1、輻射劑量學基礎第1頁，共87頁，2022年，5月20日，11點21分，星期三本章主要內容劑量學的基本概念電離輻射場描述相互作用系數基本劑量學量放射防護量檢測實用量第2頁，共87頁，2022年，5月20日，11點21分，星期三3.1 電離輻射和電離輻射場.電離輻射的基本概念：一、電離輻射和非電離輻射二、輻射效應和輻射劑量第3頁，共87頁，2022年，5月20日，11點21分，星期三一電離輻射和非電離輻射激發過程第4頁，共87頁，2022年，5月20日，11點21分，星期三電離輻射和非電離輻射統稱電磁輻射 輻射非電離輻射電離輻射日常所見的微波、無線電波、紫外線和可見光 帶電粒子（、電子和質子等）

2、不帶電粒子（X、和中子等） 第5頁，共87頁，2022年，5月20日，11點21分，星期三電離輻射（1）電離（ionization）：指從一個原子、分子或其它束縛態中釋放一 個或多個電子的過程。（2）電離輻射（ionizing radiation）：能夠引起電離的粒子（帶電和不帶電）的空間分布(不帶電粒子也能電離，但與帶電粒子相比、幾率小)（3）電離過程：主要是由具有一定動能的帶電粒子與原子中的電子碰撞引起的。一般從一個原子中釋放出一個價電子所需要的能量在425ev，當電子、質子等帶電粒子的動能大于該值時，可將其稱作電離輻射。（4）非電離輻射（non-ionizingradiation）粒子動

3、能小于該值（ev）光子：非帶電粒子、能量大于ev為電離輻射 能量小于ev為非電離輻射第6頁，共87頁，2022年，5月20日，11點21分，星期三（5）直接電離輻射（directly ionizing radiation）具有一定能量的帶電粒子穿過物質時，通過庫侖相互作用直接在物質中沉積能量并引起電離。（6）間接電離輻射（indirectly ionizing radiation）光子、中子、x射線等不帶電粒子穿過介質時，首先將能量轉移給帶電粒子，隨后這些帶電粒子（次級）再沉積能量和引起電離。或次級過程引起電離的不帶電粒子稱作間接電離輻射。第7頁，共87頁，2022年，5月20日，11點21分

4、，星期三第8頁，共87頁，2022年，5月20日，11點21分，星期三二輻射效應和輻射劑量輻射效應：電離輻射通過電離、激發過程將能量授予受照物質從而導致物質的物理、化學甚至生物性質發生變化，我們把這一變化稱為輻射效應。 電離輻射生物學效應第9頁，共87頁，2022年，5月20日，11點21分，星期三射線與物質的相互作用。 n物質：氣體 液體 固體包括人體 等。原子。微觀粒子間碰撞的能量傳遞過程第10頁，共87頁，2022年，5月20日，11點21分，星期三描述輻射與物質相互作用電離輻射與物質的相互作用是研究輻射效應和進行劑量測量的物理基礎。相互作用 能量和運動方向改變第11頁，共87頁，202

5、2年，5月20日，11點21分，星期三輻射劑量：輻射能量在物質內沉積的數量和方式是決定輻射效應的重要方面。輻射劑量就是為此提出的物理指標。輻射劑量用于預測電離輻射導致受照物質發生真實效應或潛在影響程度。需注意的是，某一個輻射劑量數值取決于相關輻射的類型、能量以及受照物質的性質，同時也依賴于照射條件(時間、方式和途徑)。 第12頁，共87頁，2022年，5月20日，11點21分，星期三輻射劑量與效應第13頁，共87頁，2022年，5月20日，11點21分，星期三3.1.2 電離輻射場及其表達一、輻射場的定義和相關要素 二、粒子注量（率）和能量注量（率）三、粒子輻射度和能量輻射度 四、完整描述輻射

