放防基础知识

1、第一节：原子核基础一、原子核结构原子由原子核和绕核运行的电子组成。原子核由中子、质子组成。质子带一个正电荷、电子带一个负电荷，其电量：1.61019库伦原子的质量几乎全集中在原子核上,电子质量仅为质子的1/1480原子的直径约为1010米；原子核直径约为原子直径的1/10000-1/100000。原子的表达式：原子质量数化学符号原子序数原子质量数A=质子数Z+中子数（A-Z）XZA原子中核外电子的排列原子核周围的每一个电子都在特定的轨道上绕核旋转，这些轨道组成了一系列原子壳层，一共有七个壳层，分别叫K、L、M、N、O、P、Q，与之对应的主量子数n=1-7,每一壳层上的电子数可以用P=2 n2计

2、算。每个壳层电子都具有一定的能量，从内到外，遂渐增高。在常态下不吸收量，亦不放出能量。当电子由一层轨道跃迁到其它轨道时，将吸收或放出多余能量，这时放出能量将以光子的形式放出。二放射性核素核素质子数、中子数和能量状态完全相同的原子的集合称为核素。同位素、放射性同位素及稳定性同位素凡核内质子数相同，中子数不同的核素称之为同位数。能够自发地发射出核子包括光子，具有这种性质的核素称为放射性同位素。相反能稳定存在的，称为稳定性同位素。用人工方法制备的放射性同位素称为人工放射性同位素。三、放射性与核衰变1、名词放射性：原子核自发的放射各种射线的现象称为放射性。核衰变：一种原子核自发地发射出粒子而改变性质的

3、过程叫核衰变。2、 衰变：原子核自发地放射出粒子而发生核转变， 称衰变。衰变：原子核自发地放射出电子、正电子或俘获一个轨道电子而发生的转变统称衰变跃迁： 、 衰变的核往往处于激发态，激发态的核不稳定，向基态跃进迁，放出射线，称跃迁。3、衰变规律服从于指数衰减规律。数学表达式：N=N0e t式中： N-t时刻，核素的量N0- t=0时核素的量-衰变常数（几率）4、放射性活度：单位时间内衰变的原子数。表达式A=A0e t A-t时刻，核素的活度A0-t=0时核素的活度5、半衰期:T1/2,指放射性原子核衰变到原来的原子核数的一半所需的时间。 T1/2与的关系如下： T1/2=2/ =0.693/

4、第二节：射线装置一、X线的产生：高速成运动的电子在靶物质核库伦场力的作用下发生偏转，损失的能量以光子的形式发射出来。这就是X线。产生X线的条件：1、要有一个电子源。2、要有一个能经受高速电子冲击的靶。3、要有高速电子流。（获得高速电子流应具备两个条件：一高压产生的强电场；二真空度较高的空间）能满足上述条件的就是X线管。 二、X线谱X线由两部份组成：1）X线连续谱线2）特征X线连续谱线光子能量由于电子偏转方向不同，所以光子能量可以从0达到加速电子的管电压的最大值。特征X线则视击脱那个壳层的电子，如果击脱的是K层电子则产生的是标识K辐射，如果击脱的是L层电子则产生的是标识L辐射，以 次类推。三、X

5、线的量与质X线的量：表示X线的强度，即光子数，常以mAs为单位。X线的质：通常以加于X线管两极间的峰值电压表示X线的质。质，表示了X线的穿透能力。X线穿透能力的强弱常用（铝）半价层表示，半价层愈大穿插透力愈强。第三节天然与人工电离辐射一、天然辐射：包括天然本底照射和天然照射两类。天然本底照射：是指自古以来就存在的天然辐射源的照射。天然照射：指由于工业技术的发展所变更了的天然照射。目前人类受到的天然本底照射约为2.4mSv/a;内外照射比约为2：1 二、工业技术发展变更了的天然照射：1、燃煤发电厂引起的照射；2、地热能生产引起的照射；3、开采磷酸盐岩引起的照射；4、增加的室内照射；5、飞机、宇航

6、；6、天然气应用；三、人工辐射：主要指消费品中的人工辐射1、辐射发光产品：夜光手表、仪表147Pm、226Ra、3H2、电子和电子器件3、静电除尘器4、烟雾探测器226Ra、238Pu、85Kr、241Am5、含铀、钍的制品（气灯纱罩、某些光学透镜）6、作为废物处理的掺有放射性物质的制品第四节射线与物质的相互作用一、带电离子与物质相互作用：1、主要是电离、激发。电离、激发的程度取决于带电离子的能量、射程、与电荷数。二、非带电离子与物质的相互作用1、光电效应：光子与物质内层电子发生作用，打出一个电子而光子本身被吸收这个过程称光电效应。光电效应有阈能。光电效应几率：Z4 ;1/(h)3光电效应结果

