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第三章 辐射剂量单位与剂量计算 辐射剂量学中的量： 吸收剂量 比释动能 照射量 剂量当量 辐射剂量学中使用的量 剂量学中的量是为了对辐射与物质相互作用产生的真 实效应和潜在影响提供一种物理学上的量度。这些量 的数值，既依赖与辐射场的性质又依赖与辐射与物质 的相互作用的程度。 一 吸收剂量 授与能 授与能ε是电离辐射以电离、激发的方式授与某一体积中物质的 能量。 ε=RIN-ROUT+∑Q RIN是进入该体积的辐射能；ROUT是从该体积逸出的辐射能,∑Q是 在该体积中发生的任何核变化时，所有原子核和基本粒子静止质 量能变化的总和。 授与能的单位是J。它是个随机变量，但是它的数学期望值，即平 均授与能 是非随机变量。 吸收剂量 吸收剂量D是单位质量受照物质中所吸收的平均辐射能量。即 D=d /dm 式中d 是电离辐射授与质量为dm的物质的平均能量。 吸收剂量D的单位是J·kg-1，专门名称是戈瑞(Gray)。1Gy=1 J·kg-1。 过去吸收剂量的专用单位是拉德（rad），1rad=10-2Gy。 吸收剂量适用与任何类型的辐射和受照物质，并且是个与一无限小 体积相联系的辐射量，即受照物质中每一点都有特定的吸收剂量数 值。因此在给出吸收剂量数值时，必须指明辐射类型、介质种类和 所在位置。 吸收剂量率 吸收剂量率?是单位时间内的吸收剂量，定义为dD除以Dt所得的 商，即 ?=dD/dt 式中，dD是时间间隔dt内吸收剂量的增量。 吸收剂量率?的单位是J·kg-1·s-1，亦即Gy·s-1。 带电粒子平衡 设不带电粒子通过体积为V的物质，如图所示。假设在体积V中任取 一点O，并以O点为中心取一小体积元?V。不带电粒子传给小体积 元?V的能量，等于它在?V内所产生的次级带电粒子动能的总和， 这些次级带电粒子有的产生在?V内，也有的产生在?V外的。若每 一个带电粒子离开以O点为中心的小体积元?V时，就有另一个同种 类、同能量的带电粒子进入该体积元来补偿，则称点O 存在带电粒 子平衡。如果涉及的带电粒子特指电子。则称为电子平衡。带电粒 子平衡总是同辐射场内特定位置相联系的。 在?V内存在带电粒子的平衡条件是： 1.在以小体积元?V的边界向各个方向伸展距离d至少大于初级入射 粒子在该物质中所产生的次级带电粒子的最大射程Rmax，并在 d≥ Rmax的区域内辐射场是恒定的，即入射的粒子注量和谱分布为 恒定不变。 2.在上述的d≥ Rmax的区域内，物质对次级带电粒子的阻止本领以 及对初级入射粒子的质量吸收系数也应该是恒定不变的。 显然，上述条件是难以实现的，在某些情况下，能够达到相当好的 近似。例如对于137Cs、60Co的γ射线，如果认为入射的辐射1%左 右的衰减可以忽略，那么在受照物质（如水）中可能存在着很好的 近似电子平衡。对于中子，由于建立带电粒子平衡比较容易，因 此，即使中子能量高达30MeV，在某些物质（如水）中仍存在较好 的近似带电粒子平衡。 二 比释动能 转移能 转移能εtr是不带电粒子在某一体积元内转移给次级带电粒子的初 始动能的总和，其中包括在该体积内发生的次级过程所产生的任何 带电粒子能量。 转移能εtr单位是J，它同授与能ε一样也是随机量，其数学期望 值，即平均转移能 是非随机量。 比释动能 不带电粒子授与物质的能量过程可以分为两个阶段。第一，不带电 粒子与物质相互作用释放出次级带电粒子，不带电粒子的能量转移 给次级带电粒子；第二，带电粒子将通过电离、激发，把从不带电 粒子那里得来的能量授与物质。吸收剂量是表示第二过程的结果。 为了表示第一过程的结果，我们引进另一个新辐射量，即比释动能 比释动能K定义为d 除以dm所得的商，即 K= d /dm 式中d 是不带电粒子在质量dm的物质中释放的全部带电粒子的初 始动能总和的平均值，它既包括这些带电粒子在韧致辐射过程中辐 射出来的能量，也包括在该体积元内发生次级过程所产生任何带电 粒子的能量。 比释动能的单位与吸收剂量的单位相同，即J·kg-1或Gy。 比释动能只适用于不带电粒子，但适用于任何物质。 比释动能率 比释动能率?是dK除以dt所得的商，即 ?= dK/ dt 式中dK是在时间间隔dt内比释动能的增量。 比释动能率?的单位与