常用的辐射量和单位共77页
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辐射量与单位
辐射量及单位是国际辐射防护组织为了评价辐射量及其与辐射危害的关系而制定的系列量及单位,本节仅对几个常用的剂量学量与辐射防护量及其单位做一个简要介绍。
具体来说,本部分内容包括以下几个常用的剂量学量、辐射防护量及其单位:
照射量X
比释动能K
吸收剂量D
当量剂量H
有效剂量E
常用辐射量SI单位与曾用专用单位间的转换
请你仔细观看教学录像/简报,然后完成随后的活动题,最后进行自我检测,以巩固所学。
照射量X(简报)
照射量是X射线沿用最久的一个量,它是用以衡量X或γ射线(X或γ本质上都是电磁辐射)致空气电离程度的一个量,定义的是:在单位质量的空气中击出的全部次级电子完全被阻停时,在空气中产生一种符号的带电粒子的总电荷量。
照射量的SI单位为库仑/千克,用符号C•kg-1表示,曾用单位为伦琴,用字母R表示。1伦琴定义为在一立方厘米空气质量中产生1个静电单位的电量的照射量。即:
1伦琴
= 1静电单位电量 = 3.33 × 10-10 C
= 2.58 × 10-4 C/kg
0.001293
g 1.293 × 10-6 kg
吸收剂量是基本的物理学量,它可以用于描述辐射生物学、放射及防护中任何物质、任何照射几何条件及所有类型的电离辐射。它是辐射剂量学最基本的量。
吸收剂量是当电离辐射与物质相互作用时,用来表示单位质量的受照物质吸收电离辐射能量大小的物理量。
吸收剂量的SI单位是焦耳 / 千克(J•kg-1),称为戈[瑞](Gy)。非法定单位为拉德,用rad表示。
1戈瑞 = 1焦耳 / 千克 = 100拉德(rad)。 上述照射量、比释动能和吸收剂量这三个辐射剂量学量既相互区别又相互联系。三者的剂量学含意及适用类型不同,如表所示:吸收剂量适用于任何物质和任何一种辐射类型,它在辐射生物学、临床放射学和放射防护中都是基本的剂量学量,描述的是辐射授与物质的平均能量;比释动能则是描述不带电粒子(如X、r和中子)与物质作用释放次级带电粒子的初始动能;照射量则仅适用Xγ
辐射防护领域常用物理量的意义及单位
放射性:指铀、镭等核素所具有的能够自发的 、无法控制的原子核衰变,衰变的同时放出粒子或射线的性质。
衰变常数:表征原子核发生衰变的几率或发生同质异能跃迁的几率,表示在单位时间内,对给定核素的某一个原子核发生衰变得几率或自发核跃迁的几率,常用符号λ表示。
半衰期:指处于某种特定能态的放射性核素的核数目因发生自发核跃迁而减少到原来核数目一半所需时间的期望值,常用符号T1/2表示,单位常用年(a)、天(d)、分(min)、秒(s)。
放射性活度:表征放射性核素特征的一个物理量,指在给定时刻处于特定能态的一定量的放射性核素在一个很短的时间间隔(dt)内发生的衰变数(dN)除以该时间间隔而得的商,即
A=dN/dt
常用符号A表示,单位为贝克勒尔,简称贝克,符号Bq,1贝克表示放射性核素在1秒内发生1次核跃迁或1次核衰变。放射性活度过去称放射性强度,并用居里(Ci)表示,1Ci=3.7×1010Bq
计数率:指在给定时刻处于特定能态的一定量的放射性核素发生衰变,在单位时间内(通常为每秒或每分钟)释放出的粒子数,用符号cps(每秒计数)或cpm(每分钟计数)表示。
吸收剂量:表示在任何单位质量物质中,吸收各种类型电离辐射能量大小的一个物理量,其定义为任何电离辐射授予质量为dm的物质的平均能量dE除以dm所得的商,用符号D表示,即
D=dE/dm
通常提及吸收剂量时,必须指明受体和所在位置。吸收剂量的国际单位是焦耳每千克(J·kg-1)专名叫戈瑞(Gray),符号Gy,1Gy=1 J·kg-1,曾用单位为拉得(rad),1Gy=100rad
吸收剂量率:定义为在dt时间内吸收剂量的增量dD除以dt所得的商,用符号D表示,单位为戈瑞每秒(Gy·s-1),曾用名拉德每秒(rad·s-1)。
