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第七章 电离辐射吸收剂量的测量

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电离室测量吸收剂量原理
（二）电离室的饱和特性
电离辐射在空气中产生的正负离子，在没有外加电场 的作用或电场强度不够大时，会因为热运动由密度大处向密度 小处扩散，导致宏观的带电粒子流动，称为离子、电子的扩散 运动。
同时，正离子与负离子在到达收集极前可能相遇复 合成中性的原子或分子，这种复合会损失一部分由电离辐射产 生的离子对数，从而影响电离效应与电离室输出信号之间的对 应关系。
自由空气电离室一般为国家一级或 二级剂量标准实验室所配置，作为 标准，在现场使用的电离室型剂量 仪进行校准，并不适合于在现场如 医院使用。
电离室测量吸收剂量原理
（二）指形电离室
指形电离室是根据自由空 气电离室原理，为便于常 规使用而设计的。图a表示 的电离室设想有圆形空气 外壳，中心为充有空气的 气腔。假定空气外壳的半 径等于电离辐射在空气中 产生的次级电子的最大射 程，满足进去气腔中电子 数与离开的相等，电子平 衡存在。此条件下的电离 室可认为与自由空气电离 室具有等同功能。
电离室测量吸收剂量原理
（三）电离室的杆效应
电离室的灵敏度，也会受到电离室金属杆和电缆在电 离辐射场中的被照范围的影响。因为电离室的金属杆和绝缘体 及电缆，在电离辐射场中会产生微弱的电离，叠加在电离室的 信号电流中，形成电离室杆的泄漏，这叫做杆效应。
实验表明，对于X(γ)射线，杆效应表现有明显的能量 依赖性，能量越大，杆效应越明显。而对于电子束，表现不甚 明确。另一特点是，当电离室受照范围较小时，杆效应变化较 大。当受照长度超过10cm时，基本不再变化。
电离室测量吸收剂量原理
一、电离室的工作机制
电离室测量吸收剂量的基本过程是：通过测量电离辐 射在与物质相互作用过程中产生的次级粒子的电离电荷量，由计 算得出吸收剂量。
电离室测量吸收剂量原理

电离室测量吸收剂量原理

在电场作用下，电子和离子对被收集并形成电离电流，该电流与进入电离室的辐射 剂量成正比。
测量步骤
01
02
03
校准
在已知剂量率下对电离室 进行校准，确定其响应与 剂量率之间的关系。
测量
将电离室放置在待测位置， 记录其输出的电离电流。
计算
根据电离电流和校准数据， 计算出待测位置的吸收剂 量。
测量误差来源
吸收剂量和电离室的关系
吸收剂量
吸收剂量是描述电离辐射能量在物质中沉积的量，通常以戈瑞（Gy）为单位。
电离室与吸收剂量的关系
电离室通过测量电离辐射在其中的电离效应，可以间接测量吸收剂量。电离室内部充有惰性气体，当电离辐射进 入电离室时，会在气体中产生电子和离子对，这些电子和离子在电场作用下产生电流，通过测量这个电流即可推 算出吸收剂量。
提高测量精度和稳定性
优化电离室结构设计
通过改进电离室内部结构，减少测量过程中的误差，提高测量精 度。
引入先进技术
运用新型材料、传感器和信号处理技术，提高电离室的响应速度和 稳定性。
建立标准与校准
制定更严格的电离室标准，建立完善的校准体系，确保测量结果的 准确性和可靠性。
开发新型电 用的剂量，确保治疗剂量准确可靠， 避免对正常组织造成不必要的损伤。
电离室可用于测量放射治疗计划中剂 量分布情况，评估治疗效果和优化治 疗方案。
剂量验证与校准
电离室可用于测量放射治疗设备的输 出剂量，进行剂量验证和校准，确保 设备性能稳定可靠。
在放射诊断中的应用
放射成像质量评估
环境监测
扩大电离室在核设施周围环境监测、核应急响应等领域的应用。
核医学成像
开发适用于核医学成像的电离室，提高图像质量和诊断准确性。
电离辐射剂量学

