義，單位： Ckg-1 (現(xiàn)在)，倫琴r (原)關(guān)系：

10、1r=2. 5810-4 c kg-1，1 c kg-1=3. 877103 r倫琴定義： 0，760 mmhg氣壓下的1立方厘米的空氣中1靜電單位(3.336410-10克隆) dQ是x，放射性射線在質(zhì)量dm的空氣中放出的所有電子(包括負(fù)電子和正電子)被空氣完全阻止時，在空氣中產(chǎn)生的象征符絡(luò)離子的總電荷的絕對值。 3 .分析，(1) X，在放射性射線中產(chǎn)生的二次電子完全被空氣遮斷，不進入/通過其他介質(zhì)的情況下，它們產(chǎn)生的符號的絡(luò)離子總電荷為dq；(2)在二次電子產(chǎn)生的韌性放射性射線引起電離的情況下，不考慮的是， 韌性放射性射線射程過長(3)也不考慮在DM以外產(chǎn)生的二次電子在DM內(nèi)引起電離電荷

11、的情況，4 .總結(jié)如下，dQ是光子放出的二次電子不僅包含在DM內(nèi)產(chǎn)生的電離電荷，還包含在DM以外的空氣中產(chǎn)生的電離電荷的特定的情況， dQ可能等于光子的二次電子在dm內(nèi)產(chǎn)生的電離電荷，這種情況稱為粒子電荷平衡條件，5. X和碰撞轉(zhuǎn)移能量Kc的關(guān)系，粒子電荷平衡條件，6 .單能量光子輻射場的情況下，單能量光子輻射場的二照射量率，1 .定義2 .能量注入量率(粒子注入量率)和誘導(dǎo)單位：每單位時間的照射量的變化量，如Rs-1等。 單能量光子輻射場：防護照射量因子，防護P22表1.2，2與能量注入量率(粒子注入量率)的關(guān)系，3 .單能量點源的照射量率，照射量率常數(shù)，接觸劑量p5表2.3，另外一方面，將

12、照射量設(shè)定為空氣沖撞比放出功能Kc， 可以用a置換是因為a .從電離電荷量向能量的換算(W/e)a因子)不方便。b .照射量的英語名稱Exposure的意思混淆，三照射量x的進一步說明，另一方面，比較動能的概念，在與自由空間和空氣不同的材料內(nèi)將空氣的小質(zhì)量要素作為關(guān)心點進行測量的x和例題、空氣體積為0.3cm3、標(biāo)準(zhǔn)狀況照射空氣質(zhì)量為0.338、x射線照射5min時，在此產(chǎn)生的磁極電子在空氣中形成的正絡(luò)離子(或還原離子)的總電荷為1010-9C，此時， 照射空氣下的x射線照射量和照射量率是多少？第三節(jié)給出能量和吸收譜線量，總結(jié)一沉積能量二能三吸收譜線量d四輻射平衡和吸收譜線量d五六核的內(nèi)容，歸

13、納一沉積能量，一概念背景2概念定義3典型的作用過程分析1 )粒子電荷和原子電子碰撞過程2 ) 電子對產(chǎn)生過程3 )自發(fā)核轉(zhuǎn)移過程，1概念背景，下述微事件電離放射性射線與物質(zhì)的相互作用核和基本粒子的自發(fā)轉(zhuǎn)移(自發(fā)源過程)是產(chǎn)生能量沉積的基本過程。 在具體的說明過程中，所謂在基本過程中堆積的能量，是指通過一次相互作用而堆積的能量，是堆積能量，是2概念定義、堆積能量定義、3典型的作用過程分析、帶電粒子與原子碰撞、帶電粒子碰撞前后的能量分別為e和e，被碰撞的原子的電子(電子) 的動能，是假設(shè)原子在后退過程中釋放出hvk的特征性x射線，即e，hvk具有電離能力，則為：1)粒子電荷和原子電子碰撞過程，2

14、)電子對產(chǎn)生過程，3 )典型作用過程分析(續(xù))，3 )自發(fā)核轉(zhuǎn)移過程，子核排斥能，母核外電子結(jié)合能電離粒子的動能與電磁輻射能、2某能量沉積事件的賦予能量1定義：指該能量沉積事件所涉及的單一或單一相關(guān)電離粒子在指定體積v內(nèi)發(fā)生的所有相互作用下沉積能量的和。或者，Eout是從其體積元素體放出的放射能，即離開其體積元素體的所有帶電和未帶電的電離粒子能(除靜止質(zhì)量能以外，這里的能量是動能)的總和。 Ein是進入其體積元的輻射能，即進入其體積元的所有帶電和未帶電的電離粒子能量(除靜止質(zhì)量能量以外，這里的能量是動能)的總和。 粒子電荷與原子中一個電子的電離碰撞是該過程的典型代表。 動能Tin的粒子電荷與原

15、子電子碰撞，打出粒子(能量高的電離能力的電子)后在云同步上留下激發(fā)原子。 碰撞中入射粒子失去了動能t，電離粒子(在這種情況下動能為Tin-T )、打出的粒子的動能為t，激發(fā)原子后退時，放出作為能量EK特征的x射線光子和動能TA、1和TA、2兩個俄歇電子由于這種情況與核和基本粒子的轉(zhuǎn)換無關(guān)，所以二授予能量(續(xù))、三典型的作用過程分析、二授予能量(續(xù))、五平均授予能量、四總授予能量為隨機量，非隨機量、所有能量堆積事件中授予能量1的總和：二由于動能E=10MeV的正電子進入體積v的碰撞而失去5mv的能量時，體積內(nèi)的一個靜止負(fù)電子消失，產(chǎn)生能量相等的兩個光子，一個脫離體積v，另一個在v內(nèi)產(chǎn)生動能相等的

16、正負(fù)電子對。 正負(fù)電子在v內(nèi)通過碰撞分別消耗動能的一半后，負(fù)電子脫離v，正電子和靜止負(fù)電子在飛行中消失，湮沒光子脫離v。 征求v的授權(quán)。 為了通過假設(shè)為靜止的正負(fù)的電子對消除容易計算1MeV的光子，相反地) :Rin=10MeV，Rout=(Rout1)u (Rout2)c (Rout3)u，(Rout1)u=(10-5 1)/2=3MeV， (rout2) c=(3-1)/2/2=0.5mev (rout3) u=0.5=1.5mevq=2MC2-2MC2=1mev，=Rin - Rout Q=10-3-0.5-1.5 1=6MeV，三吸收量d，1定義2在穩(wěn)態(tài)輻射場下的公式電離輻射給出質(zhì)量dm的物質(zhì)的平均能量，單位： JKg-1，固有名：格雷戈里Gy，舊單位：拉德關(guān)系： 1Gy=100rad，在穩(wěn)態(tài)輻射場中， 從已知的平均授予能量的公式代入d的定義式： 2穩(wěn)態(tài)輻射場中的公式，其中3無自發(fā)核轉(zhuǎn)移條件下的公式，考慮的小體積