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第3章 辐射剂量学基础 吉林大学 公共卫生学院 辐射防护教研室 陈大伟 本章主要内容 剂量学的基本概念 电离辐射场描述 相互作用系数 基本剂量学量 放射防护量 检测实用量 3.1 电离辐射和电离辐射场 ３.１.１电离辐射的基本概念： 　　　一、电离辐射和非电离辐射 　　　二、辐射效应和辐射剂量 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 （1）电离（ionization）：指从一个原子、分子或其它束缚态中释放一 个或多个电子的过程。 （2）电离辐射（ionizing radiation）：能够引起电离的粒子（带电和不带电）的空间分布(不带电粒子也能电离，但与带电粒子相比、几率小) （3）电离过程：主要是由具有一定动能的带电粒子与原子中的电子碰撞引起的。一般从一个原子中释放出一个价电子所需要的能量在4—25ev，当电子、质子等带电粒子的动能大于该值时，可将其称作电离辐射。 （4）非电离辐射（non--ionizing　radiation） 粒子动能小于该值（４－２５ev） 光子：非带电粒子、能量大于１０ev　为电离辐射 　　　　　　　　 能量小于１０ev　为非电离辐射 二．辐射效应和辐射剂量 辐射效应：电离辐射通过电离、激发过程将能量授予受照物质从而导致物质的物理、化学甚至生物性质发生变化，我们把这一变化称为辐射效应。 描述辐射与物质相互作用 电离辐射与物质的相互作用是研究辐射效应和进行剂量测量的物理基础。 相互作用—— 能量和运动方向改变 辐射剂量： 辐射能量在物质内沉积的数量和方式是决定辐射效应的重要方面。 辐射剂量就是为此提出的物理指标。 辐射剂量用于预测电离辐射导致受照物质发生真实效应或潜在影响程度。 需注意的是，某一个辐射剂量数值取决于相关辐射的类型、能量以及受照物质的性质，同时也依赖于照射条件(时间、方式和途径)。 3.1.2 电离辐射场及其表达 一、辐射场的定义和相关要素 二、粒子注量（率）和能量注量（率） 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 一、辐射场的定义和相关要素 电离辐射场就是电离辐射在其中通过、传播乃至经由相互作用传递辐射能量的整个空间范围。 从广义上讲，辐射场涉及的范围是无限的。 在狭义上，我们通常关心的某辐射场常常是具体的和有限的。 带电粒子径迹 带电粒子与物质相互作用，可能沿径迹产生单个的电离或激发，也可能交给原子中的电子较大的能量，使电子进一步产生电离和激发，形成分之径迹。 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： 粒子数:发射，转移或接收的粒子数目。 粒子数的单位是 1。 辐射能:发射，转移或接收粒子的能量（不包括静止能）。 辐射能的单位是 J 粒子数密度:单位体积中的粒子数目，是表征辐射场疏密程度的物理量 n=dN/dV 单位是m-3 辐射场中每一个粒子都具有一定的能量，将所有粒子能量（不包括静止能量）求和，即得辐射能 二、 粒子注量（率）和能量注量（率） 粒子注量：T时间内，进入以 r 点为球心的单位截面积小球的粒子数，m-2 粒子注量率： 能量注量：T时间内，进入以 r 点为球心的单位截面积小球的辐射能，J ?m-2 能量注量率： 三、粒子辐射度和能量辐射度 粒子辐射度 ： 单位: m-2 ? s-1 ? sr -1 能量辐射度 ： 单位：J ? m-2 ? s-1 ? sr -1 四、完整描述辐射场的基本量度 意指t 时刻单位时间内，沿某方向单位立体角入射到辐射场 r 点的，单位能量间隔内能量为 E的粒子数或辐射能。 由于粒子类型是不连续的，结合前述，得到辐射场中第i种粒子的粒子辐射度按其能量的微分分布为 ，这一指标完整的考虑了五要素，成为描述辐射场性质的基本量度。 小结 描述辐射场性质的概念总结如下： 3.2 基本剂量学量 3.2.1 相互作用系数： 一、阻止本领 二、衰减系数、能量转移系数和能量吸收系数 2、带电粒子与物质相互作用 （1）电子与原子的弹性碰撞 （2）电子与原子的非弹性碰撞 一、阻止本领 带电粒子与物质相互作用的类型主要有电离、激发和轫致辐射。 前者意味着带电粒子能量的直接沉积；后者意味着带电粒子能量转化为具有连续能谱的X射线。 碰撞阻止本领 ：Scol=（dE/dl）col （电离、激