电离辐射防护与安全培训(基础知识医疗班第175期20173)

电离辐射防护与安全培训(基础知识医疗班第175期20173)第一页，共92页。主要内容放射性基础知识辐射防护中常用的量放射源、射线装置的医学应用2第二页，共92页。1、什么是辐射？辐射是指以波或高速粒子的形式向周围空间或物质发射并在其中传播的能量的统称。

如声辐射、热辐射、电磁辐射、粒子辐射等。第一部分放射性基础知识3第三页，共92页。电磁波12eV4第四页，共92页。电离辐射：任何具有足够能量的粒子或射线，与原子或分子中的电子相互作用，使电子获得足够的能量从原子或分子中脱离出来，称为电离辐射。非电离辐射：辐射能量较低，照射到物体上时无法使物质发生电离的辐射。2、什么是电离辐射？5第五页，共92页。6第六页，共92页。（1）来自天然辐射源宇宙辐射：来自地球之外，如宇宙射线、宇生核素C-14、H-3等；10000m以上的飞行：5~6µSv/h地面辐射：来自地壳中的天然放射性核素，如U-235、Tu-232、K-40、Rn-222等；氡和钍射气食品和饮料中的放射性：主要是K-40。3、电离辐射的主要来源——天然源和人工源7第七页，共92页。（2）来自人工辐射源①放射性物质的衰变——即放射源

放射性物质（人工方法得到的）的原子核处于不稳定状态，其结构会经历自发的改变，使原子核恢复到更稳定的状态，即衰变。

衰变过程中发射出的粒子和射线，这些辐射属于电离辐射。最常见的有α粒子、β粒子和γ射线。3、电离辐射的主要来源——天然源和人工源8第八页，共92页。②射线装置

射线装置通常是指在接通电源后能够产生X射线或电子流、质子流等的人造装置。射线装置包括X线机、加速器、中子发生器以及含放射源的装置。射线装置只有在工作时才会发出射线，是防护的重点。9第九页，共92页。

裂变：在核反应堆中发生的重核分裂成较小核子的过程，裂变产物往往都具有放射性。如：I-131、Mo-99、Cs-137等。核反应堆：就是中子源，如Co-59生产Co-60；

核反应堆的结构材料的感生放射性等。离子轰击：被高能量的带电粒子轰击后的靶材料，如F-18的制备。

188O+11P189F+10n③核反应10第十页，共92页。

4.1原子——

组成元素的基本单位所有的物质都是由分子构成的分子是由原子构成的原子是由原子核和电子构成的原子核由质子和中子构成的。4、物质结构11第十一页，共92页。电子：带有一个单位的负电荷，电子位于围绕原子核的轨道上

e=-1.6×10-19Cme=9.1×10-31kg质子：带有一个单位的正电荷，

e=+1.6×10-19Cmp=1.6726×10-27kg中子：是不带电的中性粒子

mn=1.6749×10-27kg当获得或释放能量，改变运转轨道影响化学性质？影响核稳定性？12第十二页，共92页。原子的半径：R约为10-10m原子核的半径：约为10-14～10-15m原子质量单位u：1u=12C原子质量×1/12=1.66×10-27kg原子核的密度

2.84×108t/cm3

即在每立方厘米体积中有近3亿吨的物质

13第十三页，共92页。14第十四页，共92页。4.2核素及符号表示核素：是指在其原子核内具有一定数目的质子和中子以及特定能态的一种原子核或原子。核素的符号表示：质子数中子数能态

在实际应用中，有时只标记核素的质量数，如14C、C-14、碳-14。15第十五页，共92页。4.3同核异能素

激发态原子核称为基态原子核的同核异能素,它们的A和Z均相同只是核能量状态不同。

99mTc表示该核素的原子核处于激发态。如99mTc称为99Tc的同核异能素。

注意：99Tc和99mTc是两种独立的核素。16第十六页，共92页。4.4放射性核素核素的分类：根据原子核的稳定性，核素分为稳定的核素和放射性核素。放射性核素:

