辐射知识介绍

1、辐射知识介绍第1页，共48页，2022年，5月20日，11点55分，星期四目录辐射是什么X-ray 辐射测量及计量单位辐射的影响辐射防护辐射监测个人剂量监测法律法规第2页，共48页，2022年，5月20日，11点55分，星期四原子物理背景原子主要是有三种基本微粒子所构成电子、质子和中子。同位素：质子数相同而中子数不同的元素。例如：11H 、21H 、31H原子核中的质子数目决定一个原子的性质；同一种元素的原子，其质子数必相同；元素不同，质子数就不同，其性质也相异。放射性同位素：有放射性的同位素 例如：U-235、U-236、U-238 由于原子核内的中子数多或少而不稳定。第3页，共48页，20

2、22年，5月20日，11点55分，星期四辐射是什么？自然界中的一切物体,只要温度在绝对温度零度以上,都以电磁波的形式时刻不停地向外传送能量,这种传送能量的方式称为辐射。物体通过辐射所放出的能量，称为辐射能，简称辐射。天然辐射 来源于太阳，宇宙射线和在地壳中存在的放射性核素。例如，自然界中存在的天然核素镭，氡，铀，钍。这些放射性的原子为了变得更稳定，原子核会释放出电子、质子和能量化的光量子。这个过程称为放射性衰变。在衰变过程中，辐射的主要产物有、和射线。电离辐射 有足够能量使电子离开原子所产生的辐射。第4页，共48页，2022年，5月20日，11点55分，星期四放射线的发现 1895年，洛仑兹(

3、H.A.Lorentz,18531928)发表电磁场对运动电荷作用力的公式、伦琴(W.K.Rontgen 18451923)发现X射线。 1896年，贝克勒尔(A.H.Becquerel,18521908)发现放射性。 1897年，J.J.汤姆生(J.J.Thomson,18561940)从阴极射线证实电子的存在，又进一步从实验确证电子存在的普遍性，并直接测量电子电荷。 1898年，卢瑟福(E.Rutherford,18711937)揭示铀辐射组成复杂，他把“软”的成分称为射线，“硬”的成分称为射线。居里夫妇(P.Curie与M.S.Curie,18671934)发现放射性元素镭和钋。 190

4、0年维拉尔德(P.Villard,18601934)发现射线。第5页，共48页，2022年，5月20日，11点55分，星期四放射性元素的半衰期放射性元素的衰变有一定的速率。放射强度每减少一半所需要的时间，称为半衰期。各种元素的半衰期不同。 放射性核素放射线半衰期Polonium-213alpha4.3 microsecondsNitrogen-16gamma7.1 secondsSodium-24gamma15 hoursPhosphorus-32beta14.3 daysCalifornium-242alpha163 daysCobalt-60gamma5.25 yearsCarbon-14

5、beta5760 years第6页，共48页，2022年，5月20日，11点55分，星期四射线射线是氦原子核(2个质子和2个中子)，带有2个正的电子电荷，通常由一些重原子(例如铀，镭)衰变释放出的粒子。射线在介质中运行时迅速失去能量，不能穿透很远。射线能被一张薄纸阻挡。射线可被人体外层坏死肌肤完全吸收。Alpha Particle第7页，共48页，2022年，5月20日，11点55分，星期四射线射线是一种高速运行的带1个负电荷，从原子核内衰变中释放出的电子。来源于自然界中氚、C14等射线的照射。射线比射线更具有穿透力，但在穿过同样距离，其引起的损伤更小。射线能被体外衣服消减，阻挡或一张几毫米厚

6、的铝箔完全阻挡。 Beta Particle第8页，共48页，2022年，5月20日，11点55分，星期四射线射线是一种光量子(电磁辐射) ，同可见光一样 。在放射性元素衰变过程中射线伴随 着、射线一同释放出。天然核素K-40及人工核素Pu239和Cs137是环境中射线主要来源。 射线既不带电荷，又无质量，具有很强穿透力。射线能轻易穿透人的身体，对人体造成伤害。几英尺厚的混凝土能阻挡射线。第9页，共48页，2022年，5月20日，11点55分，星期四射线射线射线纸铝箔混凝土或铅板 射线比较名 称产 生本 质电离作用穿透能力射线衰变放出氦原子核强很弱射线衰变放出电子较弱很强射线伴随衰变或衰变产生