6、場的基本量度第14頁，共87頁，2022年，5月20日，11點21分，星期三一、輻射場的定義和相關要素電離輻射場就是電離輻射在其中通過、傳播乃至經由相互作用傳遞輻射能量的整個空間范圍。從廣義上講，輻射場涉及的范圍是無限的。在狹義上，我們通常關心的某輻射場常常是具體的和有限的。第15頁，共87頁，2022年，5月20日，11點21分，星期三帶電粒子徑跡帶電粒子與物質相互作用，可能沿徑跡產生單個的電離或激發，也可能交給原子中的電子較大的能量，使電子進一步產生電離和激發，形成分之徑跡。第16頁，共87頁，2022年，5月20日，11點21分，星期三輻射場性質的內涵包括：1、輻射場的類型（ 輻射場，輻

7、射場，輻射場、中子輻射場和混合輻射場等）；2、粒子的能量（單能輻射場、具有能量分布的輻射場）；3、粒子的運動方向（單向輻射場、多向輻射場）。簡單來說就是位置、時間、方向、類型和能量等五個要素。 第17頁，共87頁，2022年，5月20日，11點21分，星期三輻射場的描述 電離輻射居留的空間稱為電離輻射場。常用以下量來描述：粒子數:發射，轉移或接收的粒子數目。 粒子數的單位是 1。輻射能:發射，轉移或接收粒子的能量（不包括靜止能）。輻射能的單位是 J粒子數密度:單位體積中的粒子數目，是表征輻射場疏密程度的物理量 n=dN/dV 單位是m-3輻射場中每一個粒子都具有一定的能量，將所有粒子能量（不包

8、括靜止能量）求和，即得輻射能第18頁，共87頁，2022年，5月20日，11點21分，星期三二、 粒子注量（率）和能量注量（率）粒子注量：T時間內，進入以 r 點為球心的單位截面積小球的粒子數，m-2粒子注量率：能量注量：T時間內，進入以 r 點為球心的單位截面積小球的輻射能，J m-2能量注量率：第19頁，共87頁，2022年，5月20日，11點21分，星期三1.截面da必須垂直每個入射方向，定義中采用小球體，使得來自各個入射方向的粒子都滿足這個要求。 2.粒子注量的單位：m-2粒子注量說明粒子注量 是dN除以da所得的商(dN/da) = dN/da 其中 dN是入射到截面為da的球體內的

9、粒子數。這里所謂的“入射到”或稱進入，強調只穿過一次，并只考慮進入，不考慮流出。第20頁，共87頁，2022年，5月20日，11點21分，星期三三、粒子輻射度和能量輻射度粒子輻射度 ：單位: m-2 s-1 sr -1 能量輻射度 ：單位：J m-2 s-1 sr -1 第21頁，共87頁，2022年，5月20日，11點21分，星期三四、完整描述輻射場的基本量度意指t 時刻單位時間內，沿某方向單位立體角入射到輻射場 r 點的，單位能量間隔內能量為 E的粒子數或輻射能。由于粒子類型是不連續的，結合前述，得到輻射場中第i種粒子的粒子輻射度按其能量的微分分布為 ，這一指標完整的考慮了五要素，成為描述

10、輻射場性質的基本量度。第22頁，共87頁，2022年，5月20日，11點21分，星期三小結描述輻射場性質的概念總結如下： 第23頁，共87頁，2022年，5月20日，11點21分，星期三3.2 基本劑量學量3.2.1 相互作用系數： 一、阻止本領 二、衰減系數、能量轉移系數和能量吸收系數第24頁，共87頁，2022年，5月20日，11點21分，星期三2、帶電粒子與物質相互作用（1）電子與原子的彈性碰撞（2）電子與原子的非彈性碰撞第25頁，共87頁，2022年，5月20日，11點21分，星期三一、阻止本領帶電粒子與物質相互作用的類型主要有電離、激發和軔致輻射。前者意味著帶電粒子能量的直接沉積；后

11、者意味著帶電粒子能量轉化為具有連續能譜的X射線。碰撞阻止本領 ：Scol=（dE/dl）col （電離、激發）輻射阻止本領 ：Srad=（dE/dl）rad （軔致輻射）單位：均為Jm-1 第26頁，共87頁，2022年，5月20日，11點21分，星期三質量阻止本領 ：Scol/=（dE/dl）colSrad/=（dE/dl）raddl稱為質量厚度，表示在物質中穿行單位長度時遭遇到的質量，kgm2。碰撞過程和輻射過程共同損失的總能量為：S= Scol+SradS稱為總阻止本領，單位Jm-1 ，相應的有總質量阻止本領，單位kgm2。 第27頁，共87頁，2022年，5月20日，11點21分，星期