是一类不稳定的核素，能自发地发生衰变，同时放射出射线，通过衰变形成稳定的核素。绝大多数为人工放射性核素。17第十七页，共92页。原子核的稳定性原子核的稳定性与核内质子数和中子数的比例有关。轻元素Z<20：稳定核素少中部元素20<Z<83

：稳定核素多重元素Z>83：稳定核素少偶偶核最稳定，奇奇核最不稳定随着核内质子数和中子数的增加表现出周期性变化。

当质子数或中子数为2、8、20、28、50、82、126时特别稳定。18第十八页，共92页。核素质子数中子数质量数符号氦-42244He碳-12661212C碳-13671313C碳-14681414C19第十九页，共92页。同位素是质子数相同但中子数不同的某种元素的各种核素。同位素的化学性质相同，但放射性特征可能不同。自然界中许多元素具有同位素

例如，天然存在的氢同位素有3种：

1H(氕99.985％)、2H(氘0.015％)、3H(氚）

C的同位素有15种8~22，C-12和C-13属稳定的4.5同位素20第二十页，共92页。关于氚元素氢的一种放射性同位素，半衰期为12.5年，发射β射线而衰变成氦3，能量为19keV，大量吸入氚会对人体有害。在自然界中存在极微，从核反应制得。21第二十一页，共92页。关于14C元素碳的一种放射性同位素，半衰期为5730年，发射低能β射线能量为156keV，其穿透力较弱。国内外均已对尿素[14C]呼气试验给予豁免管理。（1）14C的辐射能量极弱胶囊（2）放射性剂量0.75-1.00µCi﹦1小时飞机（3）尿素[14C]的生物半衰期极短48小时22第二十二页，共92页。5.1放射性的发现伦琴发现X射线——1895年贝克勒尔发现放射性——1896年居里夫妇发现新的放射性元素1934年，法国核物理学家约里奥-

居里夫妇首次发现人工放射性同位素5.关于放射性23第二十三页，共92页。放射性是指原子核自发地放射出射线的现象。原子核的结构决定了核素是否具有放射性。这些原子核处于不稳定状态，自发地放出由粒子或光子组成的射线，并辐射出原子核里的过剩能量，最常见的射线有α、β、γ射线，其他可能还包括正电子、X射线、中子射线等。5.2什么是放射性24第二十四页，共92页。6.1α射线是由α粒子组成的粒子流，α粒子由2个质子和2个中子组成，与氦的原子核相同，质量数为4，带2个正电荷。出射速度约为光速的1％～10％。它的电离作用大，贯穿本领小，它在空气中的射程只有几个厘米。6.常见电离辐射的特征3.5MeV，产生10万离子对，路径2个厘米近乎一条直线25第二十五页，共92页。不能穿透皮肤内部损害土壤、氡、以及人工重元素被纸屏蔽阿尔法α射线：可以被我们的皮肤屏蔽，没有外照射危害；它只有在我们体内时才是有害的。26第二十六页，共92页。是由β粒子组成的粒子流，本质上与电子相同，是原子核中的一个中子转变成一个质子和一个电子时产生的。质量很小，且带1个负电荷。相比于α粒子，β粒子电离作用较小，穿透能力较大。它在空气中的射程因其能量的不同而有较大差异，一般为几米。6.2β射线27第二十七页，共92页。β射线：能够穿透皮肤；