7、高能光子很弱极强第10页，共48页，2022年，5月20日，11点55分，星期四X射线X射线与射线都是光量子(电磁辐射)，但它们产生原理不同。 X射线由原子核外电子引起，而射线由原子内部的核衰变引起。X射线是由高能量的带电粒子与金属物质相互撞击而产生的。X射线比射线能量低，因此穿透力小于射线。由于X射线在工业、医学的广泛运用，是人造辐射的最大来源。厚的铅板能够阻挡住X射线。第11页，共48页，2022年，5月20日，11点55分，星期四X射线的产生原理第12页，共48页，2022年，5月20日，11点55分，星期四电子束流量控制原理第13页，共48页，2022年，5月20日，11点55分，星期

8、四X-ray 标识辐射characteristic radiationWavelengthRelative Energy第14页，共48页，2022年，5月20日，11点55分，星期四X-ray 轫致辐射WavelengthRelative Energybraking radiation第15页，共48页，2022年，5月20日，11点55分，星期四轫致辐射标识辐射X射线的两种类型WavelengthRelative Energy第16页，共48页，2022年，5月20日，11点55分，星期四X射线管Beryllium windowTarget detail5um Tungsten plati

9、ngTarget (Anode)Open Tube DesignFilament(Cathode)Electron BeamVacuum PumpsControl GridHigh voltage connection第17页，共48页，2022年，5月20日，11点55分，星期四Tungsten Target With Beryllium WidowHigh Voltage GeneratorControl GridFilament and CathodeAnodeX/Y Centring CoilsFocus CoilVVI0-160kV+-+IIIITBeam ControlIris-I

10、C0-600V0-6A0 to 0.5A0 to 0.5A0-2A电子束流向示意图第18页，共48页，2022年，5月20日，11点55分，星期四电子的能量电子伏特是用来描述能量的一个能量单位，等于一个电子在差别为一伏特的两个电位点间移动时所获得的能量。 1 keV = 1000eV电能、机械能和热能的国际单位是焦耳(J) 1eV = 1.6 x 10-19 J 或 1 J = 6.24 x1018 eV.第19页，共48页，2022年，5月20日，11点55分，星期四电磁波频谱Red light: 1.5eV energyViolet light: 3eV energy Ionizing r

11、adiation: 12eV第20页，共48页，2022年，5月20日，11点55分，星期四能量电磁波类型波长 (m)能量 (eV)LowRadio Waves10-3 to 1050.001 to 0.000 000 000 01LowInfra red10-6 to 10-31 to 0.001LowVisible4x10-7 to 10-63 to 1HighUltra violet10-8 to 4x10-712 to 3HighX and Rays (50keV )2.5x10-1150 000HighX and Rays (1MeV)1.2x10-121 000 000电磁波E =

12、 h = h c /第21页，共48页，2022年，5月20日，11点55分，星期四辐射测量及计量单位辐射照射体外照射 接近放射源而对人体外部的辐射照射体内照射 进入体内的放射性物质对各器官进行的辐射照射 辐射剂量吸收剂量 D 有效剂量 HT 由于不同的放射线对生物有不同的影响， 用WR 品质因数进行修正 HT = WR x D WR ：品质因数第22页，共48页，2022年，5月20日，11点55分，星期四辐射计量单位 量 国际单位 SI放射性强度 贝可 becquerel (Bq) (1 disintegration / s)吸收剂量 戈瑞 gray (Gy) (1J / Kg)当量剂量

13、西弗特 sievert (Sv) (Gy x Wr)射线类型 品质因数 WrX-rays, -rays, particles1Neutrons and Protons5 - 20 Particles20第23页，共48页，2022年，5月20日，11点55分，星期四常用辐射计量单位 Roentgen(R) 伦琴伦琴是空气中x或电离辐射的计量单位相当于零摄氏度时在标准大气压下，一平方厘米的干燥空气中产生电流的一个静电单位的致电离辐射量。 Rad 拉德电离辐射吸收的能量的单位等于受照射物质100ergs/g 或 0.01joule/kg Rem 雷姆雷姆度量被生物吸收的辐射数量单位相当于一伦琴的X

14、光射线或伽码射线 Curie 居里放射强度单位等于3.71010衰变/秒1gray = 100 Rad1Sv = 100 Rem1curie = 3.71010 Bq第24页，共48页，2022年，5月20日，11点55分，星期四有效剂量Effective Dose (E)E = ET (WT x HT)EEffective Dose 有效剂量当量WTWeighting Factor for Tissue T 组织或器官（）的相对危险度权重因子HTEquivalent Dose received for a Tissue T 组织或器官（）有效剂量TissueWTGonads (Ovaries