电离辐射剂量学

物理学与工程学
结合物理学、化学、材料科学等学科，研究新型电离辐射剂量测量技术的物理机制和工程实现，提高测量技术的可靠 性和实用性。
环境科学
将电离辐射剂量学与环境科学相结合，研究环境中天然辐射和人工辐射的来源、分布和影响，为环境保 护和公共安全提供科学依据。
电离辐射剂量学在医学、工业和安全领域的应用前景
特性
电离辐射具有穿透性、能量沉积性和电离作用等特性，使其在医学、工 业、科研等领域具有广泛的应用。
电离辐射剂量学基本概念
吸收剂量 表示单位质量物质所吸收的电离 辐射能量，单位为焦耳每千克 （J/kg）。
剂量学参数 描述电离辐射剂量学特性的参数， 包括吸收剂量、照射量、剂量当 量等。
照射量 表示电离辐射在空气中产生的一 次电离的平均电荷量，单位为库 仑每千克（C/kg）。
总结词
热释光是一种通过测量热释发光信号来推算辐射剂量的方法，利用的是某些物质在受辐射照射后能够存储能量并 在加热时以光的形式释放出来。
详细描述
热释光剂量计通常由涂有发光材料的玻璃或塑料制成。当受到电离辐射照射时，发光材料会吸收能量并存储起来。 测量时通过加热使存储的能量以光的形式释放出来，通过光电倍增管转换为电信号并进行计数，从而推算出吸收 的剂量。
研究目的和意义
目的
探究电离辐射剂量与生物效应之 间的关系，为辐射防护和放射医 学提供科学依据。
意义
保护人类免受辐射危害，促进核 能技术的安全应用，推动相关领 域的发展。
02 电离辐射剂量学基础
电离辐射概述
01
电离辐射
是一种能够使物质原子或分子的电子被剥离，导致物质电离的辐射。
02 03
分类
根据来源，电离辐射可以分为天然辐射和人工辐射两类。天然辐射主要 来自地球上的放射性物质和宇宙射线，而人工辐射则主要来自核设施、 医疗设备等人为活动。
肿瘤放射物理学-第七章 电离辐射吸收剂量的测量

肿瘤放射物理学-第七章 电离辐射吸收剂量的测量


05:50
4
电离室的灵敏体积是指通 过收集极边缘的电力线所 包围的两个电极间的区域。 在灵敏体积外的电极称为 保护环，其作用时使灵敏 体积边缘外的电场保持均 匀，并同时使绝缘子的漏 电流不经过测量回路，减 少对信号的影响。
05:50
5
在实际应用中，电离室的输出信号电流在10-10A量级，为弱 电流，必须经过弱电流放大器（静电计）对其进行放大，此 类静电计通常称为剂量测量仪。如下图所示，静电计实际上 就是一个负反馈运算放大器。以三种方式测量电离室的输出 信号：
05:50
23
(一)中低能X(γ)射线吸收剂量的测量
根据照射量的定义，如果用于测量的指形电离室符合条 件①室壁由空气等效材料制成；②室壁厚度(或加平衡帽后) 可达到电子平衡；③气腔体积可精确测定，则可以用来直接 测量照射量，再转换为吸收剂量。
(3-18)
05:50
24
对中低能X(γ)射线来说，电子平衡能够建立，介质中的 吸收剂量可用相同位置处的照射量进行转换。
它影响射野输出因子的测量精度。
05:50
17
(四)电离室的复合效应： 电离室即使工作在饱和区，也存在正、负离子复合效应的 影响。 复合效应的校正，通常采用称为“双电压”的实验方法。 具体做法:对相同的辐射场，电离室分别加两种不同的工作 电压V1和V2，其中V1为常规工作电压，并且V1和V2的比 值要大于或等于3，得到不同工作电压时的收集电荷数Q1 和Q2，然后利用以下公式计算复合校正因子： Ps=a0+a1(Q1/Q2)+a2(Q1/Q2)2 式子中，ai为实验拟合系数。不同类型的电离辐射的a1值 分别列于书上Page50的表3-2，3-3
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第七章放射线的测量

第七章放射线的测量


光子能量 水 骨骼 肌肉 光子能量 水 骨骼 肌肉
0.010MeV 0.020MeV 0.030MeV 0.040MeV 0.050MeV 0.060MeV 0.080MeV 0.100MeV 0.200MeV 0.300MeV 0.400MeV
35.35 34.15 33.68 34.03 34.57 35.08 36.12 36.74 37.71 37.44 37.44

Dkq e X (Gy)
ω为电离一对离子所需平均电离能= 33.73 eV
Dkq 33.73 X (Gy)
• 经试验得知，在满足电子平衡的前提下，1库仑/千克 的照射量，能使每千克标准空气吸收射线的能量为 33.73戈瑞。
2、在任意介质中的吸收剂量
在实际工作中，常常需要知道生物组织中物质的吸收剂 量，直接测量组织的吸收剂量比较困难，需要借助体 模进行测量。通过有无体模对测得射线在空间一点的 吸收剂量进行换算比较，得出任意介质的吸收剂量和 照射量的关系：
由于辐射使温度升高的值T只有10-2 10-3 °C,故测量技术要求很高,只能做标 准仪器校对其它测D的仪器.
二. 吸收剂量的测量 1、基本测量——量热法
介质
D dE dE dT dm dT dm
热电偶 吸收体
量热法(calorimetry) 测量物体温度的变化来确定吸收剂量的方法 是测量介质中的吸收剂量最直接、最基本的方法 基本原理： 当介质受到电离辐射照射后，介质所吸收的辐射能量 除少部分可能引起化学反应外，主要会转换成热能 从而导致该介质温度的升高 温度的变化直接反映了介质吸收辐射能量的程度 由此可确定介质的吸收剂量
热释光材料的剂量响应依赖于许多条件 因此校准要在相同条件 如同一读出器，近似相同的辐射质和剂量水平下进行 经过严格校准和对热释光材料的精心筛选 测量精度可达到95％—97％
放射治疗中常规剂量的测算(之一)——吸收剂量的测量和加速器的刻度

