保健物理常用的辐射量和单位

第一章 放射性及辐射场的量和单位01/21ln 2tN N e T λτλλ-===活度：A=λ∙N [Bq]or[Ci] N=m ∙N A /M 连续衰变：N1→N2→N312121,021=()-t t N N e e λλλλλ--- 非平衡：λ1>λ2暂时平衡：λ1<λ2，A 2/A 1=λ2/(λ2-λ1)22111ln m t λλλλ=-长期平衡：λ1≪λ2，A 2 = A 1粒子注量 ϕ=dN/da （小球体截面积）=∆L/∆V 粒子注量率 φ=d ϕ/dt=d 2N/(da∙dt) [m -2∙s -1] 能量注量 Ψ=dE n /da [J ∙m -2]能量注量率 ψ=d Ψ/dt [J∙m -2∙s -1] 0d E E dE dE ∞Φψ=Φ⋅ψ=⋅⎰0()()d E d E dE E dE dEdE∞∞ΦΦΦ=ψ=⋅⎰⎰第三章 辐射与物质的相互作用1. 线碰撞阻止本领：（）coldE dEdl dx= 质量碰撞阻止本领：11（）col dE dEdl dxρρ=各类粒子的碰撞阻止本领分析：PPT-P9 电子能量转变为轫致辐射的份额 β射线厚靶：f β=3.5×10-4ZE m(Z 吸收介质的原子序数，E m 为β粒子最大能量[MeV])电子束厚靶：f e =1.0×10-4ZE 总质量阻止本领： 1()()()()colrad S dE S S S dl ρρρρρ==+ rad / col ≈ ZE/800 射程（1）α~空气~E <4MeV: R=0.56E; α~空气~4<E <8MeV: R=1.24E-2.62; α~其他介质：R m =0.56A 1/3R(R m 介质射程[mg/cm 2]，R 空气射程cm) 介质厚度 T= R m /ρ（2）电子和β射线（铝）0.01~2.5MeV ：R=412E 1.265-0.0954lnE [mg/cm 2] >2.5MeV ：R=530E-106 [mg/cm 2]比电离（单位径迹长度上产生的离子对数）： S p,i =(dE/dl)col /W [ip/cm]; S average =E/(WR) 传能线密度（能量的就地沉积）L ∆=(dE/dl)∆2. X 、γ射线的衰减（I/I 0=e -μt ） (1) 光电效应线衰减系数：=n ττσ [cm -1]光电效应截面：57/2(1)Z h τσυ∝ [cm 2]原子密度：/A A n N M ρ= [cm -3](2) 康普顿效应 PPT-P53(3) 电子对效应 PPT-P62线衰减系数：μ=τ(光电)+σc (康普顿)+σcoh (相干散射)+κ(电子对) 线能量转移系数：212(1)(1)tr a a ac E mc cmh h h ττσκδτσκυυυ-=++=-++- 质能吸收系数：μen /ρ=μtr (1-g)/ρ(g 为次级电子轫致辐射损失的能量份额) 混合物/化合物：()i i iμρμρω=∑(ωi 为元素i 的重量百分比)3. 中子与物质相互作用 (PPT-P83)非弹性散射阈能：E tr =E r (M N +M n )/M N(E r 靶核第一激发能，M N 、M n 反冲核靶核质量) 中子能量转移系数：,,()()L L J n L J n L J tr nN E E E εσμρρ⋅⋅=⋅∑∑第四章 辐射防护的相关量与系数 剂量学的量=辐射场的量×相互作用系数 1. 基本量比释动能K 是不带电粒子在单位质量物质中向次级带电粒子转移的能量。

放射物理与防护习题第三章X线的产生1、X线是1895年11月德国物理学家伦琴发现的;2、X线的本质是电磁辐射电磁波,频率高、能量大、具有波粒二象性,X线在传播时突出表现为波动性,在与物质作用时突出表现为粒子性;3、X线的基本特性有不带电、穿透能力、荧光作用、电离作用、热作用、感光作用、生物效应；X线透视时主要运用X线的穿透能力和荧光作用特性；X线摄影时主要运用X线的穿透能力和感光作用特性；X线治疗时主要运用X线的穿透能力、电离作用和生物效应特性;4、X线的穿透本领的强弱取决于X线能量、物质密度和原子序数等因素；X线的能量大小由频率决定;5、电离作用分直接电离和间接电离,X线的电离作用属于直接电离;6、X线的产生条件电子源、高速电子流高压、高真空、阳极靶面;7、医用X线机分为诊断机和治疗机两大类；X线机由X线发生装置和辅助装置组成；X线发生装置包括X线管、高压发生器和控制装置三部分；8、X线管由阴极、阳极和管壳等部件组成；X线管的焦点分单焦点和双焦点大小焦点；通常习惯按阳极是否转动将X线管分为固定阳极和旋转阳极;9