可以损害皮肤和眼睛。皮肤、眼睛和内部损害被微薄的塑料屏蔽自然食品、水、空气医疗、科研、反应堆、放射尘70keV1MeV5mm28第二十八页，共92页。是由正电子组成的粒子流，是原子核中的一个质子转变成一个中子和一个正电子时产生的。中子保留在原子核内，正电子则被高速释放出来。正电子在很多方面都与β粒子相似，它们的主要差别在于所带电荷的正负性。β+射线（正电子）29第二十九页，共92页。是一种从原子核发射出来的电磁辐射，与光速相同，没有质量，不带电。它的电离作用小，贯穿本领很大，能穿透几十厘米厚的钢板。它在空气中的射程通常为几百米。6.3γ射线30第三十页，共92页。γ射线和X射线:能够穿透你的身体并在深部产生剂量自然存在于土壤和宇宙辐射中被密实的屏蔽或大量普通物质屏蔽医疗、工业、放射源铅、铀31第三十一页，共92页。类似于γ射线，X射线也是一种既无质量也不带电的电磁辐射。γ射线的产生是伴随核跃迁从原子核内发出的，而X射线的产生一是伴随核外电子的跃迁；二是高速电子轰击靶物质原子产生的韧致辐射。实际工作中使用的X射线更多是由X线机或加速器人工产生。6.4X射线32第三十二页，共92页。X射线机主要由X射线管和高压电源组成。X射线的产生应具备3个基本条件：

（1）电子源：高速电子由X射线管的灯丝提供管电流mA

（2）强电场：X射线管的电压由高压电源线路供给。管电压kVp

（3）靶材料：使高速电子的动能部分转变为韧致辐射。约1%X射线机工作电压<400keV33第三十三页，共92页。高速电子撞击金属靶时产生X射线。X射线机可产生2种不同的X射线，韧致辐射和特征X射线。韧致辐射：是高速电子突然遭受靶物质阻止后产生的，韧致辐射的能量是连续的。85%特征X射线：是靶材料原子核外的电子跃迁产生的，能量是不连续的。钨靶材料发出的X射线主要是韧致辐射；

钼靶材料发出的X射线主要是特征X射线。

X射线的成分34特征X射线韧致辐射第三十四页，共92页。35X射线的输出量准确的输出量应通过实际测量得出；亦可援用输出量图

X射线量D由下面经验公式估算：

D=k·Vn·I·t/R2即：X射线输出量与靶材料的原子序数Z、管电压V的n次方、管电流和曝光时间的乘积成正比；（诊断时n取值1.5~2）与测量点到管焦点距离R的平方成反比。第三十五页，共92页。36第三十六页，共92页。中子存在于原子核内，不带电，比质子略重。中子辐射通常与核反应堆的产物或人工生产的中子源有关，很少与核素的放射性衰变有关。锎-252中子具有高度穿透性。

6.5中子射线37第三十七页，共92页。中子：穿透力很强；

因此可以影响所有器官眼睛是最易受影响的反应堆、研究性加速器遇到含氢的物质减速，之后被镉或硼吸收少数天然发射体38第三十八页，共92页。内照射的危害：外照射的危害：α射线>β射线>γ射线中子射线>γ射线>β射线>α射线39第三十九页，共92页。常见射线的性质射线组成质量电荷空气中射程在生物组织中射程氦的原子核4+20.03米0.05毫米电子1/1846-1或+13米5毫米n中子1不带电很大有可能穿透人体高能光子0不带电很大有可能穿透人体X高能光子0不带电很大有可能穿透人体40第四十页，共92页。不同射线的穿透能力第四十一页，共92页。α、β、γ射线穿透人体皮肤情况第四十二页，共92页。7.1放射性衰变原子核结构发生自发地改变使其更加稳定的过程。衰变过程中产生带电粒子和射线。每一种特定核素的衰变方式是不一样的，表现在产生的粒子不同和射线能量不同。7.放射性衰变23892U

23490Th钍＋42He23490Th23491Pa镤＋e43第四十三页，共92页。α衰变：放射性核素的原子核自发地放射出α粒子而变为另一种核素的原子核的过程称为α衰变。α粒子能量在4~8MeV；通常是由某些重核元素如铀、镭等发射的。衰变图：

