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电离辐射剂量与防护 康 玺 前节回顾 直接电离辐射和间接电离辐射 直接电离辐射 快带电粒子穿过物质时,通过库伦相互作用直接在物质中沉积能量并引起电离。这种通过初级过程引起电离的粒子称为直接电离辐射。 间接电离辐射 不带电粒子(例如光子和中子)穿过物质时,首先将能量转移给带电粒子,随后这些次级快带电粒子再沉积能量和引起电离。这种通过次级过程引起电离的不带电粒子称为间接电离辐射。 External radiation(外辐射):体外源发射的辐射 =External irradiation(外照射)。 Internal radiation(内照射):体内分布源发射的辐射。 前节回顾 Ionization radiation field(电离辐射场):电离辐射居留的空间。 1、粒子数和辐射能 Particle number(粒子数)N:发射、转移或接受的粒子数目, 单位是1。 Radiant energy(辐射能)R:发射、转移或接受的辐射粒子的能量(不包括静止能),单位是J。 判断下表所列各辐射量与时间t、空间位置r、辐射粒子能量E和粒子运动方向 之间是否存在着函数关系,存在函数关系者在表中相应位置处划“Y”,不存在则划“N”号。 5MeV ? r=1mm 栅元0.02×0.04mm2 5MeV 电子 r=1mm 栅元0.2×1mm2 第一章 电离辐射与物质的相互作用 第二讲 带电粒子与物质的相互作用 一、带电粒子与物质的相互作用 根据带电粒子与物质相互作用的特点,可以将其分为两种类型: (1)轻带电粒子(电子) (2)重带电粒子(如?、p、原子核) 带电粒子与物质的相互作用包括五种类型: (1)非弹性碰撞 (2)弹性散射 (3)辐射相互作用 (4)核相互作用 (5)电子对生成 1.1 非弹性碰撞 过 程 带电粒子与原子、分子或其他束缚 态的电子发生库仑相互作用,使电子跃迁 到较高的能级(激发)或脱离束缚系统 (电离); ? 能量转移 带电粒子的动能 ? 束缚系统的位能+电子动能 ? Ionization Slowing Down ?粒子与物质的作用:电离 ?粒子与物质作用:激发 1.2 弹性碰撞 过 程 带电粒子在原子核库仑场的作用下改变运动方向,不发射电磁辐射、不激发原子,作用体系的总动能保持不变。(原子的电子也能引起弹性散射,但比较而言,贡献要小得多。) 能量转移 带电粒子的动能 ? 带电粒子动能+原子核动能 电子散射 1.3 辐射相互作用 过 程 (1)带电粒子在原子核电场产生加速运 动,发射电磁波(轫致辐射) (2)粒子与反粒子相互作用产生光子(湮没过程) 能量转移 带电粒子的动能、静止质量 ? 电磁辐射 轫致辐射过程图示 轫致辐射 Bremsstrahlung 带电粒子在原子核附近受库仑场的作用,带电粒子飞行方向发生变化; ? 非弹性碰撞过程; ? 带电粒子以光子辐射的形式损失能量 ? 高能电子在物质中损失能量的主要方式 ? 重带电粒子以轫致辐射方式损失的能量非常小; ? Radiation Slowing Down 二、阻止本领(Stopping power) 2.1 总阻止本领: 总线阻止本领带电粒子通过物质时在单位路程上损失的能量。 总质量阻止本领描述带电粒子在物质中穿过单位路程时,因各种相互作用而损失的能量。它可分解为各种相互作用阻止本领之和。 2.3 定限碰撞阻止本领(L?/ρ) (1)δ粒子 δ粒子定义:能够产生分支径迹的次级电子 (2) L?/ρ 定义:L?/ρ=(dE/dl)?/ρ dE为带电粒子在密度为ρ的介质中穿行距离为dl时,由传递能量小于指定值?的碰撞而损失的能量的数学期望值。 L?称为传能线密度LET(Linear energy transfer)。 LET:特定能量的带电粒子在介质中穿行单位长度路程时,由能量转移小于某一指定值的历次碰撞所造成的平均能量损失。 L∞=Sc, L∞/ ρ=(S/ ρ)c 2.4 辐射阻止本领 辐射损失 ? Z z2/m2 其中: Z ? 物质的原子序数; z — 带电粒子的电荷数; m ? 带电粒子的质量。 在同一物质中,α粒子能量的辐射损失比能量相同的电子约小107倍。 ?粒子的能量损失 2.5 散射本领 重带电粒子,非常靠近原子核,才发生散射。 电子,质量小,离原子核较远时也会发生弹性散
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