放射治疗中常规剂量的测算(之一)——吸收剂量的测量和加速器的刻度

放射治疗中常规剂量的测算(之一)——吸收剂量的测量和加速器的刻度张绍刚【期刊名称】《医疗装备》【年(卷),期】2009(022)004【摘要】目的:使患者肿瘤获得均匀、准确的照射剂量,重要器官得到保护,正常组织尽可能少的受到照射.方法:①根据IAEA TRS277报告(97年版)<光子与电子束的吸收剂量测量>及国家计量检定规程JJG589-2001<外照射辐射治疗源>的有关内容,介绍对加速器、钴-60治疗机产生的医用高能电离辐射,在水模体中吸收剂量的测量和对加速器的剂量刻度.②通过医生确定的给予肿瘤照射的组织剂量,计算出在特定条件下,对应于加速器上的剂量仪应给出的处方剂量.③本文较为详细的介绍了剂量测算中有关治疗水平剂量计与安装在加速器机头里的监督剂量仪以及射野特性、射束质、输出剂量的质保措施.结果:对此,全文除文字上的论述外,在各有关章节上笔者都较为详实的列举了一些实例进行计算,给出了定量的结果.结论:严格、准确的吸收剂量测量(包括加速器的剂量刻度)和处方剂量的计算以及加对速器的质量控制与保证是治愈肿瘤的最基本的保证.【总页数】10页(P1-10)【作者】张绍刚【作者单位】北京医院,北京,100730【正文语种】中文【中图分类】TH774【相关文献】1.放射治疗中常规剂量的测算(之二)——临床处方剂量的计算 [J], 张绍刚2.放射治疗中常规剂量的测算(之三)——质量控制与质量保证 [J], 张绍刚3.医用加速器高能光子束水吸收剂量测量及不确定度分析 [J], 王志鹏; 王坤; 金孙均; 杨小元; 范耀东; 张健4.水量热法加速器光子水吸收剂量绝对测量与国际比对 [J], 王坤;张健;王志鹏;金孙均;杨小元;刘福斌5.使用比释动能校准因子测量直线加速器吸收剂量的方法 [J], 林清森;陈涛;袁清伟;郝连花;张金岭;赵汝彬因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

第七章 电离辐射吸收剂量的测量

第七章 电离辐射吸收剂量的测量


•如上所述，空气气腔中所产生的电离电荷，是由四周室壁 中的次级电子所产生。 •为了使指形电离室与自由空气电离室具有相同的效应，它 的室壁应与空气外壳等效，即在指形电离室壁中产生的次级
电子数和能谱与空气中产生的一样。
南方医科大学医疗仪器研究所
•通常用作室壁材料的石墨，酚醛树脂和塑料，其有效原子
序数略小于空气的有效原子序数，这种室壁材料在空气气腔
南方医科大学医疗仪器研究所
根据以上原理可以制成自由空气电离室
主要由两个相互平行的平
板型电极构成，极间相互 绝缘并分别连接到电源高 压的正负端，电极间充有 空气。构成电离室的一个
极板与电源高压的正端或
负端相连，另一极板与静 电计输入端相连，称为收 集极。 南方医科大学医疗仪器研究所
电离室的灵敏体积是指通
南方医科大学医疗仪器研究所
当电离室工作电压较低时，正负离子的复合与扩散作用显 得较为突出。如下图所示：当入射电离辐射的强度不变时， 电离室的输出信号电流 I 随工作电压 V 变化的关系，称为 “电离室的饱和特性”。图中 OA 段，电离室工作电压逐 渐增高，离子或电子的飘移速度加大，逐渐克服复合与扩 散作用的影响，输出信号电流也逐渐增加。
电离室具有等同功能。 南方医科大学医疗仪器研究所
南方医科大学医疗仪器研究所
(二)指形电离室
如果将图a的空气外壳压缩，
则可形成图 b 所表示的固态的 空气等效外壳。所谓空气等效 就是该种物质的有效原子序数 与空气有效原子序数相等。 由于固体空气等效材料的 密度远大于自由空气的密度，
该种材料中达到电子平衡的厚
(二)指形电离室
指形电离室是根据自由空气电 离室的原理，为便于常规使用而设 计的。图 a 表示的电离室设想有圆 形空气外壳，中心为充有空气的气
肿瘤放射物理学-物理师资料-32 电离室测量吸收剂量的原理