4.78MeV、4.60MeV

/0.186MeV22688Ra22286Rn基态激发态94.6%5.4%αγ7.2放射性衰变的类型44第四十四页，共92页。

α衰变模式示意图22688Ra22286Rn＋42He＋Q45第四十五页，共92页。放射性核素的原子核内有一个中子转变为质子放射出β粒子的过程称为β衰变。β粒子能量连续分布直至最大值，最大值取决于特定的放射性核素；如：32P，0~1.71MeV，平均0.70MeV。β-衰变发生在富中子核内。3215P3216S＋β-β衰变46第四十六页，共92页。β衰变模式示意图47第四十七页，共92页。60Coγ

1.17MeV

γ

1.33MeV

60Niβ0.314MeV(99.95%)β1.48Mev(0.05%)T1/2=5.27a60Ni**60Ni*钴-60（Co）的衰变48第四十八页，共92页。锝-99和碘-131的衰变49第四十九页，共92页。γ衰变是放射性核素的原子核释放过剩能量，从而变得更加稳定的一种方式。通常发生在α衰变或β衰变之后只释放能量不发射粒子，能量在MeV。

140keV9942Mo99m43Tc＋β-9943Tc＋γγ衰变50第五十页，共92页。光量子γ衰变模式示意图51第五十一页，共92页。放射性核素的原子核内有一个质子转变为中子放射出正电子的过程称为β+衰变。发射的正电子能量连续分布；如：18F，0~0.633MeV。β+衰变通常只发生在质子过剩的原子核内。正电子辐射（β+衰变）189F188O＋β+52第五十二页，共92页。放射性衰变模式的总结衰变模式符号常见来源Z变化N变化A变化衰变重原子核-2-2-4

衰变-中子过剩+1-10+

衰变+质子过剩-1+10衰变能量过剩000内转换e-原子核能量过剩000电子俘获ε

EC质子过剩-1+10中子辐射n中子源核反应堆0-1-153第五十三页，共92页。衰变规律：母体原子核的数目随时间呈指数规律减少，遵循明确的统计规律。

N=N0e-λt衰变常数λ：表示单位时间内每个原子发生衰变的概率不论核素发生任何化学或物理变化，λ对于某一放射性核素是固定不变的。7.3放射性衰变规律54第五十四页，共92页。定义：放射性母体原子核数目衰减至原来数目的一半所需要的时间。物理意义：表示核衰变快慢的物理量。每一放射性核素都有唯一的、固定的半衰期。核素226Ra222Rn60Co137Cs32P3H192Ir半衰期1602a3.82d5.26a30a14.28d12.32a74.3d半衰期T½55第五十五页，共92页。半衰期用来描述衰变速率。

衰变常数表示单位时间内原子发生衰变的分数。衰变常数λ和半衰期T1/2之间存在确定的关系。T½与λ的换算关系：λ=ln2/T½=0.693／T½半衰期和衰变常数的关系56第五十六页，共92页。定义：指放射性物质在单位时间内发生衰变的次数（或原子核个数）。物理意义：表示放射性物质的放射性的强弱。单位：贝克

1Bq表示每秒内发生一次核衰变

居里

1g镭-226每秒发生衰变的原子数

1Ci=3.7×1010Bq（37GBq）7.4放射性活度A57第五十七页，共92页。放射性活度随时间的延长呈指数规律减弱.计算公式：

A=A0e-λt（1）

A0：表示在t=0时的放射性活度.A=A0/2n（2）其中：n为半衰期数

放射性活度的计算58第五十八页，共92页。例：Cs-137源在1973年1月1日活度为800MBq，计算在2030年7月1日的活度为多少？方法1：

A=A0e-λt=800×e-0.023×57.5=800×e-1.32

=800×0.267=214MBq方法2：

A=A0/2n=800/21.91=800/3.76=213MBq59第五十九页，共92页。

1.辐射剂量的限值《电离辐射防护与辐射源安全基本安全标准》GB18871-20022003年4月1日实施国家环保总局、卫生部、国防科工委联合制定第二部分辐射防护中常用的量60第六十页，共92页。