12、三光子與物質相互作用光子穿過物質:可與原子的核外電子相互作用: 主要是光電效應、康普頓效應和電子對產生效應。當其能量超過核反應閾能時，還發生光核反應。對輻射劑量學而言，重要的作用類型是光電效應、康普頓效應和電子對產生效應。另外，從輻射防護（例如高能X射線治療中的防護）角度，光核反應產生的中子也已引起人們的注意。第28頁，共87頁，2022年，5月20日，11點21分，星期三（1）光電效應（photoelectric effect）光子與原子內層電子發生作用，把其能量交給電子，使其克服束縛能而離開原子，光子自身消失，這一過程稱作光電效應。光電效應的主要特征如下： 被擊出電子的動能EhV EB，

13、hv為 射光子能量，EB為電子束縛能（原子的反沖能0）；hvEB 時，發生相互作用的概率（截面）為零；hv =EB 時，作用概率最大，呈現出峰值吸收；hV EB時，作用概率減小。 光電效應總伴有特征X射線（或俄歇電子）對給定的光子能量，相互作用概率（截面）正比于Z4，Z為原子序數；對給定的Z，作用概率反比于E3，E為光子能量。關于光電子的角分布，理論計算表明，對低能光子（20-30keV） 靠近垂直于光子束入射方向占優勢，隨著能量增加，分布趨向于光子束入射方向。第29頁，共87頁，2022年，5月20日，11點21分，星期三(2)康普頓效應（compton scattering / effec

14、t）康普頓效應可以認為是光子與自由電子（外層電子的 EB 遠小于光子能量）發生散射，光子的部分能量轉移給電子（康普頓電子），而散射光子改變其能量和方向。第30頁，共87頁，2022年，5月20日，11點21分，星期三 康普頓效應的主要特性如下： 當散射光子的散射角為180時，反散射光子能量最小，康普頓電子能量最大。 康普頓電子的發射角在0-90之間變化，在康普頓電子的發射角為0時，康普頓電子能量最大（此時散射角為180），在康普頓電子的發射角為90時，康普頓電子能量最小 （此時散射角為0） 當光子能量EB 時，康普頓效應占優勢，光子與原子的相互作用概率（截面）正比 Z。在低能區概率變化很小，在

15、較高能量近似地反比于光子的能量。 理論計算表明，在l00keV 以下，入射光子的大部分能量（80以上）轉移給散射光子（也就是說只有大約15轉移給康普頓電子）。因此在診斷X射線范圍內，屏蔽散射光子是很重要的。第31頁，共87頁，2022年，5月20日，11點21分，星期三（3） 電子對產生（electrons pair production）當光子能量大于正、負電子二者靜止質量之和時（即2m0C21.022MeV）時，在原子核庫侖場的作用下，發生電子對產生效應。在此過程中，光子被完全吸收，產生正、負電子對。它們的動能之和等于光子能量與 1.022MeV之差。電子對產生效應的主要特性如下，第32頁

16、，共87頁，2022年，5月20日，11點21分，星期三 量子力學計算表明，電子對產生效應僅發生在原子核附近，不是在核內。 正電子發射的角度不能唯一確定負電子的發射角度（不像康普頓效應中，散射光子和康普頓電子二者發射角是相關的 電子對產生過程中，正電子在其射程末端（靜止時）遇到介質中的一個處在靜止狀態的負電子時，發生湮沒輻射，發射兩個光子。 對給定光子能量，電于對產生的概率（截面）正比Z 2；對給定的Z，正比于光子的能量。第33頁，共87頁，2022年，5月20日，11點21分，星期三光核反應光子與原子核作用引起核反應稱光核反應。常見的反應類型為（ ，n） 和（，P），其中n和P分別為中子和質

