辐射剂量学知识点总结

1 注量 通量 注量率 注量 表征辐射场的空间疏密程度 特例 单向辐射场定义 u dN da 为单向辐射场的粒子注量 可理解为进入单位垂直截面小球的粒子数 一般情况 各向辐射场 粒子注量 dN da m 2dN 进入小球体的粒子数 da 小球体截面积 单位m2 粒子注量 单位m 2 ICRU定义 辐射场中某一点的注量 是进入以该点为球心 截面积为da的小球体内的粒子数dN除以da的商注量与径迹长度关系 粒子注量等于单位体积内的径迹总长度 能量注量 dR da j m 2定义 进入单位截面积的球体内的所有粒子能量之和 不包括静止能量 dR 粒子能量之和 单位J 能量注量 单位J m2 粒子注量率 d dt d2N dadt m 2s 1d 时间间隔dt内粒子注量的增量 粒子注量率 即为粒子通量密度 单位m 2 s 1 能量注量率 d dt d2R dadt j m 2 s 1 w m 2 式中 d 时间间隔dt内能量注量的增量 能量注量率 单位J m 2 s 1 描述带电粒子的物理量 碰撞阻止本领 线碰撞阻止本领 带电粒子在介质中每单位路径长度上电离损失的平均能量 质量碰撞阻止本领 线碰撞阻止本领除以密度 消除密度的影响 辐射阻止本领 质量辐射阻止本领 S r 线辐射阻止本领Sr 总质量阻止本领S 定义 设带电粒子在质量密度为 的介质中 穿过距离dl时损失能量的期望值为dE 则dE除以 dl的商叫做物质对带电粒子的总质量阻止本领 记作S 总线阻止本领S S dE dL 化合物中的阻止本领 可以用化合物中每种元素阻止本领的重量加权求得 fi为指定元素在化合物中所占重量份额 对带电粒子 定限碰撞阻止本领L 定义 L dE dl dE为带电粒子在密度为 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 亦叫传能线密度LET Linearenergytransfer 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 S c辐射阻止本领 S r与z2 m2成正比 重粒子可忽略不计 低能电子 S c值较大 高能电子 S r值较大 散射本领 射程产生一对离子所消耗的平均能量W对不带电粒子 窄束衰减和衰减系数dN N dx 为线衰减系数 N N0e x 光子在物质中穿行单位距离时 平均发生总的相互作用的几率 定义质量衰减系数为 质量能量转移系数 tr cm2 g辐射份额Y E 线能量转移系数 tr 光子在吸收介质中穿行单位长度距离时 光子转移为带电粒子的动能占总能量的份额 cm 1质量能量吸收系数 en 表示光子在物质中穿过单位质量厚度时 入射光子能量中转移给次级电子能量的碰撞损失份额 2 一个各向同性的 点源的活度为A 能量为h i的 射线的产额为ni 源的自吸收以及空气的吸收和散射作用忽略 距离 点源r处的 光子的注量率 A 4 r2 ni能量注量率 A 4 r2 nih i3 比释动能描述对象 答 比释动能是描述不带电粒子在物质中转移能量的第一阶段的一个物理量比释动能K是感兴趣点P处单位质量介质中转移给带电粒子的能量 动能 的期望值 其中包括轫致辐射损失的能量 但不包括由一个带电粒子转移给另一个带电粒子的能量 射线对物质的电离作用两步过程第1步初级作用 三种作用效应 与原子序数Z有关 八字关系 光电效应 康普顿效应 电子对效应产生次级电子第2步次级作用 电离效应次级电子使物质原子电离 4 吸收剂量D Absorbeddose 定义及定义式 普遍方程 未写 在书59页2 45式 电离辐射授与质量为dm的物质的平均能量 针对 点 的概念 对所有射线适用 电离辐射授与某一体积元中物质的平均能量除以该体积元中物质的质量的商 一般用定义不易求得 采用带电粒子平衡求得 单位 戈瑞 1Gy 1J kg 拉德 1rad 0 01Gy 3 粒子平衡 Deltaparticleequilibrium 描述带电粒子辐射场 4 部分 粒子平衡 