肿瘤放射物理学-物理师资料-32 电离室测量吸收剂量的原理


OA段： 逐渐克服复合与扩散的影 响，电流↑。 AB段： 复合与扩散消除，电流基 本保持恒定。 BC段： 产生碰撞电离，电流↑。
（三）电离室的杆效应
电离室的金属杆和绝缘体及电缆，在辐射场中，会产生微弱 的电离，叠加在电离室的信号电流中，影响电离室的灵敏度，这 一效应称为杆效应。电离室的杆效应一般较小（<1%），但也有 的电离室会高达10％，在实际应用中应尽量避免并给予校正。
（六）温度气压效应
对非密闭电离室，电离室空腔中的空气密度随环境的温度和气压 而变化。 对温度和气压的校正公式为：
K pt
273.2 t 273.2 T
1013 p
此处，t和p分别为测量现场的温度和气压，t的量纲为 0C，p的量纲 为 mbar(毫巴)，T为国家标准实验室校准该电离室时(包括静电计) 的温度，一般都转换为20 0C。
（四）电离室的复合效应
电离室工作在饱和区中也还是存在复合效应，可采取“双电 压法”作校正。电离室分别在两个电压V1和V2下，收集的电荷分 别为Q1和Q2。V1为正常工作电压，V1和V2的比值要大于3。利 用二次多项式计算复合校正因子PS。
Ps a0 a1(Q1 / Q2 ) a2 (Q1 / Q2 )2
上通过，从而产生噪声，即绝缘子的漏电流。
电离室的形状、大小、室壁材料以及所充气体成分、压 强等都要根据入射粒子的性质、测量要求来确定。 例如，
测量α粒子能量时，要求电离室的容积和气压能使α粒 子的能量全部损失在灵敏区内；
测量γ射线强度时，宜采用高原子序数材料．以增加γ 射线的光电截面。
（二）指形电离室（thimble chamber）
二、电离室的工作特性
实际使用时，必须了解电离室本身所具有的特性，注意掌握正 确的使用方法和给予必要的修正。 （一）电离室的方向性
第七章：辐射防护

第七章：辐射防护


皮肤的去污：皮肤不宜过度洗刷，以免破坏 其屏障作用，增加对放射性物质的吸收。 先用温肥皂水清洗轻刷，然后用温净水冲洗， 可除去绝大部分的放射性物质。如果效果尚 不满意，可再用10％乙二胺四乙酸溶液清洗， 或浸于6.5％高锰酸钾溶液内，用软毛刷刷洗， 以后用清水冲洗擦净。
工作场所表面的去污：视表面材料的性质，放 射性物质的理化性质及污染程度，选择不同的 处理方法。 容易去污的表面材料在污染不重时，可用肥皂 或洗涤剂擦洗去污； 较难去污的表面材料在污染严重时可将污染部 分挖去，以适当材料重新填补；若污染物无γ 射线发射，也可在污染部位复盖油漆，也可复 盖塑料板。
3．剂量当量（H）：在吸收剂量相同情况下，照 射条件不同(射线类型，照射时间，局部照射、 全身照射等)，生物效应差异很大。因此引入剂 量当量这一物理量。其目的是加以适当修正因素 对吸收剂量进行加权，以便更好地反映辐射对机 体的危害程度。
剂量当量(H)＝吸收剂量(D)×品质因素(Q)×其他修正 因数(N)
放射性工作应在扑有吸水纸的搪瓷盘中进行， 产生放射性粉尘的工作应在手套箱中进行， 有放射性气体或气溶胶时应该在通风橱中进 行。 严禁戴污染的手套接触一切非污染台面，开 关及门把手等。 实验室中的一切清洁工作都应该湿法进行， 工作中一旦发生污染，应立即去污，同时避 免污染范围扩大。
表面放射性污染的清除 原则： 1）及早清除，以免污染扩散； 2）根据污染的放射性物质的理化性质，选择 适当的去污剂； 3）根据被污染物质表面的性质，选择适当的 去污方法； 4）去污过程中应注意防止污染面积的扩大， 并注意个人的安全防护； 5）去污后应进行放射性监测。
二、防护标准中的剂量限值 我国《放射防护规定》把受照人员分成三组，把受照 器官分为四类。 第一组：放射工作从业人员 第二组：放射性工作场所邻区人员 第三组：普通人群
吸收剂量的测量资料