17、子。光核反應是閾反應，閾值大致在10MeV。由于光核反應的概率（截面）很小，在劑量學中往往忽略其貢獻。但在機房防護設計時，如果加速器X射線的能量大于l0MeV，則需要考虜（，n）反應中產生的中子的防護。這是因為一方面中子比光子更容易從迷道中逸出，另一方面，反應產物核素具有短壽命的放射性衰變。第34頁，共87頁，2022年，5月20日，11點21分，星期三二、衰減系數、能量轉移系數和能量吸收系數光電效應康普頓效應電子對生成第35頁，共87頁，2022年，5月20日，11點21分，星期三衰減系數若忽略空氣對射線的散射和吸收，則穿過厚度為d的物質層后，窄束X 、 射線的衰減，符合簡單的指數衰減規律：

18、式中，是入射X 、 射線光子的線衰減系數，單位：m-1，表示：X 、 射線在物質中穿行單位長度路程時，其光子注量減少的份額 ：第36頁，共87頁，2022年，5月20日，11點21分，星期三線衰減系數與光子的原子截面有以下關系：括號內三項分別為光電效應、康普頓散射和電子對產生的原子截面， 是單位體積中物質的原子數；為阿伏伽德羅常數，為摩爾質量。 質量衰減系數： 單位：m2/kg 表示：X 、 射線在物質中貫穿單位質量厚度物質時，其光子注量減少的份額 。第37頁，共87頁，2022年，5月20日，11點21分，星期三能量轉移系數線能量轉移系數（ m-1 ） ：質量能量轉移系數（m2/kg）：表示

19、：X 、 射線在物質中穿行單位路程或質量厚度時，光子能量向次級電子轉移的份額 。 線能量轉移系數 ，與光子的原子截面有如下關系： 第38頁，共87頁，2022年，5月20日，11點21分，星期三能量吸收系數能量吸收系數（ m-1 ） ：質量能量吸收系數（m2/kg）：其中，g為次級電子慢化過程中，其能量輻射損失的份額。線能量吸收系數en 、質量能量吸收系數en/的劑量學含意是：X 、 射線在物質中穿行單位路程時，光子能量向次級電子轉移，且通過次級電子的電離、激發過程被物質吸收的份額 。 第39頁，共87頁，2022年，5月20日，11點21分，星期三/tr/en/區別和聯系/：反映入射的射線與

20、物質相互作用的總幾率。tr/：這些過程中光子能量轉移給次級帶電粒子的那部分分額的總和。en/：表示扣除軔致輻射后，入射光子能量真正被物質吸收的那部分份額的總和。三個系數分別量度有多大比例光子參與了相互作用，能量有多大比例轉移給次級帶電粒子，又有多大比例真正被物質吸收了。第40頁，共87頁，2022年，5月20日，11點21分，星期三3.2.2 基本劑量學量一、吸收劑量 二、比釋動能三、輻射平衡 第41頁，共87頁，2022年，5月20日，11點21分，星期三一、吸收劑量和吸收劑量率1、吸收劑量（absorbed dose）D 的定義： 是T時間內，電離輻射授予r點處質量為的物質的平均輻射能量。

21、 吸收劑量，與受照物質的形狀 、大小以及關注的位置密切相關 。SI單位：Jkg-1 專名戈瑞（Gy）過去常用單位：拉德（rad） 1 Gy =100 rad2、吸收劑量率（absorbed dose rate）D（t）dD/dt 單位： Gy/s 或rad/s第42頁，共87頁，2022年，5月20日，11點21分，星期三二、比釋動能 定義：dEtr（T，r）是T時間內，輻射場r點處，不帶電粒子在質量為的物質中，因相互作用過程釋出的所有帶電粒子初始動能的總和。簡言之，比釋動能就是不帶電粒子在單位質量物質中，向次級帶電粒子轉移的能量。 SI單位：Jkg-1 專名 戈瑞 gray 符號 Gy過去沿