Partialdeltaparticleequilibrium 描述电子辐射场定义 D的表达式 5 过渡平衡 6 百分深度剂量 PDD 定义 体模中射束轴上某一深度z处的吸收剂量Dz与最大值点的吸收剂量Dm以百分数表示的比值 用p z 表示 7 组织 空气比 TAR 定义 体模中射束轴上给定点的Dz与空气中同一点处小块体模材料达到电子平衡时D0之比 8 衍生辐射场 为使定义的剂量当量有明确的涵义 需要对辐射场加以说明 实际的辐射场往往是错综复杂的 由实际辐射场抽象出来的 具有某些规定特性的辐射场 9 在弗里克剂量计中 辐射化学产额 答 电离辐射授与某一物质的平均能量为1J时 产生 破坏或变化了的某一特定实体X的物质的平均量 用G x 表示 mol J 1或mol kg Gy 1 也有时用 100eV 1作单位 1mol J1 6 022 1023 1 6022 10 19 eV 1 9 648 106 100eV 1 以弗里克剂量计为例 足氧的情况下 在弗里克溶液中三价铁离子的产额与氢基 羟基 过氧化氢产额关系 不足氧的情况下 一个三价铁离子的产额对应相同的氢基产额 10 照射量X Exposure dQ为光子在质量为dm的空气中释放的全部电子 包括负电子和正电子 完全被空气阻止时 在空气中所产生的一种符号离子总电荷的绝对值 次级电子的轫致辐射被吸收而产生的电离电荷 不包括在dQ之内 dm之外释放的次级电子 在dm之内产生的电离电荷 不包括在dQ之内 dm 体积元内空气的质量 X 射线 在空气中 单位体积元内产生的全部电子均被阻留在空气中时 形成的总电荷除以该体积元空气质量 定义 Definition 单位 C kg 11R 2 58 10 4C kg 1 另一个定义式 11 体模 在辐射防护 放射治疗和辐射加工中 为了模拟测量和计算受外部辐射源照射的人体 实验动物或辐照产品中的吸收剂量分布 设计或制作的一些具有约定尺寸和材料组成的模型 12 典型的体模 ICRU球是一个组织等效球形体模 求的直径为30cm 密度为1g cm 3 材料的质量成分为氧76 2 碳11 1 氢10 1 氮2 6 13 参考人 为了给职业照射控制标准提供一个共同的生物学基础 规定的一种假想的成年人模型 14 确定性效应 辐射的确定性效应是一种有 阈值的效应 受到的剂量大于阈值 该效应就发生 而且其严重程度与所受的剂量大小有关 剂量越大后果越严重 随机性效应 效应发生的几率与剂量大小有关的那些效应 其效应后果的严重程度与所收受剂量没有关系 13 有效剂量 随机性效应概率与当量剂量的关系与受照组织或器官有关 人体受到的任何照射 几乎总是不止涉及一个器官或组织 未来计算收到照射的有关器官和组织带来的总的危险 相对随机性效应而言 在辐射防护引入了有效剂量E WT 剂量当量 HT 权重因子 当所考虑的效应是随机效应时 在全身受到不均匀照射的情况下 人体所有组织或器官的加权后的当量剂量之和 单位 希沃特 1Sv 1J kg 14 待积剂量当量 Sv J kg 1 定义 个人在单次摄入放射性物质后 与某一指定组织内接受的剂量当量率在摄入后50年内的时间积分 I t 0时摄入的放射性活度 连续摄入50年的当量剂量率Hj 50 设摄入速率为 则在t t dt时间的间隔内摄入的放射性核素在t 50a时靶组织j中产生的当量剂量率为 dthj 50 t 故有 当 I时 所以若每年摄入的指定放射性核素的活度为I 则连续射入50年后的等于一年摄入的放射性物质的H50 j 讨论 摄入的时间分布或速率的不同将影响体内各组织中的放射性活度随时间的变化规律 但是摄入后50年期间的总积分活度则与摄入的时间分布无关 即 其中 为瞬时射入1Bq放射性核素后50年期间源组织中的积分活度 15 比有效能量SEE j i 定义 SEE j i 为比有效能量 所谓 有效 是指辐射权重因子对相应辐射的吸收能量加权 比 表示SEE定义的是单位质量中吸收的能量 16 滞留函数 放射性核素在器官 组织或者全身的滞留量随时间的变化规律用滞留函数表示 当摄入的放射性核素具有衰变子体时 