第二章 放射物理基础

高能电子束剂量学特点
高能电子线的百分深度剂量分布大致为四 部分：剂量建成区，高剂量坪区，剂量跌落区 和X射线污染区。
中心轴百分深度剂量曲线
特点：
1、表面剂量高，并随能量增加而增加。 2、剂量建成效应不明显。 3、具有有限的射程，一般等于E/2值, 可以有效的保护靶区后深部的正常组织。
用途：
主要用于治疗表浅或偏心的肿瘤和 浸润的淋巴结
1、腔内照射 2、组织间插植照射 3、管内照射 4、表面施源器照射
三、放射物理学有关名词及概念
放射源（S） 一般规定为放射源前表面 的中心，或产生辐射的靶面中心。
照射野 射线束经准直后垂直通过模体的 范围。
临床剂量学中规定模体内50%等剂量线 的延长线交于模体表面的区域定义为照射野 的大小
参考点 规定模体表面下射野中心轴 上某一点作为剂量计算或测量参考的点。 400kV以下X射线参考点取在模体表面，对 高能X（γ）射线参考点取在模体表面下射 野中心轴上最大剂量点位置
能量和照射野的选择
常用能量 4~25Mev
能量与治疗深度的关系 E = 3d+2~3Mev
照射野 电子束射野≥靶区横径的1.18倍
近距离照射剂量学
剂量学特点 放射源周围的剂量分布按照与放射
源之间的距离的平方而下降，即平方反 比定律。 基本特征 肿瘤剂量 高而不均匀，而邻 近正常组织受量低
近距离治疗的主要特点
肺剂量 双 双肺 肺VV2300≤≤2280%%
心脏 V40≤40~50% 肝脏 （60%体积）≤30Gy 骨髓 ≤45Gy 脑干 ≤54Gy
放射防护常识
基本原则
1.放射实践的正当化
任何伴有电离辐射的实践所获得的利益必须大于所付出 的代价。 2.放射防护的最优化 任何电离辐射的实践，应当避免不必要的照射。在谋求 最优化时，应以最小的防护代价，获取最佳的防护效果， 不能追求无限地降低剂量。 3.个人剂量限值 所有实践带来的个人受照剂量必须低于当量剂量限值标准。

56
57
3）管电压的影响： 在相同mAs同种靶物质的条件下， X线的量与管电压的n次 方成正比。
58
3、X线的质 X线的质又称线质，它表示X线的硬度，即穿透物质本领的 大小。X线质完全由光子能量决定，而与光子个数无关。 在实际应用中是以管电压和滤过情况来反映 X 线的质。这 是因为管电压高、激发的X线光子能量大，即线质硬；滤过 板厚，连续谱中低能成分被吸收的多，透过滤过板的高能成 分增加，使 X线束的线质变硬。在滤过情况一定时，常用管 电压的千伏值来粗略描述X线的质。 在工作中描述X线质除千伏值外，还用半价层、半值深度等 物理量来表示X线质。
34
2、激发 高速电子通过物质时，作用于轨道电子，轨道电子获得 能量从低能态轨道跃迁到高能态轨道，这种现象称为激发。 此时原子处于受激态，不稳定。当该电子退激时（跃迁）， 获得的能量将以光能或热能的形式释出。外层轨道电子受激 退激时产生热能，内层轨道电子受激退激时产生射线。
35
3、散射 电子受到物质原子核库仑电场的作用而发生方向偏折，称 散射。散射对测量及防护都有一定程度的影响。
38
下图是使用钨靶 X 线管，管电流保持不变，将管电压从 20KV 逐步增加到 50KV ，同时测量各波段的相对强度而绘制成的 X 线谱。
39
2、连续X线的最短波长、最强波长、平均波长及最大光子 能量。
40
最短波长：
41
42
最强波长：
λ
最强
= 1.5 λ
min
平均波长 λ 平均 = 2.5λ
放射物理与防护
Radiological Physics and Radiation Protection
1
第一章 物质结构 一、原子的基本状况