、管电流：阴极灯丝加热至一定温度时,释放出电子,在管电压的作用下,加速飞向阳极,形成管电流；管电流的单位毫安mA;10、阳极的作用是接受高速电子的撞击产生X线,阳极产生X线的效率极低<1%,大部分电能转变为热能;11、X线管的玻璃管壳的作用是保持高真空条件、支撑作用;12、X线是在高速电子与物质作用损失能量过程中产生中,在此过程中的能量损失包括碰撞损失和辐射损失；高速电子与原子外层电子作用属碰撞损失,能量转换成为热能,与内层电子或原子核作用属辐射损失,能量转换成为X线能;13、根据X线光谱可分为连续X线和特征X线；与原子核作用产生的是连续X线,与内层电子作用产生的是特征X线;14、连续X线的最短波长由管电压峰值决定,影响连续X线的因素有管电压kV、管电流mA和原子序数Z;15、产生特征X线的条件是高速电子的能量大于电子的结合能,影响特征X线的因素有原子序数Z、管电压kV和管电流mA;16、X线的量是指X光子的数目,在实际工作中常用管电流与曝光时间的乘积m A·s来反映;17、X线的质是指X光子的能量硬度,直接决定X线的穿透能力,在实际工作中常用管电压kV来衡量;18、影响X线量的因数有管电压kV、管电流mA和原子序数Z；影响X线质的因数有管电压kV、整流方式和过滤情况,但特征X线的质只与原子结构原子序数有关;19、X线的产生效率是指X线机将电能转换成X线能的比值,一般X线机产生X线的效率极低1%,与管电压kV和原子序数Z成正比,并且X线的利用率低10%;20、阳极效应：厚靶阳极产生的X线强度分布上的特点是靠近阳极侧X线衰减大,强度小；解决办法有组织密度大、厚度大的物质体靠近阴极侧摄影、使用中心线附近较均匀的X线;第四章X射线与物质的相互作用1、X线通过物质时,小部分直接透过,大部分被吸收和散射,最终造成生物损伤;2、光电效应是X光子与原子的内层电子的作用过程,其实质是物质吸收X线使其产生电离的过程;3、光电效应过程：X光子与原子一个内层电子相互作用,能量被全部吸收,电子摆脱原子束缚自由运动成为光电子,原子变为正离子,原子处于激发态,外层电子跃入填充,同时放出特征X线,若此X线又击出外层电子,成为俄歇电子;4、光电效应的发生几率与原子序数、光子能量和边界限吸收有关;5、光电效应对于诊断放射学而言,有利方面有不产生散射线、增加影像对比度；有害方面有增大人体吸收剂量,为此可采用高千伏摄影技术达到降低剂量的目的;6、康普顿效应又称康普顿散射,其产生过程为：入射光子与原子中的一个内层电子相互作用,光子将部分能量传递给它,使其脱离原子射出,成为反冲电子,同时,入射光子能量降低,偏离方向后射出,成为散射光子;7、康普顿效应的条件是hv>>W；其发生几率受原子序数和光子能量的影响;当入射光子的能量等于或稍大于电子的结合能时,光电效应最可能发生；当入射光子的能量远大于电子的结合能时,光电效应降低,康普顿效应增加;8、康普顿效应的有害面为降低影像质量、增大防护难度;9、电子对效应：入射光子与物质的原子核相互作用,光子消失,转化为一对正负电子,体现了能质转换过程；湮灭辐射：正电子在停止的瞬间与自由电子结合,产生两个光子,体现了质能转换过程;10、电子对效应的条件是hv>1.02MeV,所以在诊断X线能量范围内不可能发生,其发生几率受光子能量、原子序数和单位体积原子数的影响;11、相干散射又称折射,是入射光子与原子内层电子相互作用,原子激发,随即又跃迁产生折射X线,其能量相同,但传播方向改变,整个过程不产生电离作用;12、光核作用是入射光子与原子的原子核相互作用发生核反应的过程,会产生质子中子、γ线和放射性核素,条件是hv>阈值,在诊断X线能量范围内不可能发生;13、在20~100keV诊断X线能量范围内,只有光电效应和康普顿效应是重要的,低能X线高原子序数时,光电效应占优势,高能时康普顿效应占优势,相干散射所占比例小,电子对效应不可能发生;第五章X射线在物质中的衰减1、X线的衰减包括距离衰减和物质衰减,距离衰减也称为扩散衰减,其规律满足平方反比法则,物质衰减主要是指X线通过物质时发生了光电效应、康普顿效应和电子对效应等作用,是X线检查、放射治疗和屏蔽防护的理论根据;2、单能X线是指由单一能量的光子组成的X线,窄束X线是指不含散射线的单能X线,由X 