22、用的專用單位：拉德（rad）或（rd） 1rad = 10-2 Gy .第43頁，共87頁，2022年，5月20日，11點21分，星期三出于實際需要，依次級電子的能量歸宿，光子的比釋動能K(T,r)分為兩個組分：碰撞比釋動能Kc（T,）和 輻射比釋動能K（T,）：若次級電子能量輻射損失的平均份額為 ，則：光子的碰撞比釋動能 是單位質量物質中，光子釋出的所有次級電子的初始動能，而后以電離、激發方式損失的能量總和。必須注意的是，按定義，比釋動能 、碰撞比釋動能 、乃至輻射比釋動能，只用于不帶電的電離輻射（中子和光子）。第44頁，共87頁，2022年，5月20日，11點21分，星期三三、輻射平衡定義

23、：若由每一種給定能量、特定類型的電離粒子從輻射場某點一個無限小體積內帶走輻射能的期望值（ ），與相同能量、同類粒子帶進該體積的輻射能的期望值（ ）正好相等，則稱：輻射場這一點存在了“輻射平衡”（RE）。簡言之，輻射平衡下，進入輻射場某點一個無限小體積的輻射能，正好補償離開該體積的輻射能 ： 第45頁，共87頁，2022年，5月20日，11點21分，星期三1、“完全輻射平衡” 所謂“完全輻射平衡”，就是：每一種輻射成分，帶進輻射場某點一個無限小體積的輻射能，能夠充分補償同類輻射成分從該體積帶走的輻射能；于是，所關心的體積內，便同時存在各類輻射成分的平衡。內照射情況下，如果器官 、組織內均勻分布了

24、 、 放射性核素，那么，相關器官、組織內，將會有相當好的完全輻射平衡情況；除非所關心的位置，離開器官、組織邊界太近，距離小于 、粒子的最大射程。第46頁，共87頁，2022年，5月20日，11點21分，星期三2、帶電粒子平衡CPE（charged particle equilibrium） 帶電粒子平衡示意圖pBAdv 均勻場 均勻介質 第47頁，共87頁，2022年，5月20日，11點21分，星期三CPE條件下，關注的體積內，物質吸收劑量D(T,r)，與相應的碰撞比釋動能Kc(T,r)，數值相等。r點處的吸收劑量值，可按下列方式取得：或者K(T,r)是總的比釋動能；(T,r)是入射不帶電粒子

25、的能量注量； 則是物質對不帶電粒子質量能量吸收系數的平均值。 第48頁，共87頁，2022年，5月20日，11點21分，星期三照射量和照射量率（1）、照射量定義：XdQ/dmdQ的值是光子在質量dm的空氣中釋放的全部電子完全被空氣阻止時，在空氣中所產生的一種符號的離子總電荷的絕對值。（并不包括dm體積內由于軔致輻射而引起的電離電荷）PX或rdm 圖2 X或在空氣中的電離過程。o.第49頁，共87頁，2022年，5月20日，11點21分，星期三（2）、定義說明：1 ，2，3（3）、 SI單位：ckg-1 無專名 照射量曾用單位：倫琴， 符號R 1R =2.5810- 4 ckg-1 （4）、照射

26、量率定義：單位時間內的照射量增量。 Xdx/dt單位SI制， ckg-1 s-1 曾用過的單位RS-1第50頁，共87頁，2022年，5月20日，11點21分，星期三D、K和X三者之向的關系1、吸收劑量與比釋動能的關系： CPE條件下： D=Kc2.吸收劑量和比釋動能隨物質深度的變化D或KDKAB第51頁，共87頁，2022年，5月20日，11點21分，星期三3、吸收劑量D與照射量X的關系： D= （W/e）a X = f X 在空氣中： D（Gy） = 8.7310- 3 X（R）4照射量X與空氣碰撞比釋動能kca的關系： X = K ca （W/e）a5.照射量x與能量注量的關系： X =

27、 （en/）（e / W） 6.電離室的能量晌應： S（E）=（en/）m / （en/）a E第52頁，共87頁，2022年，5月20日，11點21分，星期三3.3 放射防護量和監測實用量3.3.1 放射防護量：一、基本放射防護量二、 集體量和人均量第53頁，共87頁，2022年，5月20日，11點21分，星期三一、基本放射防護量1、器官劑量 ，DT 一個器官、組織T范圍內的平均吸收劑量 ，定義為：其中，V是相關器官、組織范圍的體積；D(X,Y,Z)是該范圍內質量密度為(X,Y,Z)的(X,Y,Z)點處的吸收劑量值。實際工作中，平均吸收劑量，常見寫作DT ，單位：Gy。 第54頁，共87頁，