7、：产生光电子；俄歇电子荧光X线；正离子。2、康普顿效应：入射电子与原子轨道电子发生碰撞将一部份能量传给电子，自已却改变了运动方向，成为散射光子，这个过程称康普顿效应。必须指出：光子可在01800的整个空间内散射，而反冲电子飞出的角度则不超过900。散射光子能量可用下式计算：h=h/1+(1-cos)式中 = h/mc2传给反冲电子能量份额：E/ h =(1-cos)/1+(1-cos)3、电子对效应：在原子核场或电子场中一个入射光子突然消失转化为一对正负电子,这就是电子对效应。电子对产生条件：1）在原子核场中产生电子对效应要求光子能量大于1.02Mev；2）在原子电子场中则要入射光子能量大于2

8、.04Mev；正、负电子质量、电量相等。正电子与电子一样，在物质中由于电离、激发遂渐耗尽自已动能。慢化的正电子在仃止前的一霎那，很快与物质中自由电子复合，随即向相反方向射出两个各为0.51Mev的光子，这个现象称湮没辐射。需然负电子在耗尽自已动能之前也会发生湮没辐射，但是发生的几率很小。三、中子与物质的相互作用：1、弹性散射2、非弹性散射3、吸收1、弹性散射：是中子与原子核发生碰撞改变了自已运动方向，但是前、后总动能保持不变。弹性散射是中子损失能量的重要方式。2、非弹性散射：只有中子能量大于物质的第一激发能级时才可能发生非弹性散射，在非弹性散射中一部份能量使核受到反冲，另一部份能量变为才子核的

9、激发能。最后处于激发态的原子核发射出光子而回到基态，中子能量减少。3、吸收:中子射入原子核内（俘获）部形成复合核,然后发射出光子或带电离子，而自已被原子核吸收;也可能发生（核散裂 ）核裂变。第五节：辐射量及其单位一、放射性活度：一定量的放射性核素在dt时间内发生的衰变数-dN除以dt所得的商，称为放射性活度。计算式：A=A0e t二、照射量与照射量率1、照射量（X）：是指X、射线在单位质量空气（dm）中释放出所有正、负电子完全被子阻止在空气中时，在空气中产生的同一种符号的离子的总电荷量（dQ）即：X=dQ/dm（C/kg）1R=258104 C/kg1C/kg=3877103R使用条件：1）只

10、限于X、 射线2、介质：空气3、使用能量范围10kev - 3Mev，鉴于目前辐射防护目的所作的测量可以允许较大误差，照射量适用能量上限允许扩大到8Mev。d2、照射量率：是单位时间内照射量的增量。数学表达式：X=dX/dt单位：C/kgs；Rmin；mR/h；X.三、吸收剂量与吸收剂量率：1、吸收剂量（D）：授与单位物质的任何致电离辐射的平均能量称吸收剂量。数学表达式：D=dE/dm（J/kg或Gy）新旧单位换算：1Gy=100rad2、吸收剂量率：单位时间，内授与物质的电离辐射的平均能量。数学表达式：D=dE/dt单位：Gy/s；mGy/min；Gy/h；四、比释动能与比释动能率：1、比释

11、动能：是指非带电粒子在单位质量物质中传递给次级带电离子的动能总和。数学表达式：K=dEtr/dm（J/kg或Gy）2、比释动能率：单位时间内的比释动能。数学表表式：K=dK/dt五、照射量、吸收剂量、比释动能之间关系：1、当达电子平衡时：D=K2、照射量、吸收剂量关系：D空气=873103X六、剂量当量与有效剂量当量：1、剂量当量（H）：考虑不同射线种类对生物效应的引响，引进剂量当量与以修正。H=DQN（Sv）式中：D吸收剂 量Q品质因素N其它修正因子N=1目前我国规定的品质因素Q射线种类QX线、射线、电子中子质子静止质量大于1原子单位的单电荷粒子，在内照射中的粒子、电荷数末知的粒子110202、有效剂量当量：为了计算受到照射的有关器官或组织带来的总危险度，对随机性效应引进了有效剂量当量（HE） HE=WTHT（ Sv）WT=组织T接受1 Sv时的危险度/全身均匀受