放射性基本知识讲解

1、放射性基本知识放射性基本知识 什么是放射性？什么是放射性？ o放射性是自然界存在的一种自然现象。世界上一放射性是自然界存在的一种自然现象。世界上一 切物质都是由原子构成的，每个原子的中心有一切物质都是由原子构成的，每个原子的中心有一 个原子核。大多数物质的原子核是稳定不变的，个原子核。大多数物质的原子核是稳定不变的， 但有些物质的原子核不稳定，会自发地发生某些但有些物质的原子核不稳定，会自发地发生某些 变化，这些不稳定的原子核在发生变化的同时会变化，这些不稳定的原子核在发生变化的同时会 发射出特有的射线，这种性质就是人们常说的放发射出特有的射线，这种性质就是人们常说的放 射性。射性。 有的放射

2、性物质在地球诞生时就存在了，如有的放射性物质在地球诞生时就存在了，如 铀、钍、镭等，它们叫做天然放射性物质。另一铀、钍、镭等，它们叫做天然放射性物质。另一 方面，人类出于不同的目的制造了一些具有放射方面，人类出于不同的目的制造了一些具有放射 性的物质，这种物质叫人工放射性物质。性的物质，这种物质叫人工放射性物质。 什么是辐射？什么是辐射？ o辐射是指以波或粒子的形式向周围空间或物质发射并在辐射是指以波或粒子的形式向周围空间或物质发射并在 其中传播的能量（如声辐射、热辐射、电磁辐射、粒子其中传播的能量（如声辐射、热辐射、电磁辐射、粒子 辐射等）的统称。例如物体受热向周围发射热量叫做热辐射等）的统

3、称。例如物体受热向周围发射热量叫做热 辐射；受激原子退激时发射的紫外线或辐射；受激原子退激时发射的紫外线或X射线叫做原子辐射线叫做原子辐 射；不稳定的原子核衰变时发射出的粒子或射；不稳定的原子核衰变时发射出的粒子或射线叫做原射线叫做原 子核辐射，简称核辐射。子核辐射，简称核辐射。 辐射可分为辐射可分为非电离辐射非电离辐射和和电离辐射电离辐射两大类。非电离两大类。非电离 辐射通常又称电磁辐射，如无线电波、红外辐射、可见辐射通常又称电磁辐射，如无线电波、红外辐射、可见 光、微波、紫外线等，波的频率和能量较低，不足以使光、微波、紫外线等，波的频率和能量较低，不足以使 原子中的电子游离而产生带电的离子

4、；电离辐射通常又原子中的电子游离而产生带电的离子；电离辐射通常又 称放射性，如称放射性，如、射线有足够的能量使受照射物质的射线有足够的能量使受照射物质的 原子电离，这种电离过程具有双重性，即受照辐射量过原子电离，这种电离过程具有双重性，即受照辐射量过 大，会对生物体构成损伤，而有控制的辐照则可达到满大，会对生物体构成损伤，而有控制的辐照则可达到满 足生产生活和治疗疾病的目的。足生产生活和治疗疾病的目的。 辐射来源与种类辐射来源与种类 （一）天然辐射源（一）天然辐射源 1宇宙射线宇宙射线2环境中的放射性环境中的放射性 （二）人工辐射源（二）人工辐射源 1工业用源工业用源2农业用源农业用源3医疗照

5、射医疗照射4大型辐大型辐 照装置照装置5核电站、核试验核电站、核试验6日常用品中的日常用品中的 放射性放射性 （三）几种常见的放射线（三）几种常见的放射线1射线射线2射射 线线3射线射线4X射线射线5中子中子 辐射一览表辐射一览表 电磁波谱中的各种波电磁波谱中的各种波 o无线电波、红外线、可见光、紫外线、无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、射线、射线都是电磁波，不射线都是电磁波，不 过它们的产生方式不尽相同，波长也不过它们的产生方式不尽相同，波长也不同，把它们按波长（或频率）同，把它们按波长（或频率） 顺序排列就构成了顺序排列就构成了电磁波谱电磁波谱。 电磁波谱电磁波谱-分类依照波长的长

6、短以及波源的不同，电磁波谱可大致分分类依照波长的长短以及波源的不同，电磁波谱可大致分 为：为： o（1）无线电波）无线电波波长从几千米到波长从几千米到0.3米左右，一般的电视和无线电米左右，一般的电视和无线电 广播的波段就是用这种波；广播的波段就是用这种波； o（2）微波）微波波长从波长从0.3米到米到10-3米，这些波多用在雷达或其它通讯米，这些波多用在雷达或其它通讯 系统；系统； o（3）红外线）红外线波长从波长从10-3米到米到7.810-7米；米； o（4）可见光）可见光这是人们所能感光的极狭窄的一个波段。波长从这是人们所能感光的极狭窄的一个波段。波长从 （783.8）10-6厘米。光