吸收剂量的测量资料


3.89×10-3 3.34 3.34 ～3.40 3.76～3.89 3.16 3.00～3.21
7.78 7.42 5.69 6.48 6.16 5.42
MIXD
M3
0.99
1.05
3.37
3.51
7.05
7.35
湖 北 省 肿 瘤 医 院放疗科
HBCH RADIOTHERAPY DEPARTMENT
HBCH RADIOTHERAPY DEPARTMENT
Q 1 X V A
式中：Q – 气腔中释放的电离电荷，
ρ - 气腔中的空气密度， V – 气腔体积 A – 传输系数，表示能量通过室壁的份额，其值略小于1。
湖 北 省 肿 瘤 医 院放疗科
HBCH RADIOTHERAPY DEPARTMENT
介质、设备和技术要求
电离室的校准

标准和规范

Cλ和CE方法 IAEA 277号报告及其修定 GB
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吸收剂量测量的原理

HBCH RADIOTHERAPY DEPARTMENT
二者概念完全不同

照射量表达的是电离辐射对空气电离的本领； 吸收剂量表达的是电离辐射在物质中沉积的能量的 多少。
参考源的意义 亦称监督源或检验源，用于对剂量仪的检验和校准。 同位素 锶-90（90Sr），半衰期=28.1年，释放β射线（最高能 量0.54MeV）。


应用
一般以120s为测量基准归一； 测量值应使用10%以上量程
参考源原则上只能在检定周期（一年）内应用
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应用电离室剂量仪的注意事项
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利用电离室进行射线剂量测量的实用指南

利用电离室进行射线剂量测量的实用指南

利用电离室进行射线剂量测量的实用指南介绍：射线剂量测量是放射监测和辐射防护的重要内容之一。

电离室是一种常用的射线剂量测量仪器，具有较高的准确性和可靠性。

本文将为大家介绍如何正确使用电离室进行射线剂量测量。

一、电离室的原理和结构电离室是一种利用气体中的电离现象进行射线剂量测量的仪器。

它通常由一个辐射探头和一个电子学系统组成。

辐射探头是电离室的核心部分，通常由一个电离室腔体和一个集电极构成。

电离室的电子学系统可以测量和记录电离室中产生的电离电流。

二、准备工作在使用电离室进行射线剂量测量之前，需要进行一些准备工作。

首先，需要查看电离室的证书，确保其在校准期内。

其次，检查电离室是否完好无损，电离室腔体是否完整。

还需要检查电离室的电源和电子学系统是否正常工作。

最后，确认所需测量的射线种类和能量范围，以选择合适的电离室。

三、测量步骤1. 您可以将电离室腔体暴露于待测射线源附近，然后等待一段时间，让电离室与射线源达到平衡。

2. 接下来，您需要打开电离室的电源，并将电子学系统调整到合适的工作状态。

根据电子学系统的说明书，设置放大倍数、时间间隔和显示方式等参数。

3. 开始测量前，您需要对电离室进行校零操作。

校零操作是将电离室中的电离电流调整到零的过程，以消除背景噪声。

校零操作通常需要在测量开始前进行，也可以在测量过程中进行校零操作，以消除长时间测量带来的漂移误差。

4. 一切准备就绪后，您可以开始测量了。

将电离室与待测射线源的距离保持一定的稳定，避免位置变化带来的测量误差。

根据电子学系统的要求，选择合适的测量时间间隔，并记录下测量结果。

5. 测量完成后，及时关闭电离室的电源，并将电子学系统调整到关闭状态。

将测量结果记录下来，以备后续分析和评估。

四、注意事项1. 在进行射线剂量测量时，应注意避免身体直接暴露于射线源中，以避免辐射伤害。

2. 在进行室外测量时，应避免太阳直射或雨水侵入电离室腔体，以防止测量结果的误差。

3. 在使用电离室进行测量时，应注意避免电离室与其他电磁辐射源的干扰，以确保测量结果的准确性。

电离辐射吸收剂量的测量

电离辐射吸收剂量的测量————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：第三章 电离辐射吸收剂量的测量X （γ）射线和高能电子束等电离辐射进入人体组织后，通过和人体组织中的原子相互作用，而传递电离辐射的一部分或全部能量。

人体组织吸收电离辐射能量后，会发生系列的物理、化学、生物学变化，最后导致组织的生物学损伤，即生物效应。

生物效应的大小正比于组织中吸收的电离辐射的能量。

因此确切地了解组织中所吸收的电离辐射的能量，对于评估放射治疗的疗效和它的副作用是极其重要的。

单位质量的物质吸收电离辐射的平均能量称为吸收剂量，它的精确确定，是进行放射治疗最基本的物理学要素。

本章将介绍剂量学中所涉及的辐射量及其单位，重点阐述电离室法测量吸收剂量的原理、方法和步骤，并对其它测量方法的原理和应用作相应说明。

第一节 剂量学中的辐射量及其单位本节主要根据国际辐射单位和测量委员（ICRU ）会第33号报告的内容，重点介绍与放射治疗和辐射防护有关的辐射量及其单位。

一、粒子注量粒子注量Ф（particle fluence ）是以入射粒子数目描述辐射场性质的一个量，它等于dN 除以da 所得的商。

即辐射场中以某一点为球心的一个小球，进入该小球的粒子数dN 与其截面da 的比值/dN da Φ=单位m -2。

截面da 必须垂直于每个粒子的入射方向，为使来自各个方向的入射粒子都能满足这个要求，采用小球来定义。

粒子注量率：单位时间内粒子注量的增量。

单位m -2.s -1。

二、能量注量能量注量Ψ（energy fluence ）是以进入辐射场内某点处单位截面积球体的粒子总动能来描述辐射场性质的一个量，它等于dR 除以da 所得的商。