剂量当量:辐射所致的生物效应,不仅取决于吸收剂量大小,而且与辐射的种类和能量以及照射条件有关,为了统一表示各种辐射对机体的危害程度,用适当的修正因子对吸收剂量加权,这种表示使机体辐射吸收剂量与机体生物效应联系起来,这就是剂量当量的基本意思。剂量当量用符号H表示,定义为在组织内被研究的一点处的D、Q和N的乘积,即
辐射场的量和单位
剂量学知识又来啦
关于辐射场
电离辐射存在的空间称为辐射场,辐射场是由辐射源产生的。按辐射的种类,辐射源可以分为γ源,中子源,β源等。与它们相应的辐射场称为γ辐射场,中子辐射场及β辐射场。存在两种或两种以上的电离辐射的辐射场,称为混合辐射场。比如中子-γ混合场、β-γ混合场等。
图为γ相机拍到的辐射场的景象
关于定向辐射场和非定向辐射场:
定向辐射场指的是射线的方向(相对于观察面,观察面其实是为了便于把辐射场的空间关系数据化,便于后面计算)来说是一致的,从计算的角度来说可以分为垂直于观察面和不垂直于观察面两种情况。简单来说就是如果进入某个空间的射线束的方向都是一致的,就是定向辐射场。
图中有垂直观察面和不垂直与观察面两种情况 非定向辐射场指的是射线的方向(相对于观察面)来说是不一致的,通过观察面的射线的方向是多种多样的。也就是说,进入某个空间的射线有很多不同的方向,就是非定向辐射场。
看上去是不是很乱,实际情况可能会更复杂
描述辐射场
对于任何类型的辐射场,我们所关心的是粒子在各点的谱分布及粒子的注量或注量率,因为可由两者计算出某一点处单位质量的受照物所吸收的辐射能量。在辐射防护中常用粒子注量、注量率、能注量及能注量率等物理量来描述辐射场的特性。这个很关键,我们研究辐射场的最主要目的就是为了应用,而一个关键的转换过程就是物体在辐射场中所沉积的能量。
注:以下介绍中有关于公式和算的描述,只想做了解相关概念的同志们可以不用看直接跳过,不影响理解问题。
1、粒子注量Φ(particlefluence)
辐射场中某一点的注量,是进入以该点为球心,截面积为da的小球体内的粒子数dN除以da的商。简单点理解就是不管从哪来的(方向是什么),我在这画了一个圈(空间的哦),进来的都算是给粒子注量做贡献了。 计算公式为:
式中:dN—进入小球体的粒子数。
da—小球体截面积,单位m2。
第一章、测量术语、基本量和单位
§1-1辐射度学中的量和单位
辐射能:Qe(Radiant energy)
1、定义:以辐射的形式发射、传播或接受的能量。
2、单位:焦耳(J)
辐射通量:Φe(Radiant flux)
1、又称:辐射功率 Pe(Radiant power
2、定义:以辐射的形式发射、传播或接受的功率。
3、定义式: 均匀辐射:
4、单位:瓦特(W)或焦耳/秒(J/S)
1W=1J/S
辐射强度:Ie(Radiant intensity)
1、立体角:(Ω)
①定义:设在圆球表面切出一个小圆的面积S与圆球半径r平方之比
②定义式:Ω=S/r2
③单位:球面度(Sr)
④整个球面度为:Ω=S/r2=4Л
半个球面度为:Ω=S/r2=2Л
2、辐射强度:
①、定义:在给定方向上的立体角元内,离开点辐射源(或辐射面元)的辐射通量除以该立体角.
②、定义式: eeddteeteIedd 均匀辐射:
③、单位:瓦/球面度(W/Sr)
④、均匀点辐射源(各向同性)Ie不随方向变而变,故整个球面的辐射通量为:Φe=IeΩ=4ЛIe
• 辐射出射度:Me(Radiant exitance)
1.定义:辐射体单位元表面所辐射的通量
2.定义式: 均匀辐射:
3.单位:w/m2
辐射照度:Ee(Irradiance)
1.定义:被辐射的单位元表面里入射或获得的辐射通量
2.定义式: 均匀辐射:
3.单位:w/m2
• 辐射出射度与辐射照度的区别:
辐射出射度与辐射照度的表达式和单位完全相同.
区别在于:Me描写面辐射源向外发射的辐射特性(a)
Ee描写辐射接受面所接受的辐射特性(b)
• 辐射亮度:Le(Radiance) eIeeM eddAeMeAeEeddAe EeA1.定义:沿r方向的辐射强度Ie与面元dA(在垂直于r方向平面正投影面积dA)的比值称为dA沿r方向的辐射亮度