7、是原子或分子内的电子运动状态改变时所厘米。光是原子或分子内的电子运动状态改变时所 发出的电磁波。由于它是我们能够直接感受而察觉的电磁波极少的那发出的电磁波。由于它是我们能够直接感受而察觉的电磁波极少的那 一部分一部分 电磁波谱中的各种波电磁波谱中的各种波 o（5）紫外线）紫外线波长从波长从310-7米到米到610-10米。这些米。这些 波产生的原因和光波类似，常常在放电时发出。由于它波产生的原因和光波类似，常常在放电时发出。由于它 的能量和一般化学反应所牵涉的能量大小相当，因此紫的能量和一般化学反应所牵涉的能量大小相当，因此紫 外光的化学效应最强；外光的化学效应最强； o（6）伦琴射线）伦琴射

8、线这部分电磁波谱，波长从这部分电磁波谱，波长从210-9米米 到到610-12米。伦琴射线（米。伦琴射线（X射线）是电原子的内层电子射线）是电原子的内层电子 由一个能态跳至另一个能态时或电子在原子核电场内减由一个能态跳至另一个能态时或电子在原子核电场内减 速时所发出的；速时所发出的； o（7）射线射线是波长从是波长从10-1010-14米的电磁波。这种米的电磁波。这种 不可见的电磁波是从原子核内发出来的，放射性物质或不可见的电磁波是从原子核内发出来的，放射性物质或 原子核反应中常有这种辐射伴随着发出。原子核反应中常有这种辐射伴随着发出。射线的穿透力射线的穿透力 很强，对生物的破坏力很大。很强，

9、对生物的破坏力很大。 电离过程电离过程 什么是同位素和核素什么是同位素和核素 o在中子和质子组成的原子核内，质子数相同，中在中子和质子组成的原子核内，质子数相同，中 子数不同的这一类原子称为同位素。会发生放射子数不同的这一类原子称为同位素。会发生放射 性衰变的同位素称为放射性同位素性衰变的同位素称为放射性同位素,现在已经知现在已经知 道的道的107种元素的种元素的1900多种同位素中，大约有多种同位素中，大约有300 种是稳定核素；其余种是稳定核素；其余1600种是放射性核素，其中种是放射性核素，其中 的大约的大约60种是天然放射性核素，其它是人工制造种是天然放射性核素，其它是人工制造 的。的

10、。例如，氢同位素有三种核素：例如，氢同位素有三种核素：1H、2H、3H， 元素符号的左上角标出原子质量数，他们分别被元素符号的左上角标出原子质量数，他们分别被 取名为氢、氘（音刀）、氚（音川）。其中，取名为氢、氘（音刀）、氚（音川）。其中， 3H具有放射性，称为放射性同位素。在自然界具有放射性，称为放射性同位素。在自然界 里，里，1H、2H同位素天然含量的原子数百分比分同位素天然含量的原子数百分比分 别为别为99.9852、0.0148，3H几乎为零。几乎为零。 什么是放射源？什么是放射源？ o放射源是指用放射性物质制成的能产生辐射照射放射源是指用放射性物质制成的能产生辐射照射 的物质或实体，

11、放射源按其密封状况可分密封源的物质或实体，放射源按其密封状况可分密封源 和非密封源。密封源是密封在包壳或紧密覆盖层和非密封源。密封源是密封在包壳或紧密覆盖层 里的放射性物质，如料位计、探伤机等使用的都里的放射性物质，如料位计、探伤机等使用的都 是密封源，常用的密封源有钴是密封源，常用的密封源有钴60、铯、铯137、 铱铱-192等。非密封源是指没有包壳的放射性物质，等。非密封源是指没有包壳的放射性物质， 也称开放源或开放型放射源，医院核医学中使用也称开放源或开放型放射源，医院核医学中使用 的放射性示跟踪剂属于非密封源，如碘的放射性示跟踪剂属于非密封源，如碘-131、碘、碘- 125、锝、锝-9

12、9m等。等。 如何衡量放射源源强度的大小？如何衡量放射源源强度的大小？ o一个放射源强度的大小通常不用体积或质量的大一个放射源强度的大小通常不用体积或质量的大 小来衡量，而使用放射性活度来表示。一个放射小来衡量，而使用放射性活度来表示。一个放射 源在单位时间内发生衰变的原子核数称为它的放源在单位时间内发生衰变的原子核数称为它的放 射性射性活度活度。1975年召开的国际计量大会规定了放年召开的国际计量大会规定了放 射性活度的国际单位是秒的倒数（射性活度的国际单位是秒的倒数（s-1），叫贝），叫贝 可勒尔（可勒尔（Becquerel），简称贝可，符号是），简称贝可，符号是Bq， 1Bq就是放射性物