5
《原子核物理》
放射性现象的性质：
实验表明，改变放射性核素的温度、压力或磁场等物
理环境条件，都不能抑制或明显改变射线的发射。原 因是放射性现象是由原子核的变化引起的，与核外电 子状态的改变关系很小。因此对放射性的研究是了解 原子核的重要手段。 放射性与原子核衰变密切相关。原子核自发地放射出 α射线或β射线等粒子而发生的核转变称为核衰变。
将(2.1-3)积分可得如下指数衰减规律：
N(t)=N0e-λt （2.1-5)
式中N0是初始时刻该放射性物质原子核的数目。对上式 两边取自然对数得到如下对数坐标系中的线性方程： lnN(t) = lnN0 - λ t (2.1-6)
12
《原子核物理》
将(2.1-5)和（2.1-6)分别以氡－222为例，在N～t和
《原子核物理》
第二章 放射性和核的稳定性
2.1 放射性衰变的基本规律 2.2 放射性平衡 2.3 人工放射性的生长 2.4 放射性活度单位 2.5 放射性年鉴法 2.6 原子核的结合能 2.7 原子核稳定性的经验规律 2.8 原子核的液滴模型 2.9 原子核结合能的半经验公式
1
《原子核物理》
2.1 放射性衰变的基本规律
Y＋4 （2.1 1) 2 He Pb＋ He
4 2
210 84
Po
206 82
7
《原子核物理》
β 衰变：
β衰变可细分为三种，放射电子的称为β －衰变；放射正电子 的称为β+衰变；俘获轨道电子的称为轨道电子俘获。子核 和母核的质量数相同，只是电荷数相差1，是相邻的同量异 位
洛伦兹力＝qvxB
放射源
3
《原子核物理》
α、β和γ射线的特性和穿 透本领：

.
2
.
3
第二节 X线的基本特性
• X线是电磁辐射谱中的一部分，属于电离辐射，其 波长介于紫外线和γ射线之间，是具有电磁波和光 量子双重特性的一种特殊物质。就其本质而言，X 线与可见光、红外线、紫外线、γ射线完全相同， 都是电磁波，只不过X线的频率很高， 波长很短。
• X线具有波动性，与可见光一样，具有衍射、偏振、 反射、折射等现象。
• 旋转阳极X线管，做成了一个有梯度的圆盘，可随点击旋转高速 旋转，这样，被掌机的靶面就是整个环形圆盘，避免了局部过热， 是X线管的热容量大大提高。
.
24
• 3.管壳， 其作用是维持一个高真空度的空间。兵器这固定阳极和 阴极的作用。管壳必须有不漏气、耐高温、绝缘性能好及吸收较 少等特性。一般再用汗多种化学成分的硬质玻璃制成。
.
23
• 固定阳极X线管
• 由于焦点面受温的限制，功率不能太大，若功率太大，温度过高， 靶面会融化，使靶面凹凸不平，在工作中产生大量的额散射线， 影像图像质量，增加了射线的环境污染和防护难度。降低了X线 管的使用寿命。、
• 若增大焦点面也会影像影像质量，所以为了解决这个既要焦点小 又要功率大的矛盾，就发明了旋转阳极X线管。
.
14
1.电子源：电子源能提供所需数量的电子。
2.高速运动的电子流：要使电子成为高速运动的电子流需要两个条件; (1)有一个给电子加速的高压场，在高压场的作用下，电
子获得足够大的动能。 （2）有一个高真空的空间，是电子在高压场作用下而加
速运动的过程中，免遭气体分子的阻挡而降低能量。
3.阳极靶：一个能经受的住的高速电子撞击而产生的X射线的靶。
平均波长 λ平均 = 2.5λmin
最大光子能量 = hvmaX （最大光子能量与管电压的峰值电压相