则 当摄入多种放射性核素时 则 1 带电粒子在物质中以哪种形式沉积能量 答 电离辐射与物质的每次相互作用 核和基本粒子的每次自发转变 是产生能量沉积的基本过程 例如 电离粒子在介质中引起某个院子的电离和激发 在固体中每点产生晶格缺陷或者导致某个分子化学键断裂等 带电粒子以电离为主 2 如何完整描述一个辐射场 答 为了完整地描述辐射场 需要确定在任一时刻t 在空间任一点R处 沿任一方向 运动的j类电离粒子的微分谱分布 这就是j类电离粒子辐射度的微分谱分布 用PEj r 表示 它是在E附近单位能量间隔内j类电离粒子的辐射度 3 单向辐射场照射量X的定义 4 体模中D测量的关键是 为什么测参考点的D 用什么测 答 参考点D的精确测量是体模中D测量的关键 参考点附近的剂量剃度小 受散射辐射等干扰因素影响的程度也较小 容易实现D的准确测量 参考点的D测准后 体模中的D分布可以用相对方法测量 参考点的D用由国家标准实验室刻度或由国家标准传递的量热计 电离室或弗里克剂量计测 体模中的剂量分布则由电离室或弗里克剂量计测 5 大腔室和中等腔室 大腔室 由得 腔室线度远大于次级带电粒子的射程的腔室 大腔室可看作壁很厚的B G腔 对于由B G腔室和一个壁厚大于次级电子最大射程的室壁组成的厚壁腔室 当室壁w与腔室气体的原子组成相同或等效时 则有 腔室线度可以与次级带电粒子射程相比拟的室 中等腔室 可看成壁很薄得B G腔 B G腔室 大腔室 0 1 若用 代表腔室内产生的次级带电粒子对腔室室内能量沉积的贡献份额 则1 代表介质中产生的次级带电粒子的贡献份额 6 外辐射实用量 用于监测的剂量当量 环境测量 监测 用当量剂量 周围剂量当量H 定向剂量当量H 个人测量 监测 用当量剂量 贯穿个人剂量当量Hp d 浅层个人剂量当量Hs d 剂量学量 外辐射实用量加上照射量 吸收剂量 比释动能等的统称 辐射防护量 作为初级限量值的器官和组织的平均剂量当量和有效剂量当量以及次级限制量得指数量称之为辐射防护量 7 射线引起的危害程度 答 电离密度 穿透能力 射线的电离密度大 但穿透能力很弱 因此 在外照射时 射线对机体的损伤作用很小 然而在内照射的情况下对机体损伤作用则很大在其它情况相同的条件下 就 射线引起的辐射危害程度而言 外照射 内照射 8 窄束X或 射线在物质中的减弱规律 是物质的质量厚度 a 两大特点 1 低能时 光电效应占优势 然后是康普粒子散射占优势 高能时电子对效应占优势 1 窄束 narrowbeam 不包含散射成分的射线束 2 E 曲线在某个能量有极小值 9 宽束X或 射线在物质中的减弱规律 B Bx为积累因子 B 积累因子 build upfactor 描述散射光子影响的物理量 表示某一点散射光子数所占份额 B取决于 源的形状 准直条件 光子能量 屏蔽材料的原子序数 屏蔽层厚度 屏蔽层几何条件对于给定辐射源和屏蔽介质 积累因子只与光子能量E 和介质厚度 平均自由程数 d 有关 N BN0e d 窄束 宽束主要不是几何概念 而是物理概念 一般 积累因子是指在所考察点上真正测量的某一辐射量的大小同用窄束减弱规律算得同一辐射量大小的比值 对不同的辐射量 相应有不同的积累因子 只有当d 0 B 1 一般B 1 10 放射性核素按毒性分组 答 放射性核素的毒性分组 GB18871 2002可查 根据 生物效应 导出空气浓度 相应的比活度极毒组 210Po 228Th 239Pu 241Am 233U高毒组 90Sr 106Ru 144Ce 210Pb 224Ra中毒组 14C 32P 35S 45Ca 55Fe 131I 140Ba 低毒组 3H 24Na 40K 99mTc 113mIn11 裂变碎片 高能粒子 粒子 质子等重带电粒子在固体绝缘材料中穿行的路径上产生的辐射损伤 经过蚀刻处理后能够形成可以用显微镜观测的径迹 固体核径迹剂量计 SSNTD 即固体核径迹剂量计可探测到裂变碎片 高能粒子 粒子 质子等重带电粒子 12 中子与物质相互作用产生的带电粒子都是重粒子 以碰撞损失为主 