照射类别剂量限值

职业人员

公众

年有效剂量

20mSv/a连续5年内的平均值1mSv/a5mSv/a在任一年内不得超过50mSv/a年当量剂量

眼晶体150mSv15mSv

皮肤500mSv50mSv

手和足500mSv--当量剂量与有效剂量限值61第六十一页，共92页。ICRU：国际辐射单位和测量委员会负责制定准确的定义和换算因子并推广使用。一方面：为了确定照射引起的潜在危害，需要对辐射场进行测量。另一方面：为了研究辐射引起的剂量效应，需要对辐射剂量进行测量。2、常用的辐射量和剂量62第六十二页，共92页。辐射量：描述辐射场（射线和粒子）以及由此产生的电离的量。

（1）能量：产生电离辐射的射线能量用电子伏表示。1eV=1.6×10-19JkeVMeV

（2）注量Ф：指穿过单位面积上的离子数或光子数。描述任何类型射线组成的辐射场。单位：m-2。

常用的辐射量和剂量（续）63第六十三页，共92页。定义：X或γ射线与空气相互作用使空气电离后在单位质量的空气中所产生的同种电荷的总电荷量。物理意义：描述X射线和γ射线辐射场的量。空气表达式：X=dQ/dm单位：国际单位：C/kg专用单位：伦琴R

1R=2.58×10-4C/kg（3）照射量X64第六十四页，共92页。定义：指不带电的粒子，如X、γ射线或中子在单位质量的吸收介质中释放出的动能。当吸收介质为空气时，即是空气的比释动能。物理意义：描述任何受照介质的不带电致电离辐射的辐射场。表达式：X=dEtr/dm单位：国际单位：J/kg专用单位：戈瑞Gy（4）比释动能K1962年ICRU首次提出65第六十五页，共92页。剂量：用来描述辐射穿过物质时的能量沉积。在辐射防护中所用的基本剂量学量包括：

（1）吸收剂量

（2）当量剂量表示外部贯穿辐射产生的能量沉积

（3）有效剂量

（4）待积剂量表示内照射对组织产生的能量沉积常用的辐射量和剂量（续）66第六十六页，共92页。定义：单位质量的受照物质所吸收的平均辐射能量。指任何类型的辐射在任何介质中的能量沉积。物理意义：描述辐射能量的物理量。适用于任何类型的辐射与任何物质。单位：戈瑞

1Gy=1J/kg1Gy=100rad2.1吸收剂量D带电粒子通过电离或激发介质67第六十七页，共92页。表示特定类型的照射对器官或组织产生的生物效应定义：辐射在器官或组织中的当量剂量定义为

H=WR·D

其中：WR--------辐射R的权重因子；

D

--------辐射在器官或组织内产生

的平均吸收剂量。单位：J/kg希沃特（Sv）

2.2当量剂量HT68第六十八页，共92页。辐射权重因子WR20α粒子、裂变碎片、重核52质子（不包括反冲质子），E>20MeV52.5102.5-102010-201020-757-2.5中子，能量<10keV10keV—100keV100keV—2MeV2MeV—20MeV>20MeV1电子及介子，所有能量1光子，所有能量辐射权重因子，wR辐射的类型及能量范围69第六十九页，共92页。T定义：器官或组织的有效剂量等于当量剂量乘以相应的组织权重因子。

E=ΣWT·HT

其中：E-----有效剂量，单位希沃特。

WT-----器官或组织T的组织权重因子。

HT-----器官或组织T的当量剂量。单位：J/kg希沃特（Sv）

2.3有效剂量E70第七十页，共92页。组织权重因子WT0.050.040.050.040.050.040.010.010.050.12

肝食道甲状腺皮肤骨表面其余组织或器官（2）

0.200.080.120.120.120.120.050.040.050.12性腺（红）骨髓结肠（1）肺胃膀胱乳腺组织权重因子，wT

器官或组织组织权重因子，wT

器官或组织增加了脑和唾液腺：0.01其余组织有所增加：淋巴结、胆囊、前列腺、宫颈等71第七十一页，共92页。医用X射线检查的有效剂量（1991-1996）检查每次检查的有效剂量/mSv胸部X射线摄影0.14胸部X射线透视1.1CT8.6血管造影12介入治疗2072第七十二页，共92页。T待积剂量：指摄入放射性物质引起的剂量。定义：放射性物质摄入人体内后在50年内产生的累积剂量（对儿童而言，定义为到70岁时的累积剂量）。待积吸收剂量D（50）