/dR da ψ=单位J.m -2。

能量注量率：单位时间内能量注量的增量。

单位J. m -2.s -1。

粒子注量和能量注量都是描述辐射场性质的物理量，它们之间的关系单能 E ψ=Φ⋅非单能 max0E E EdE ψ=Φ⎰E 为粒子能量，E Φ为同一位置粒子注量的能谱分布。

电离辐射剂量计量


基本量 Da Ka Ka Da DR(0.07),DT
现场 Da
H*(d),H’(d ),Hp(d)
Ka, Dw Da H’(0.07),H p(0.07),DT
H*(d),H’(d),Hp (d)
Ka, Dw Da H’(0.07), DT
治疗级
加工级 环境级
10mGy· h-1~10kGy· h-1
常规检定：在型式试验的基础上，在相对简化的条件下，对仪器或系统相
对较少项目的检定／校准，进行灵敏度验证和归一。
核技术的应用领域和目的不同，大体上分为四级剂量水平，如下表 所示：
电离辐射外照射剂量率分级
类型 级别 环境级 光子 防护级 治疗级 加工级 β和电 子辐 射 防护级 剂量率 10nGy· h-1~10mGy· h-1 10μ Sv· h-1~10Sv· h-1 10mGy· h-1~10kGy· h-1 10Gy· h-1~107Gy· h-1 10μ Gy· h-1~10Gy· h-1 参数 校准量 Da
目前中国计量学十大类
几何量计量 热学计量 力学计量 电磁学计量 电子学计量 时间频率计量 电离辐射计量 光学计量 声学计量 化学计量
电离辐射
（1）电离（ionization）：指从一个原子、分子或其它束缚



态中释放一 个或多个电子的过程。 （2）电离辐射（ionizing radiation）：能够引起电离的粒 子（带电和不带电）的空间分布(不带电粒子也能电离，但 与带电粒子相比、几率小) （3）电离过程：主要是由具有一定动能的带电粒子与原子 中的电子碰撞引起的。一般从一个原子中释放出一个价电子 所需要的能量在4—25ev，当电子、质子等带电粒子的动能 大于该值时，可将其称作电离辐射。 （4）非电离辐射（non--ionizing radiation） 粒子动能小于该值（４－２５ev） 光子：非带电粒子、能量大于１０ev 为电离辐射 能量小于１０ev 为非电离辐射

辐射剂量的测量

剂量仪使用前的准备仪器外观检查,剂量仪的外观检查是正确使用的剂量仪的第一步,其主要内容如下:剂量仪的各个部分及配件是否齐全,如电离室及平衡帽、校准源、使用说明书、校准证书。

必要的信号电缆和电源电缆、前臵放大器等等;旋钮、插头座,尤其是高绝缘插头座是否松动,是否合适。

高绝缘的插头座是否盖好,是否洁净:有无磕、碰、摔坏等硬伤;注意查看仪器的干燥剂是否变色。

,若有变色可参照3—2节的介绍处理;对于能够比较方便打开的仪器可将仪器打开注意查看的部金属件上有无雾珠或锈班等观象。

仔细阅读使用说明书,剂量仪的使用说明书和校准证书都是剂量仪的技术资料,没有它们想要获得正确的测量结果是不可能的。

使用说明书和剂量仪有时也是对应的,而校准证书则不但对应剂量仪的主机,而且与它的某一个电离室都有对应关系不能改变。

剂量仪的使用说明书除了关于仪器的一般描述外还包括以下内容:电离室的说明。

适用的能量范围、探测中心、是否密封;校准源的使用方法及有关数据;仪器调整的有关数据;有关仪器的一些特别注意事项。

这些对于操作者来说都是很重要的资料,而且并不是每台剂量仪都是一样的,一但丢失就引起很多麻烦,因此必须妥善保管。

校准证书校准证书是由计量部门在对剂量仪进行校准后开具的证明文件。

需要特别说明的是计量部门在校准仪器的过程中并不对剂量仪进行任何调整,而是通过校准证书给出一系列校准因子K或N。

因此在使用剂量仪完成一组测量后必须乘上相应的校准因子才能获得正确的照射量值。

有的人总以为计量部门在校准时把剂量仪调好了,拿回去用就行了,这完全是一种错误的做法。

校准证书包括的内容被校准剂量仪的名称、生产厂、型号、产品编号、配用的电离室的类型、灵敏体积、型号、编号;校准时用的射线的特征,射线种类,能量或半值层等的描述;校准因子,对应一定的射线能量,一定的仪表量程一一给出;校准因子适用的参考条件,现在通常规定为温度为20℃,气压为101.32KPa。