28、2022年，5月20日，11點21分，星期三 2、當量劑量，HT器官、組織T的當量劑量（equivalent dose） HT是，以各自輻射權重因子wR修正后，相關輻射對特定器官、組織T的劑量總和，亦即 ：其中，DT,R是器官、組織T或其特定靶區范圍內，由輻射R產生的平均吸收劑量；wR是，與入射到人體或滯留于人體的放射性核素發出的第R種輻射相應的，輻射權重因子，其實，是：依據第R種輻射的生物學效能，對器官、組織的平均劑量DT,R施加修正的一個因子。第55頁，共87頁，2022年，5月20日，11點21分，星期三表3.1 ICRP最新的輻射權重因子數值輻射類型wR光子1電子，子1質子，帶電的介子

29、2粒子 、裂變碎片、重原子核 20中子En 1 MeV2.5+18.2exp- ln(En) 2 /6 1 MeV En 50 MeV5.0+17.0exp- ln(2En) 2 /6 En 50 MeV2.5+3.25exp- ln(0.04En) 2 /6 第56頁，共87頁，2022年，5月20日，11點21分，星期三例如 ：肺受 射線照射的吸收劑量為 ： D肺，=1mGy=1mJ/kg，以 射線輻射權重因子修正后的肺劑量為 ： H肺=w D肺，=201mJ/kg=20mJ/kg原來，肺的 射線劑量1mJ/kg，經輻射權重因子修正后變成了20mJ/kg，也就是，以輻射權重因子w 計權修正

30、后，已不再是射線的吸收劑量，其含意是：為與1mJ/kg射線吸收劑量，對肺組織造成的影響程度大致相仿，X、 射線的吸收劑量，需要20mGy 。正是這個緣故，為與吸收劑量相區別，特別，對當量劑量HT的SI導出單位“J/kg” ，賦于另一個專門名稱：希沃特（sievert）,國際代號：Sv（希） 。 第57頁，共87頁，2022年，5月20日，11點21分，星期三當量劑量HT的實質就是：為與特定輻射對器官T造成的輻射影響程度相仿，低LET輻射需要的吸收劑量。放射防護評價中，當量劑量HT的意義在于：對于特定器官 T ，無論對它造成照射的是何種輻射,只要當量劑量HT值相同，該器官蒙受隨機性效應的影響程度

31、大致相仿。 第58頁，共87頁，2022年，5月20日，11點21分，星期三3、有效劑量 ，E有效劑量E是，以各自組織權重因子（tissue weighting factor）wT計權修正后，人體相關器官、組織當量劑量的總和，亦即 ： wT是，與器官、組織 T 相應的組織權重因子；它是依器官、組織隨機性效應的輻射敏感性，對器官當量劑量施加修正的一個因子。 wT的實質是：全身各器官均勻受到相同當量劑量照射時，個人蒙受的隨機性健康危害中，T 器官所占的份額。第59頁，共87頁，2022年，5月20日，11點21分，星期三表3.2 ICRP 最新的組織權重因子值器官、組織涉及的器官組織數目wT合計肺

32、、胃、結腸、紅骨髓、乳腺、其余組織60.120.72性腺 ( 卵巢 、睪丸 )20.080.08食道、膀胱、肝、甲狀腺40.040.16骨表面、皮膚、腦、唾液腺40.010.04全身161.00第60頁，共87頁，2022年，5月20日，11點21分，星期三放射防護評價中，有效劑量E的意義在于：放射防護關注的低劑量率、小劑量范圍內，無論哪種照射情況（外照射、內照射、全身照射抑或局部照射），只要有效劑量值相等，人體蒙受的隨機性健康危害，程度大致相仿。包括有效劑量在內，放射防護量，都無法直接測量，只能根據外照射的輻射場量、內照射的放射性核素攝入量進行計算，或者通過其它可以測量的那些量來加以估計。