线通过铅准直器产生,窄束X线呈指数衰减规律,并且只有光子数量减小,而无光子能量的变化；宽束X线与窄束X线的区别在于是否含有散射线;3、连续X线是指光子能量由0到最大值连续变化的X线,其衰减的特点是量减少、质提高、低能X线衰减多高能X线衰减少;4、影响X线衰减的因素有射线性质能量、原子序数、物质密度和物质每克电子数;5、对于低原子序数物质,入射X线能量越强衰减越少,但对于高原子序数物质,由于边界限吸收现象的影响,在诊断X线能量范围内,锡比铅的屏蔽防护性能好;6、X线的滤过包括固有滤过和附加滤过,滤过量通常用铝当量mmAl来表示；为了得到软组织和表层放射治疗用的软X线,专门设计了铍窗口;7、低能X线的滤过通常选用铝,高能X线的滤过通常选用铜；复合滤过板材料组合上的特点是,从面向X线管开始原子序从高到低依次排列;8、高千伏高滤过条件时,能减少受检者剂量,但照片对比度会降低,同时,需延长照射时间;9、X线影像是人体不同组织不同X线衰减的结果,若全部光子都透过,胶片呈黑色,若没有光子全被被吸收,胶片呈白色;10、人体组织中吸收X线最多的是门牙,吸收X线最少的是充满气体的肺；X线衰减系数由大到小依次为骨骼、肌肉、脂肪、空气;11、透视时,影像为正像,即组织密度大的呈黑色,组织密度小的呈白色；摄影时影像为反像,即组织密度大的呈白色,组织密度小的呈黑色；造影检查时,造影剂分阳性和阴性两类,阳性是指原子序数高、密度大的造影剂,阴性是指原子序数低、密度小的造影剂;12、CR是计算机X线摄影系统的简称,其X线影像信息的载体是影像板IP板；DR是数字化X线摄影系统的简称,其X线影像信息的载体是平板探测器FPD,它能将X线影像直接转化为数字图像；DSA是数字减影血管造影的简称,使用的是数字减影技术；IVR介入放射的简称,相比普通外科而言,有微创或无创的优点；X-CT/CT是X线计算机体层摄影的简称,形成的影像是人体体层数字图像;第六章常用的辐射量和单位1、照射量表征的是X射的对空气电离的能力,只适用于X线或γ线在空气中的辐射场,单位是伦琴/C·kg-1;2、比释动能表征的是X射传递给次级粒子的初始动能,适用于非带电粒子辐射在任何介质中的辐射场,单位是戈瑞/J·kg-1;3、吸收剂量表征的是X射的用于电离或激发的能量,适用于任何辐射在任何介质中的辐射场,单位是戈瑞/J·kg-1;4、当量剂量表征的是不同类型射线对组织或器官形成的辐射危害,单位是希沃特Sv;5、有效剂量表征的是不同类型射线对不同组织或器官造成的总的随机性辐射损伤,单位是希沃特Sv；生物效应分为确定性效应和随机性效应,后者包括辐射致遗传性疾患和辐射致癌,用危险度来评价,辐射致癌的危险度用死亡率来表示,辐射致遗传损害的危险度用严重遗传疾患发生率来表示;第九章放射线对人体的影响1、人类受到照射的辐射源有天然辐射源和人工辐射源,其中人类受到的最主要的辐射是天然本底照射;2、辐射生物效应分为确定性效应和随机性效应,其中随机性效应无阈剂量,确定性效应有阈剂量,永久不育属于确定性效应,下一代畸形属于随机性效应;3、随机性效应分为发生在体细胞内的致癌效应和发生在生殖细胞内的遗传效应;4、皮肤效应主要由低能软X线造成的,为此可使用高千伏或厚滤过,皮肤癌的死亡率低;5、影响放射损伤的因素有电离辐射因素、受照机体因素和环境因素;第十章放射防护法规与标准1、与放射防护相关的法律有中华人民共和国职业病防治法、中华人民共和国放射污染防治法和放射性同位素与射线装置安全和防护条例,我国现行的放射防护标准是电离辐射防护与辐射源安全基本标准;2、屏蔽防护的基本原则有正当性、剂量限制和最优化;3、放射科工作人员的年平均有效剂量是20mSv,16至18岁接受就业培训人员的平均年有效剂量是6mSv,公众的年有效剂量是1mSv,16岁以下不允许接受职业照射;第十一章放射线的屏蔽防护1、外照射防护的基本方法有时间防护、距离防护和屏蔽防护;2、若从防护效果考虑,首选铅材料；若从经济成本考虑,移动式防护屏蔽首选铁材料,建筑防护屏蔽首选砖和混凝土材料;3、屏蔽防护性能通常用铅当量mmPb表示,6mm铁的铅当量为1mmPb；24cm实心砖的铅当量为2mmPb;第十二章医疗照射的辐射防护1、医用诊断X线的防护原则正当性和最优化;2、X线机机房的位置最好设在建筑物的底层,200mA单管头X线机房面积应不小于24m2,双管头应不小于36m2,摄影机房主防护墙的防护厚度为2mmPb,次防护墙的防护厚度为1mmPb,透视机房各侧墙的防护厚度为1mmPb;3、在不影响获得诊断信息的前提下,一般应采用高电压、低电流、厚过滤和小照射野进行工作;4、在摄影中应对受检者非受检部位进行屏蔽防护,特别是性腺、眼晶体、乳腺和甲状腺等辐射敏感器官的防护;5、孕妇一般不宜做X线检查,必要时尽量选择摄影,儿童摄影时不使用滤线栅;第十三章医疗照射的辐射防护管理1、医疗机构要开展放射诊疗工作必须向所在县级以上卫生行政部门提出申请,取得放射诊疗许可证,再到卫生行政执业登记部门办理诊疗科目登记手续,取得医疗机构执业许可证;。