13、质在就是放射性物质在1秒钟内有秒钟内有1个原子核发生个原子核发生 衰变。历史上曾用居里（衰变。历史上曾用居里（Ci）表示放射性活度的）表示放射性活度的 大小，它与贝可的关系为大小，它与贝可的关系为1Ci3.71010Bq。放。放 射源质量或体积一般都不大，但它们所含有的放射源质量或体积一般都不大，但它们所含有的放 射性物质的活度却可以很大。射性物质的活度却可以很大。 o为了衡量物质中放射性的多少，我们用单位质量为了衡量物质中放射性的多少，我们用单位质量 物质中的放射性活度来衡量，称为活度浓度。对物质中的放射性活度来衡量，称为活度浓度。对 于固体，其单位为每千克贝可（于固体，其单位为每千克贝可（

14、Bq/kg）；对于）；对于 液体或气体，其单位为每升贝可或每立方米贝可液体或气体，其单位为每升贝可或每立方米贝可 （Bq/L或或Bq/m3）。与放射源不同，人们周围的）。与放射源不同，人们周围的 水、空气、房屋、土壤与岩石等物质，其中存在水、空气、房屋、土壤与岩石等物质，其中存在 的天然放射性物质活度浓度都很小。对于这些天的天然放射性物质活度浓度都很小。对于这些天 然存在于我们周围环境中的放射性，我们称它为然存在于我们周围环境中的放射性，我们称它为 天然本底水平。为了控制人为活动（如核设施、天然本底水平。为了控制人为活动（如核设施、 核技术利用、伴生放射性矿开发利用等）对环境核技术利用、伴生放

15、射性矿开发利用等）对环境 造成放射性污染，国家对排放环境的放射性物质造成放射性污染，国家对排放环境的放射性物质 都有明确的严格限制。都有明确的严格限制。 放射性活度放射性活度 什么是放射性半衰期？什么是放射性半衰期？ o在放射源使用过程中，常常用半衰期来表示放射在放射源使用过程中，常常用半衰期来表示放射 性变化的快慢。所谓半衰期，就是放射性核素衰性变化的快慢。所谓半衰期，就是放射性核素衰 变掉一半所需要的时间。每经过一个半衰期，放变掉一半所需要的时间。每经过一个半衰期，放 射源的活度就只剩原来活度的一半了。半衰期越射源的活度就只剩原来活度的一半了。半衰期越 长，表明这个放射源的活度变化得越慢，

16、半衰期长，表明这个放射源的活度变化得越慢，半衰期 越短，表明这个放射源的活度变化得越快。每种越短，表明这个放射源的活度变化得越快。每种 放射性核素都有一个特有的半衰期，其范围从几放射性核素都有一个特有的半衰期，其范围从几 百万分之一秒到几十亿年。根据半衰期的长短，百万分之一秒到几十亿年。根据半衰期的长短， 我们可以更合理地选用合适的放射源开展工作。我们可以更合理地选用合适的放射源开展工作。 半价层半价层 什么是半价层（什么是半价层（HVL)？ 定义：半价层是指放射线在物质中强度被吸收为初定义：半价层是指放射线在物质中强度被吸收为初 始的一半时的物质厚度。不同的物质有不同的半始的一半时的物质厚度

17、。不同的物质有不同的半 价层，半价层越厚表示物质的吸收能力越小。价层，半价层越厚表示物质的吸收能力越小。 Lead（11.34kg/m3）Iron(7.85kg/m3)Concrete(3.013.15g/cm3) Ir-1925.5mm14mm43mm Co-6011mm20mm63mm XR(200kV)4mm26mm 如何判定放射性对人体健康影响的大小？如何判定放射性对人体健康影响的大小？ o放射性无声、无色、无臭、无味，人体是无法感觉到它放射性无声、无色、无臭、无味，人体是无法感觉到它 们的存在的，只有用专业仪表才能探测到。人们利用射们的存在的，只有用专业仪表才能探测到。人们利用射 线