33、第61頁，共87頁，2022年，5月20日，11點21分，星期三為規范有效劑量計算，ICRP規定了劑量計算的參考人數學模型，提出了具體計算有效劑量的程序和公式。有效劑量，主要，也是最基本的用途是，論證照射情況是否遵循放射防護標準。輻射事故情況下，如果出現組織反應，絕不能依據有效劑量，評估效應程度、計劃必要行動。此時，必須估計：組織反應所在的那些器官、組織的吸收劑量；如果該吸收劑量是由高LET輻射引起的，則要用與組織反應對應的相對生物效應（RBE）對劑量計權，即計算：RBED 。這里，RBE不僅依賴輻射的類型和能量，而且與照射當時劑量的分布有關。 第62頁，共87頁，2022年，5月20日，11

34、點21分，星期三4、待積量器官、組織的待積當量劑量 是，單次攝入放射性核素后， 時間內,器官、組織 當量劑量的累計值 ：其中， 是，t0時刻攝入放射性核素，在此后的t時刻，對器官、組織T所致的當量劑量率；劑量的累計時間取: 成人50 年 、兒童 70 年。第63頁，共87頁，2022年，5月20日，11點21分，星期三待積有效劑量E()是，經組織權重因子wT計權修正后，受照人體相關器官、組織的待積當量劑量值的總和 : 內照射情況下，人體蒙受的隨機性健康危害的程度，與待積有效劑量成正比。待積量的單位，依然是Sv。第64頁，共87頁，2022年，5月20日，11點21分，星期三二、集體量和人均量

35、輻射實踐系指，使人類受照水平、受照可能性或受照人數額外增加的社會活動；例如：核武器制造、原子能發電、放射性同位素的生產和應用，等等。放射防護的任務，不僅在于保護個人，還要減少、優化輻射實踐涉及的職業人員、公眾成員受到的照射；力求從社會、經濟角度言，使：放射防護的收益，與為之付出的代價恰如其分，正好相抵，成為最佳組合，即所謂：“防護的最優化”。為評估特定輻射實踐對受照群體造成的影響，便于放射防護的代價-利益分析，作為放射防護最優化的工具，放射防護領域引用了“集體量”。輻射實踐防護最優化集體量第65頁，共87頁，2022年，5月20日，11點21分，星期三對于同一輻射實踐，由于所處地理位置不同、生

36、活習慣差異，受照群體中，不同個體未必都會受到相同水平的照射。例如，特定t時間內，受照群體中，有效劑量介于E至E+dE的個體人數是dN/dE，則相關時間內群體的集體有效劑量SE(E1，E2，t)定義為：其中，E1，E2是集體劑量累加的劑量范圍。需注意，計算中，劑量累加的下限E1，不得低于10Sv/a。 第66頁，共87頁，2022年，5月20日，11點21分，星期三 t時間內，有效劑量處于劑量段的人數為：不難看出，集體劑量，其實是，受照群體中，以人數計權后，個體劑量的總和。集體劑量的單位是：manSv（人希）。應該強調，給出集體劑量數值時，必須同時說明：相關的輻射實踐 、涉及的時間范圍t和該時間

37、范圍內群體的人數N。 第67頁，共87頁，2022年，5月20日，11點21分，星期三因為小人群大劑量 、大人群小劑量，可能對應相同的集體劑量值，所以，為有效識別、保護受到高水平照射的亞群，給出集體量的同時，還宜給出：各個劑量、時間、年齡、地域段甚至每個性別的人均劑量。例如，t時間內，有效劑量處于E1E2劑量段的人均有效劑量 為 ： 第68頁，共87頁，2022年，5月20日，11點21分，星期三3.3.2 外照射監測實用量:一、基本概念二、實用量第69頁，共87頁，2022年，5月20日，11點21分，星期三一、基本概念1、輻射測量設備的響應：輻射測量設備的響應是指，設備對“待測量”的 讀數