校准时电离室在射束中所处的方位,平衡帽的配用等情况的描述;检准时检验源的读数。

辐照量单位与剂量测量

辐照量单位与剂量测量（一）放射性强度与放射性比度1、放射性强度又称放射性活度，是度量放射性强弱的物理量。

曾采用的单位有：（1）居里（Curie简写Ci）若放射性同位素每秒有3.7×1010次核衰变，则它的放射性强度为1居里（Ci）。

（2）贝可勒尔（Becqurel，简称贝可Bq）1贝可表示放射性同位素每秒有一个原子核衰变。

（3）克镭当量放射γ射线的放射性同位素（即γ辐射源）和1克镭（密封在0.5mm厚铂滤片内）在同样条件下所起的电离作用相等时，其放射性强度就称为1克镭当量。

2、放射性比度将一个化合物或元素中的放射性同位素的浓度称为"放射性比度"，也用以表示单位数量的物质的放射性强度。

（二）照射量照射量（Exposure）是用来度量X射线或γ射线在空气中电离能力的物理量。

使用的单位有：（1）伦琴（Roentgen，简写R）（2） SI库仑/千克（C·kg-1）（三）吸收剂量1、吸收剂量单位（1）吸收剂量被照射物质所吸收的射线的能量称为吸收剂量，其单位有：（1）拉德（rad））：每克物质吸收100尔格的能量（2）戈瑞（Gray，简称Gy）：每kg物质吸收1焦耳的能量。

换算关系：1 GY =100 rad1kGY = 0.1 mrad = 1 KW.S/kg（2）剂量率是指单位质量被照射物质在单位时间内所吸收的能量。

（3）剂量当量是用来度量不同类型的辐照所引起的不同的生物学效应，其单位为希（沃特）（Sv）。

（4）剂量当量率是指单位时间内的剂量当量，单位为Sv·s-1或Sv·h-1。

2、吸收剂量测量（1）国家基准--采用Frickle剂量计（硫酸亚铁剂量计）（2）国家传递标准剂量测量体系--丙氨酸/ESR剂量计（属自由基型固体剂量计），硫酸铈-亚铈剂量计，重铬酸钾（银）-高氯酸剂量计，重铬酸银剂量计等（3）常规剂量计--无色透明或红色有机玻璃片（聚甲基丙烯酸甲酯），三醋酸纤维素，基质为尼龙或PVC 的含有隐色染料的辐照显色薄膜等国内外食品辐照的进展（一）国外1896年--明克（Minck）经实验证实X-射线对原生虫有致死作用。