18、与物质相互作用并把能量消耗在物质中的原理，用仪线与物质相互作用并把能量消耗在物质中的原理，用仪 器测量出某种射线在这个过程中由物质吸收的能量，就器测量出某种射线在这个过程中由物质吸收的能量，就 可以知道射线辐射场的强弱，也就是说，物质吸收的能可以知道射线辐射场的强弱，也就是说，物质吸收的能 量越多，射线辐射场越强，对人体健康的影响就越大。量越多，射线辐射场越强，对人体健康的影响就越大。 单位物质吸收的能量称为吸收剂量，单位为戈瑞（单位物质吸收的能量称为吸收剂量，单位为戈瑞（Gy），）， 定义为每千克物质中吸收定义为每千克物质中吸收1焦耳的能量（焦耳的能量（J/kg）。物质在）。物质在 单位时间

19、内的吸收剂量称为吸收剂量率，单位为戈瑞单位时间内的吸收剂量称为吸收剂量率，单位为戈瑞/小小 时（时（Gy/h）或戈瑞）或戈瑞/秒（秒（Gy/s）。通过选用专门的仪器，）。通过选用专门的仪器， 测量各种射线在空气中的吸收剂量或吸收剂量率，我们测量各种射线在空气中的吸收剂量或吸收剂量率，我们 就能够知道它们的存在和大小，从而判断出它们对我们就能够知道它们的存在和大小，从而判断出它们对我们 的影响。的影响。 辐射量与单位辐射量与单位 照射量照射量X: o照射量是辐射场的一种量度。表征了照射量是辐射场的一种量度。表征了X和射线在空气介质中的电离和射线在空气介质中的电离 能力能力,定义是：在标准状态下定

20、义是：在标准状态下1立方厘米的空气中产生立方厘米的空气中产生1静电单位电荷静电单位电荷 （正离子或电子）的辐射量（正离子或电子）的辐射量,单位为伦琴单位为伦琴,用符号用符号R表示。在国际单位表示。在国际单位 制中，照射量的单位是制中，照射量的单位是C/kg。C为以库仑为单位的电量，为以库仑为单位的电量，Kg为质量为质量 单位千克。由单位千克。由1静电单位电量为静电单位电量为0.33310-9C，在标准状态下，在标准状态下1立方立方 厘米空气的质量为厘米空气的质量为0.001293克。克。 o所以得所以得1R=2.5810-4C/kg国际单位国际单位 o照射量是辐射场强弱的标志。一般测量辐射场强

21、弱的辐射仪常以照射量是辐射场强弱的标志。一般测量辐射场强弱的辐射仪常以mR 或或mR/h为单位来刻度。为单位来刻度。 照射量率照射量率X: 就是单位时间内的照射量常用就是单位时间内的照射量常用伦伦/小时，毫伦小时，毫伦/小时或微伦小时或微伦/秒表示秒表示 辐射量与单位辐射量与单位 吸收剂量吸收剂量D: 吸收剂量定义为单位质量被照物质平均吸收的辐射能量。吸收剂量定义为单位质量被照物质平均吸收的辐射能量。 专用单位是拉德专用单位是拉德rad,国际单位专用名称国际单位专用名称戈瑞戈瑞Gy 1Gy=100rad1rad=0.01Gy 空气的吸收剂量空气的吸收剂量D与照射量与照射量X的关系为：的关系为：

22、D空气空气=33.7X(Gy)，这里照，这里照 射量射量X的单位是采用国际单位库仑的单位是采用国际单位库仑/千克。如果照射量千克。如果照射量X的单位是采的单位是采 用伦琴，则关系式变为：用伦琴，则关系式变为：D空气空气=8.69x10-3X(Gy)。因此，只要知道。因此，只要知道 辐照场中某点的照射量，就可以按照此关系式计算该点的吸收剂量辐照场中某点的照射量，就可以按照此关系式计算该点的吸收剂量 吸收剂量率：吸收剂量率： 是单位时间内物质吸收剂量是单位时间内物质吸收剂量的增量。的增量。 表示方式：表示方式：Gy/h,mGy/h,uGy/s等等 辐射量与单位辐射量与单位 剂量当量剂量当量H: 实践证明：某一吸收剂量的生物效应是与辐射种类和照射条实践证明：某一吸收剂量的生物效应是与辐射种类和照射条 件有关的，仅知道人体接受的吸收剂量还不能说明人体件有关的，仅知道人体接受的吸收剂量还不能说明人体 受到多大的损害，因此用剂量当量这一概念来修正这些受到多大的损害，因此用剂量当量这一概念来修正这些 因素。因素。 H=DNQ （其中（其中H剂量当量，剂量当量，Q=品质因子，品质因子，D=吸收剂量，吸收剂量，N 修正因子）修正因子） 专用名专用名:希沃特（希沃特（sv) 1Sv=100rem=1J/kg1rem=0.01Sv2,剂量当剂量当 量率：单位时间剂量当量称为