15、 or Testes)0.20Colon0.12Lung0.12Stomach0.12Bladder0.05Breast0.05Liver0.05Oesophagus0.05Thyroid0.05Skin0.01Bone Surface0.01Remainder *0.05Sum of all Tissue1.00一般细胞转化越快,对辐射的敏感性越大.淋巴细胞最敏感,其他依次为性腺,增殖的骨髓细胞,肠上皮细胞,表皮,肝细胞,肺泡和胆道上皮细胞,肾上皮细胞,内皮细胞(胸膜和腹膜),神经细胞,骨细胞和肌肉及结缔组织。第25页，共48页，2022年，5月20日，11点55分，星期四辐射的影响辐射是一

16、种电磁波（能量） 通过金属物质时释放其能量辐射对生物的影响 例如：5Sv的辐射照射已对生物有生命危险 其中 99%的照射转化为热能， 使体内温度升高1/1000 1%的照射导致器官组织性质改变第26页，共48页，2022年，5月20日，11点55分，星期四辐射对组织细胞的影响辐射会对器官组织的细胞内蛋白质、DNA等分子造成损伤，根据损伤程度生物修复系统能不能修复？辐射照射的影响因素： 1 照射的剂量 2 剂量率 3 照射时间的长短照射对个别器官组织细胞产生损害的三种程度： 1 严重损伤 10Sv 2 中度损伤 0.5Sv10Sv 3 轻微损伤 0.5Sv组织细胞被杀死或已不能正常运行组织细胞不

17、能进行分裂,其它功能正常短期内组织细胞无明显影响第27页，共48页，2022年，5月20日，11点55分，星期四辐射照射的效应确定效应 1Sv 在几天或数周内出现的症状，如： 皮肤红斑 头发脱毛 恶心呕吐 血液数量变化 随机效应 发生症状的几率与受到照射的剂量成正比，有： 诱发癌症 遗传基因缺陷 第28页，共48页，2022年，5月20日，11点55分，星期四DETERMINISTIC EFFECTSWhole body exposureDetectable chromosome damageabove 0.1SvDetectable blood count changeabove 1 SvR

18、adiation Sicknessabove 1 SvPossible Deathabove 3 SvCertain Deathabove 10 SvLocalised exposureErythematicabove 5 SvDepilation (hair loss) temporary4 SvPermanent7 SvDesquamation (death/loss of epidermisskin)above 20 SvApproximate whole body dose 第29页，共48页，2022年，5月20日，11点55分，星期四一次剂量(Sv)可能效应0 0.25不可察觉的伤

19、害0.25 0.50血球可能起变化，但无严重损害0.50 1.00血细胞起变化,稍有损害，可复原1.00 2.00损害，可能伤残、疲倦、恶心、呕吐2.00 4.00必定受损害，食欲不振、虚弱、喉痛、腹泻，可能死亡4.00 6.00约半数人在26周内死亡6.00以上腹泻、呕吐、口喉发炎、发烧、很快消瘦、两周后全部死亡第30页，共48页，2022年，5月20日，11点55分，星期四Circumstance/EffectApproximate whole body doseBackground (UK)2.3mSv y-1World maximum50mSv y-1Average Radiation

20、 Worker1.5mSv y-1Annual Dose Limit20mSv y-1Aircraft Crew Annual Exposure2mSvTypical Chest X-ray0.02mSvAverage annual dose from medical exposure0.3mSv y-1Typical fluoroscopic examination (barium meal)3mSv第31页，共48页，2022年，5月20日，11点55分，星期四天然辐射来源宇宙射线 是从外层空间进入大气层的高能粒子流，包括质子、种子、电子、光子等，宇宙射线对人群的照射剂量率与海拔高度有关。

21、宇生放射性同位素 是宇宙射线与高层大气中的原子相互作用的产物，主要有3H、7Be、14C和22Na等原生放射性同位素 主要包括存在于地球上岩石、土壤、大气和水中的铀、钍和锕三个放射系所属的核素（例如：氡等）及40K和87Rb。根据联合国原子辐射效应科学委员会(UNSCEAR)1988年报告，天然游离辐射对世界所有人口的年有效剂量当量平均约为2.4mSv，外照射为0.8mSv，内照射为1.6mSv，其中氡的内照射剂量为1.1mSv。 第32页，共48页，2022年，5月20日，11点55分，星期四人工辐射来源污染环境的人工辐射源核武器试验产生的放射性落尘，可造成全球性或局部地区的放射性污染核动力

22、或生产和使用放射性同位素的工业部门排放的放射性“三废”（废水、废气和固体废物）不污染环境的人工辐射源医学、工农业及科研部门使用的各种类型的游离辐射装置，如光机、计算机断层摄影机(CT)、离子加速器等封闭型辐射源，指放射性同位素被包被在金属或其它物质的外壳中，在正常情况下不向环境扩散的游离辐射源，如60Co源、60Co治疗机、中子发生器、探伤机、测厚仪等 日常生活中使用的电视机、夜光表等第33页，共48页，2022年，5月20日，11点55分，星期四第34页，共48页，2022年，5月20日，11点55分，星期四危险的比较Health RiskEst. life expectancy lostS