待积当量剂量H（50）

待积有效剂量E（50）

2.4待积剂量——表示内照射剂量的时间分布73第七十三页，共92页。T辐射量、剂量的总结74第七十四页，共92页。X射线诊断和介入放射学

肿瘤放射治疗临床核医学第三部分放射源、射线装置的医学应用75第七十五页，共92页。1、X射线诊断中的放射危险来源导致放射危险的来源：诊断设备中的X射线发射装置。X射线诊断常见设备：放射诊断用普通X线机（透视、摄影）

X-CTCR、DR（数字化X射线摄影装置）

DSA（数字化X射线透视装置，Ⅱ类）牙科X射线机乳腺X射线机

76第七十六页，共92页。2、介入放射学中的放射危险来源导致放射危险的来源：诊断性、治疗性介入放射学成像产生电离辐射的设备。介入放射学常用产生电离辐射的设备：

X-CTDSA（数字化X射线透视装置，Ⅱ类）

77第七十七页，共92页。（1）医用X射线诊断卫生防护标准

GBZ130-2013（2）X射线计算机断层摄影放射防护要求

GBZ165-2012（3）车载式医用X射线诊断系统的放射防护要求

GBZ264-2015（4）医用X射线诊断受检者放射卫生防护标准

GB16348-2010放射诊断相关标准78第七十八页，共92页。3、肿瘤放射治疗中的放射危险来源肿瘤放射治疗：利用射线治疗恶性肿瘤的一种方法。分为远距离放射治疗和近距离放射治疗。肿瘤放射治疗产生射线的来源：

放射性核素：产生的α、β、γ射线

X射线治疗机：

X射线

加速器：电子束、质子束、中子束以及其他粒子束。

模拟定位机：辅助设备，X射线，Ⅲ类。79第七十九页，共92页。3、肿瘤放射治疗中的放射危险来源（续）远距离放射治疗使用的治疗机：

钴治疗机：γ射线，密封源，Ⅰ类，活度一般在5000~10000Ci，至少>1000Ci。

X射线治疗机：X射线，射线装置，50kV

X射线接触治疗机，40~50kVX射线浅表治疗机，50~150kVX射线深部治疗机，150~300kV，Ⅱ类80第八十页，共92页。

远距离放射治疗使用的治疗机：（续）

医用加速器：

射线装置，Ⅱ类，低能：50MeV以下电子直线加速器：

（1）50MeV以下，一般5~40MeV（2）

运行中产生的辐射：电子束；轫致辐射、中子射线；β、γ射线。

81第八十一页，共92页。3、肿瘤放射治疗中的放射危险来源（续）近距离放射治疗使用的治疗机：

后装治疗机：γ射线治疗，密封源、Ⅳ类

60Co、137Cs、192Ir。

组织植入：β、γ射线治疗，密封源、Ⅴ类

125I、103Pd钯、241Am等。表面敷贴器：β射线治疗，密封源、Ⅳ

类

32P、90Sr、204Tl等。82第八十二页，共92页。

放射治疗相关标准

（1）电子加速器放射治疗放射防护要求

GBZ126-2011

（2）医用X射线治疗卫生防护标准

GBZ131-2002

（3）医用γ射束远距治疗防护与安全标准

GBZ161-2004

（4）后装γ源近距离治疗卫生防护标准

GBZ121-2002

（5）X、γ射线头部立体定向外科治疗放射卫生防护标准

GBZ168-2005

（6）低能γ射线粒子源植入治疗的放射防护与质量控制检测规范GBZ178-201483第八十三页，共92页。4、临床核医学中的放射危险来源临床核医学：将放射性药物引入机体进行疾病诊断和治疗。其工作场所一般为