其轫致辐射的能量损失可以忽略 因此有 en n tr n即有中子的质量能量吸收系数等于其质量能量转移系数 Kc n Kn13 自由空气电离室设计满足下列哪些条件 答 电离室的各电极与光子束轴平行 它们与光子束的距离大于次级电子的最大射程 使电极间产生的次级电子能完全被阻止在空气中而不会达到电极板上 14 互易定理 如图1所示 设在放射性物质均匀分布的体积V内 比放为Sv贝可 米3 则体积dv内产生的辐射在P点的微分吸收剂量率为 1 上式对体积V积分得P点的吸收剂量率为 2 式中表示离dv的距离为r处 每贝可所产生的吸收剂量率 图1剂量计算示意图 若有两个任意形状的辐射源 其体积分别为V1与V2 分别含有放射性活度为A1及A2 如图2所示 由 2 式得V1内发射的辐射在V2内P2点产生的吸收剂量率为 图2剂量互易原理示意图 3 4 对V2积分再初以V2 得体积V2内的平均吸收剂量率 同样 体积V2内产生的辐射在V1内产生的吸收剂量率为 比较式 4 和 5 可得 5 若A1 A2 则 若含有同种放射性核素的两个源 其总放射性活度相同 则其中一个源在另一个源内产生的平均剂量率彼此相同 而和源的几何大小 形状及源的相互距离无关 这就是互易原理的基本概念 由剂量互易原理得出 1 在放射性物质均匀分布的无限大体积源内 每点的吸收剂量率 等于单位时间内在单位质量的物质中放出的辐射能量 2 任意形状的体积源在某点的吸收剂量率 等于将该体积内的放射性活度集中在此点 它在该体积源中产生的平均吸收剂量率 15 ICRU根据测定的肺实质区 P区 慢组分 即E G H库室 的半廓清期将放射性物质划分为三类的标准 答 ICRP根据测定的肺实质区 P区 慢组分 即E G和H库室 的半廊清期将放射性物质划分成D W和Y之类 D Tc 10d W 10100dICRP对这三类物质指定了在呼吸系统各库室中的半廊清期Tc和库室分数 compartmentfraction F 16 射线的防护屏蔽要分两层 先轻Z 后重Z中子屏蔽屏蔽层加入重金属与减速剂交替屏蔽 中子减速 射线 中子防护中常用镉 硼 锂作吸收剂中子屏蔽首先用重或较重的物质 通过非弹性散射使中子能量很快降到与原子核第一激发能级能量以下 然后 再利用含氢物质 通过弹性散射使中子能量降到热能区 17 必须记住 B G条件 两条基本假设 a 腔室的线度比撞击腔室的带电粒子的射程小得多 以致腔室的存在不会干扰带电粒子辐射场 b 腔室内的吸收剂量完全是由穿过腔室的带电粒子产生的ps 穿过腔室 隐含腔室内产生的带电粒子可以忽略不计 进入腔室的带电粒子全部穿过腔室而不会停留在其中 理想的B G腔室可看做一个点 18 剂量计的指标 书上5个 后两个没有a 绝对剂量计和相对剂量计 b 能量响应和LET响应 c 重复性 均匀性和准确度 d 灵敏度 探测限和测定限 e 量程和线性 f 耐热性 g 抗干扰能力 19 外辐射防护的基本原则及方法 三要素 答 外辐射防护的基本原则 尽量减少或避免射线从外部对人体的辐射 使之所受照射不超过国家规定的剂量限值 方法 1 减少接触辐射源的时间 时间防护 累积剂量与受照时间成正比 采取的措施 充分准备 减少受照时间 2 增大与放射源的距离 距离防护 剂量率与距离的平方成反比 采取的措施 远距离操作 任何源不能直接用手操作 注意 射线防护 3 设置屏蔽 屏蔽防护 措施 设置屏蔽体 屏蔽材料和厚度的选择 辐射源的类型 射线能量 活度 外辐射防护的三要素 答 时间 距离 屏蔽为外辐射防护三要素三要素 减少接触放射源的时间 增大与放射源的距离 设置屏障 20 辐射防护的三项基本原则 答 辐射实践的正当化 含义 只有当辐射实践所带来的利益大于为其所付出的代价时 才能认为该项辐射实践是正当的 辐射防护的最优化 含义 在实施某项辐射实践的过程中 可能有几个方案可供选择 在对几个方案进行选择时 应当运用最优化程序 也就是在考虑了经济和社会的因素之后 应当将一切辐射照射保持在可合理达到的尽可能低的水平 也叫做ALARA原则 限制个人剂量当量 含义 