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(二)电离室的饱和特性 电离辐射在空气中产生的正负离子，在没有外加电场的作 用或电场强度不够大时，会因热运动由密度大处向密度小 处扩散，导致宏观的带电粒子流动，称为离子，电子的扩 散运动。 同时，正离子与负离子在到达收集极前可能相遇复合成中 性的原子或分子，这种复合会损失一部分由电离辐射产生 的离子对数，从而影响电离效应与电离室输出信号之间的 对应关系。
第七章 电离辐射吸收剂量的测量
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一、电离室的工作机制
电离室测量吸收剂量的基本过程是：通过测量电离 辐射在与物质相互作用过程中产生的次级粒子的电离电 荷量，由计算得出吸收剂量。
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(一)电离室基本原理
两个互相平行的电极之间充满空气，虚线所包括的范围称 为电离室灵敏体积。当电离辐射，如X或γ射线射入这个灵敏体 积内，与其中的空气介质相互作用，产生次级电子。这些电子 在其运动径迹上使空气中的原子电离，产生一系列正负离子对。 在灵敏体积内的电场作用下，电子、
因此，选用有效原子序数略大的材料，制成中心收集电极， 可补偿室壁材料的不完全空气等效。
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Байду номын сангаас12
二、电离室的工作特性
(一)电离室的方向性 电离室本身有角度依赖性，其正 确的使用方法是，平行板电离室 应使其表面垂直于射束中心轴， 指形电离室应使其主轴线与射束 中心轴的入射方向 相垂直。
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电离室的灵敏体积是指通 过收集极边缘的电力线所 包围的两个电极间的区域。 在灵敏体积外的电极称为 保护环，其作用时使灵敏 体积边缘外的电场保持均 匀，并同时使绝缘子的漏 电流不经过测量回路，减 少对信号的影响。
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在实际应用中，电离室的输出信号电流在10-10A量级，为弱 电流，必须经过弱电流放大器（静电计）对其进行放大，此 类静电计通常称为剂量测量仪。如下图所示，静电计实际上 就是一个负反馈运算放大器。以三种方式测量电离室的输出 信号：
1、测量输出电荷量 2、测量输出电流 3、测量输出回路中形成的电压信号。
自由空气电离室一般为国家一级或 二级剂量标准实验室所配置， 作为标准，在现场使用的电离室型剂量仪进行校准，并不适 合于在现场如医院使用。
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(二)指形电离室
指形电离室是根据自由空气电
离室的原理，为便于常规使用而设
计的。图a表示的电离室设想有圆形
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如上所述，空气气腔中所产生的电离电荷，是由四周室壁 中的次级电子所产生。
为了使指形电离室与自由空气电离室具有相同的效应，它 的室壁应与空气外壳等效，即在指形电离室壁中产生的次级 电子数和能谱与空气中产生的一样。
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通常用作室壁材料的石墨，酚醛树脂和塑料，其有效原子 序数略小于空气的有效原子序数，这种室壁材料在空气气腔 中产生的电离电荷也略少于自由空气电离室。
正离子 分别向两极漂移，使相 应极板的感应电荷量发生变化， 成电离电流。在电子平衡条件下 测到的电离电荷，理论上应为次 级电子所产 生的全部电离电荷。
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根据以上原理可以制成自由空气电离室
主要由两个相互平行的平 板型电极构成，极间相互 绝缘并分别连接到电源高 压的正负端，电极间充有 空气。构成电离室的一个 极板与电源高压的正端或 负端相连，另一极板与静 电计输入端相连，称为收 集极。
由于固体空气等效材料的 密度远大于自由空气的密度， 该种材料中达到电子平衡的厚 度可远小于自由空气的厚度。
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(二)指形电离室
图c就是根据上述思想设计 而成的指形电离室的剖面图。指 形电离室的材料一般选用石墨， 它的有效原子序数小于空气 （ 7.67 ） 而 接 近 于 碳 （ 6 ） 。 其 表面涂有一层导电材料，形成一 个电极。另一个收集电极位于中 心。
空气外壳，中心为充有空气的气腔。
假定空气外壳的半径等于电离辐射
在空气中产生的次级电子的最大射
程，满足进入气腔中的电子数与离
开的相等，电子平衡存在。此条件
下的电离室可认为与自由空气电离
室具有等同功能。
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(二)指形电离室
如果将图a的空气外壳压缩， 则可形成图b所表示的固态的 空气等效外壳。所谓空气等效 就是该种物质的有效原子序数 与空气有效原子序数相等。
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AB段内，由于复合与扩散影响已基本消除，信号电流不再 随工作电压改变而保持稳定，此段称为电离室的饱和区。 电离室正常工作时，其工作电压应处于这一范围。随着工 作电压的继续提高，BC段电离室内电场过强，因离子或电 子运动速度加大，产生碰撞电离，离子数目变大，信号电 流急剧上升，超出电离室正常工作状态。
饱和区
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(三)电离室的杆效应 电离室的灵敏度，也会受到电离室金属杆和电缆在电离辐 射场中的被照范围的影响。因为电离室的金属杆和绝缘体 及电缆，在电离辐射场中会产生微弱的电离，叠加在电离 室的信号电流中，形成电离室杆的泄漏，这叫做杆效应。 实验表明，对于X(γ)射线，杆效应表现有明显的能量依赖 性，能量越大，杆效应越明显。而对于电子束，表现不甚 明确。另一特点是，当电离室受照范围较小时，杆效应变 化较大，当受照长度超过10cm时，基本不再变化。
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当电离室工作电压较低时，正负离子的复合与扩散作用显 得较为突出。如下图所示：当入射电离辐射的强度不变时， 电离室的输出信号电流I随工作电压V变化的关系，称为 “电离室的饱和特性”。图中OA段，电离室工作电压逐 渐增高，离子或电子的飘移速度加大，逐渐克服复合与扩 散作用的影响，输出信号电流也逐渐增加。
它影响射野输出因子的测量精度。
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(四)电离室的复合效应： 电离室即使工作在饱和区，也存在正、负离子复合效应的 影响。 复合效应的校正，通常采用称为“双电压”的实验方法。 具体做法:对相同的辐射场，电离室分别加两种不同的工作 电压V1和V2，其中V1为常规工作电压，并且V1和V2的比 值要大于或等于3，得到不同工作电压时的收集电荷数Q1 和Q2，然后利用以下公式计算复合校正因子： Ps=a0+a1(Q1/Q2)+a2(Q1/Q2)2 式子中，ai为实验拟合系数。不同类型的电离辐射的a1值 分别列于书上Page50的表3-2，3-3