23、moking 20 cigs a day 6 yearsOverweight (15%)2 yearsAlcohol (US Ave)1 yearAll Accidents207 daysAll Natural Hazards7 daysOccupational dose (300 mrem/yr)15 daysOccupational dose (1 rem/yr) 51 days第35页，共48页，2022年，5月20日，11点55分，星期四Procedure Effective Dose (Sv) Effective Dose (mrem) Risk of Fatal Cancer Eq

24、uivalent to Number of Cigarettes Smoked Equivalent to Number of Highway Miles Driven Chest Radiograph 3.2 x 10-5 3.2 1.3 x 10-6 9 23 Skull Exam 1.5 x 10-4 15 6 x 10-6 44104Barium Enema 5.4 x 10-4 54 2 x 10-5 148357Bone Scan 4.4 x 10-3 440 1.8 x 10-4 13003200Adapted from information in Radiobiology f

25、or the Radiologist, Forth Edition; Eric Hall 1994, J.B. Lippincott Company 第36页，共48页，2022年，5月20日，11点55分，星期四辐射防护放射性强度 X-ray Tube Voltage & Filament Current (ALARA)时间 体外照射累积剂量与照射时间呈正比。距离 点状放射源（当与放射源的距离超过射源本身大小倍时，可视为点状放射源）在周围空间所产生的剂量率，与距离平方成反比。当距离增大一倍，剂量率则减到原来的四分之一。屏蔽 借助物体对射线的吸收减少人体受照剂量。根据射线种类和能量可选用不同防

26、护材料。第37页，共48页，2022年，5月20日，11点55分，星期四安全使用措施 区域划分 辐射作业区 电离辐射标志 非管制区：绿区 管制区：黄区或红区 非辐射作业区 定期辐射侦测 教育训练（操作规程） 意外事故处理计划 建立健康档案第38页，共48页，2022年，5月20日，11点55分，星期四辐射监测监测的两个主要原因：直接对辐射环境进行信息反馈相关法律法规的要求辐射侦测仪的基本组成：探测器 将接收的辐射转变成电信号放大器信号处理器显示装置第39页，共48页，2022年，5月20日，11点55分，星期四辐射监测方式 依据辐射源的特点和操作方式，常规监测应采用合适的方式对工作场所进行监测

27、。辐射水平（剂量率或剂量）表面沾污水平空气中放射性核素的浓度 由于辐射类型和能量范围的不相同， 任何一种侦测仪不可能适用于所有的检测环境。 使用的辐射探测器的类型也不相同。第40页，共48页，2022年，5月20日，11点55分，星期四A Geiger-Muller tube consists of a central anode at a high voltage (500V) in a tube filled with a noble gas, helium, neon, argon. Incoming radiation generates ion pairs, which are ac

28、celerated in the field to produce further ionisations. The initial signal is therefore greatly amplified and fed to the electronic circuitry.Geiger Muller Tube第41页，共48页，2022年，5月20日，11点55分，星期四Solid State Scintillation DetectorRadiation causes ionisation and excitation in a scintillating medium such a

29、s sodium iodide or zinc sulphide. As the energy is dissipated and ion pairs recombine light pulse are emitted. These light pulses are detected and amplified by a photomultiplier tube before being processed by the electronics.第42页，共48页，2022年，5月20日，11点55分，星期四辐射侦测仪的检验检定辐射侦测仪的日常检查定期进行测试检验每年定期的计量校准检定必要的不

30、定期检验第43页，共48页，2022年，5月20日，11点55分，星期四个人剂量监测佩带个人的辐射剂量计辐射剂量计的有效使用范围 mSvSv选用合适的辐射剂量计 (X-ray or else?)辐射工作人员应进行个人剂量监测和医学观察，结果记入个人剂量和健康档案。长期的健康监测第44页，共48页，2022年，5月20日，11点55分，星期四个人的剂量限值 放射卫生防护基本标准(GB4792-84)中规定：公众个人受到的年剂量当量应低于下列限值：全身 5mSv (0.5rem) 任何单个组织或器官 50mSv (5rem) 为了限制随机性效应，辐射工作人员受到全身均匀照射时的年剂量当量不应超过50mSv (5rem)为了防止有害的非随机效应，辐射工作人员任一器官或组织所受的年剂量当量不得超过下列限值。眼晶体150mSv (15rem) 其他单个器官或组织