对于给定的某项辐射实践 不论代价与利益的分析结果如何 必须用当量剂量限制对个人所受到照射加以限制 21 哪几种作绝对剂量计 量热计 空腔电离室 自由空气电离室 弗里克剂量计什么剂量计是不需要刻度的 绝对剂量计22 内辐射防护基本原则 答 1 围封 即把放射性物质限制在一定空间不让其外泄 2 保持清洁和对被污染的空气 水和物体表面采取措施 3 制定适宜的管理规定和操作程序 并要求工作人员严格遵守 尽量减少人员吸入或摄入放射性物质 4 采用合适的个人防护器具 要求工作人员穿戴好个人防护用品 并讲究个人卫生 5 妥善储存放射性物品 内辐射防护的一般措施八个字 包容 隔离 净化 稀释 23 在中子 混合场中区分中子和 射线产生的吸收剂量的方法 用一个含氢的和一个不含氢的电离室在中子 混合场中测量可以区分中子和 射线产生的吸收剂量设一个组织等效的剂量计T和一个不含氢的剂量计U 则有其中分别为中子 光子的剂量 24 解释TLD 热释光剂量计 的超线性和敏化 解 利用陷阱竞争模型 非热释光陷阱被电荷截流子填充的几率大 在受照过程中较早的出现饱和 逐渐失去了与热释光陷阱争夺电子的能力 致使热释灵敏度随着吸收剂量的增加而上升 出现超线性现象 径迹相互作用模型 认为在初级与次级带电粒子的作用下俘获了电子的E能级形成的F中心和俘获了空穴的D能级形成的H中心沿粒子径迹分布 这些发光中心在磷光体内的浓度与吸收剂量成正比 当吸收剂量较低时 无关辐射的径迹可视为分立的 在加热过程中释放的空穴与同一径迹的F中心复合发光 不同径迹间不发生干扰 因而热释光响应随吸收剂量线性变化增加 当吸收剂量较高时 无关辐射的事件的径迹十分接近 在加热时一个径迹上的空穴既可能与本径迹的F中心复合发光 也可能与附近的F中心复合发光 因而增加了复合发光的几率 使热释光产额上升而出现超线性 如果竞争陷阱比热释光陷阱深 加热剂量时又未将这些大部分被填充的深陷阱排空 则这种热释光之能重复使用时 将保留其较高的灵敏度 这就是敏化效应 25 向水中一点吸收剂量基准值的传递答 当将剂量计放在水体模中测量时 设剂量计的响应为Riw 则剂量计的吸收剂量Diw为Diw Nir Riw则剂量计不在时水中同一点的吸收剂量Dw则为Dw Diw L w i Riw Pw i Dr L w i Riw Pw i L r i Rir Pr i 这样就把水中某点的吸收剂量与基准值联系起来了 26 常用电离型剂量测量器件有四种 外推电离室 自由空气电离室 高压电离室 G M计数器27 量热计按对芯体热散失采用的修正方法不同可分为如下几种类型 绝热型 动态型 稳定型 等温型 准绝热型量热计的原理 书 是测定吸收剂量最直接最基本的方法 是在热损可以忽略的条件下吸收剂量这个量直接按定义测量的 即比释动能 在绝热条件下 量热计的响应与剂量率无关弗里克剂量计组成 即硫酸亚铁剂量计 是以纯净的无离子水 硫酸 硫酸亚铁和氯化钠为原料配制而成的溶液 28 天然辐射源按起因分类 答 宇宙射线 来自宇宙空间的高能粒子流 宇生射线 主要是宇宙射线与大气中的原子核相互作用产生的 原生核素 即在地壳中的天然放热性核素 29 ICRU把照射分为哪三类 答 计划照射 应急照射 既存照射30 内辐射防护基本措施 答 内辐射防护的一般措施八个字 包容 隔离 净化 稀释31 人工辐射源主要包括的种类 答 医疗照射 核动力生产 核爆炸32 开放型工作场所国际上分为哪几个区 答 对于开放型放射性工作场所国际上分为四个区白色区 办公 休息 非或低放实验室场地 3 10剂量限值 绿色区 屏蔽室或密封容器操作区 中 高活度实验室 剂量限值 橙色区 可在其中打开屏蔽室或密封容器进行维修 装卸和去污的场所 可能超过剂量限值 红色区 屏蔽室 装源的密封闭容器 辐射室等 不接近 加以控制 我国三个区 直接操作放射源物质的区域 进行废物处理和检修区域 工作人员经常逗留的操作区 哪些剂量计不需要刻度 绝对型剂量计哪些剂量计处于剂量学测量仪器刻度链的顶点 量热计 核事故的分级 按照国际原子能机构 国际核事件分级表 的规定