辐射剂量学基础是.ppt

第3章 辐射剂量学基础;本章主要内容;3.1 电离辐射和电离辐射场;一．电离辐射和非电离辐射;电离辐射和非电离辐射统称电磁辐射 ;电离辐射;（5）直接电离辐射（directly ionizing radiation）　 具有一定能量的带电粒子穿过物质时，通过库仑相互作用直接在物质中沉积能量并引起电离。 （6）间接电离辐射（indirectly ionizing radiation） 光子、中子、x射线等不带电粒子穿过介质时，首先将能量转移给带电粒子，随后这些带电粒子（次级）再沉积能量和引起电离。 或次级过程引起电离的不带电粒子称作间接电离辐射。;;二．辐射效应和辐射剂量;射线与物质的相互作用;描述辐射与物质相互作用;辐射剂量：; 辐 射 剂 量 与 效 应 ;3.1.2 电离辐射场及其表达;一、辐射场的定义和相关要素;带电粒子径迹;辐射场性质的内涵包括： 1、辐射场的类型（α 辐射场，β辐射场，γ辐射场、中子辐射场和混合辐射场等）； 2、粒子的能量（单能辐射场、具有能量分布的辐射场）； 3、粒子的运动方向（单向辐射场、多向辐射场）。 简单来说就是位置、时间、方向、类型和能量等五个要素。 ;辐射场的描述 ?电离辐射居留的空间称为电离辐射场。常用以下量来描述：;二、 粒子注量（率）和能量注量（率）;1.截面da必须垂直每个入射方向，定义中采用小球体，使得来自各个入射方向的粒子都满足这个要求。 2.粒子注量的单位：m-2;三、粒子辐射度和能量辐射度;四、完整描述辐射场的基本量度;小结;3.2 基本剂量学量;2、带电粒子与物质相互作用;一、阻止本领;质量阻止本领 ：;光子与物质相互作用;（1）光电效应（photoelectric effect）;(2)康普顿效应（compton scattering / effect）; 康普顿效应的主要特性如下： ①当散射光子的散射角为180°时，反散射光子能量最 小，康普顿电子能量最大。 ②康普顿电子的发射角在0-90°之间变化，在康普顿电子的发射角为0°时，康普顿电子能量最大（此时散射角为180°），在康普顿电子的发射角为90°时，康普顿电子能量最小 （此时散射角为0°） ③当光子能量》EB 时，康普顿效应占优势，光子与原子的相互作用概率（截面）正比 Z。在低能区概率变化很小，在较高能量近似地反比于光子的能量。 ④理论计算表明，在l00keV 以下，入射光子的大部分能量（80％以上）转移给散射光子（也就是说只有大约15％转移给康普顿电子）。因此在诊断X射线范围内，屏蔽散射光子是很重要的。;（3） 电子对产生（electrons pair production）;① 量子力学计算表明，电子对产生效应仅发生在原子核附近，不是在核内。 ② 正电子发射的角度不能唯一确定负电子的发射角度（不像康普顿效应中，散射光子和康普顿电子二者发射角是相关的 ③ 电子对产生过程中，正电子在其射程末端（静止时）遇到介质中的一个处在静止状态的负电子时，发生湮没辐射，发射两个光子。 ④ 对给定光子能量，电于对产生的概率（截面）正比Z 2；对给定的Z，正比于光子的能量。;⑷光核反应;二、衰减系数、能量转移系数和能量吸收系数;衰减系数;线衰减系数与光子的原子截面有以下关系： 括号内三项分别为光电效应、康普顿散射和电子对产生的原子截面， 是单位体积中物质的原子数；为阿伏伽德罗常数，为摩尔质量。 质量衰减系数： 单位：m2/kg 表示：X 、γ 射线在物质中贯穿单位质量厚度物质时，其光子注量减少的份额 。;能量转移系数;能量吸收系数;?/???tr/???en/?区别和联系;3.2.2 基本剂量学量;一、吸收剂量和吸收剂量率;二、比释动能 ;出于实际需要，依次级电子的能量归宿，光子的比释动能K(T,r)分为两个组分：碰撞比释动能Kc（T,γ）和 辐射比释动能Kγ（T,γ）： 若次级电子能量辐射损失的平均份额为 ，则： 光子的碰撞比释动能 是单位质量物质中，光子释出的所有次级电子的初始动能，而后以电离、激发方式损失的能量总和。 必须注意的是，按定义，比释动能 、碰撞比释动能 、乃至辐射比释动能，只用于不带电的电离辐射（中子和光子）。;三、辐射平衡;1、“完全辐射平衡” ;2、带电粒子平衡CPE（charged particle equilibrium） ;CPE条件下，关注的体积内，物质吸收剂量D(T,r)，与相应的碰撞比释动能Kc(T,r)，数值相等。r点处的吸收剂量值，可按下列方式取得： 或者 K(T,r)是总的比释动能；Ψ(T,r)是入射不带电粒子的能量注量； 则是物质对不带电粒子质量能量吸收系数的平