38、，與“待測量”真值的比值。輻射測量設備的能量響應則是，其響應隨入射輻射能量變化的趨勢。如果該變化是常量，則稱設備的能量響應是均勻的，否則是非均勻的。 能量響應的均勻性是輻射測量設備性能優劣程度的重要標志。 第70頁，共87頁，2022年，5月20日，11點21分，星期三輻射監測儀的方向響應是指輻射測量設備響應隨輻射入射方向變化的趨勢。如果該變化是常量，則稱設備的方向響應是各向同性的，否則是各向異性的。 若隨輻射入射方向變化，監測儀的方向響應與軟組織吸收劑量具有雷同的變化趨勢，則稱設備的方向響應與軟組織劑量是等方向的。對設備方向響應的要求，將隨“待測量” 種類的變更而改變。 第71頁，共87頁，

39、2022年，5月20日，11點21分，星期三特定照射條件下，照射的控制，常有一個主的要制約因素，例如：人體受到能量低于20 keV 光子的全身照射時，只要皮膚當量劑量低于劑量限值，則有效劑量也將遵從相應的限值。若特定照射條件下，皮膚 、眼晶體當量劑量占相應限值的份額為 f 皮膚 或 眼晶體 ，有效劑占有效劑量限值的份額為 f 有效 。則當 f皮膚 或 眼晶體 f有效 時, 稱入射輻射為：“弱貫穿輻射”；當 f皮膚 或 眼晶體 f有效 時，稱入射輻射為：“強貫穿輻射”。2、強貫穿輻射和弱貫穿輻射第72頁，共87頁，2022年，5月20日，11點21分，星期三強 、弱貫穿輻射的界定，不是絕對的，會

40、因照射條件的變化而改變。能量低于20 keV 的光子、能量低于 2 MeV 的電子或 輻射，通常便視為: 弱貫穿輻射；中子，則總視為: 強貫穿輻射。第73頁，共87頁，2022年，5月20日，11點21分，星期三3、品質因子和劑量當量輻射的品質因子Q是：依據授予物質能量的帶電粒子的生物學效能 RBE ，對特定位置上軟組織吸收劑量施加修正的一個權重。第74頁，共87頁，2022年，5月20日，11點21分，星期三按ICRP(1990)建議，品質因子Q與帶電粒子在水中的傳能線密度 L( keV / m )，有下列數值依賴關系：Q(L)=1(當L10)0.32L-2.2(當10L 100)300L-

41、0.5(當L 100)第75頁，共87頁，2022年，5月20日，11點21分，星期三組織中所關注一點 r 處的 劑量當量H(r)是同一點處軟組織吸收劑量D(r)與該點處輻射品質因子的Q(r)乘積: 即：劑量當量H(r)是: 經同一點處輻射品質因子Q(r)計權修正后，受照軟組織的吸收劑量。劑量當量的SI單位是：J/kg，專門名稱亦為：Sv。注意：常規的放射防護場合，切不用于已造成大劑量急性照射的事故情況。第76頁，共87頁，2022年，5月20日，11點21分，星期三4、擴展場和齊向擴展場擴展場和齊向擴展場是，為定義場所輻射監測的實用量，而引入的兩個虛擬輻射場。若某一空間體積V內，每一點上的粒

42、子注量的譜、角分布,與所關注的輻射場r點處的粒子注量的譜、角分布均相同,即：,E (體積V中的每一點)= ,E（r）， 則稱空間體積 內存在的輻射場為與上述 點相應 的 擴展場。若與r點相應的擴展場內，粒子都是朝一個方向運動的，則稱空間體積V內存在的輻射場為與r點相應的齊向擴展場。 第77頁，共87頁，2022年，5月20日，11點21分，星期三5、體模與ICRU球體模是模擬人體對入射輻射散射、吸收特性的一類物體 。ICRU球是：由軟組織等效物質構成的直徑為30 cm 的一個球體，系模擬人體軀干的一種體模。因為它是由國際輻射單位與測量委員會最先提出的，故放射防護領域稱之為“ICRU球”。ICRU球軟組織等效物質的元素質量百分比分別是：氫10.1 、碳11.1 、氮2.6 、氧76.2 。第78頁，共87頁，2022年，5月20日，11點21分，星期三第79頁，共87頁