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吸收剂量

吸收剂量

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吸收剂量

剂量是游离辐射给予某材质的单位质量中测量到的能量。

‧量测吸收剂量的ＳＩ单位是格雷（Gｙ）。

‧1Gy　=

‧Gｙ可用于任何种类的辐射。

‧Gy并未描述不同辐射的生物效应。

剂量学上的量

量

定义

新单位

旧单位

曝露

每单位空气质量中的电荷

１R　=2．58×10-4　C/kg

--

仑琴（R）

辐射种类Ｒ对组织T的吸收剂量

DT，R

组织T的每单位质量所吸收的辐射R之能量　

1ｒad　=１00ergs/g

1Gｙ=１　Jｏｕｌｅ/kg

1Gy=10０　rads

格雷（Ｇｙ）

辐射吸收剂量（rad）

对组织T的等价剂量

HT

不同辐射种类对T的剂量贡献总和,每个乘上辐射加权因子（ｗR）

ＨＴ=ΣR　wＲＤT，R

西弗（Sｖ）

仑琴等价人（rem）

有效剂量

E

对受到曝露的组织与器官的等效剂量总和，每个乘上适当的组织加权因子（wT）

Ｅ=ΣＴｗTHT

西弗（Sv）

rem

辐射防护

为了处理与管制游离辐射对工作人员与一般公众的伤害之实用目的,使用加权因子（以前称为射质因子Q）。

辐射加权因子是个以相对低-ＬET辐射为标准用来评估已知辐射的每单位剂量的效能。

加权因子是用来转换物理剂量（Gｙ）为等价剂量（Sv）的无单位因子，即将不同种类的辐射生物效应放在一般刻度上。

加权因子不是ＲBE。

加权因子代表实际关联到低水平人类曝露的实验性ＲBE表面的保守判断。

辐射加权因子

辐射种类与能量范围

辐射加权因子,WR

Ｘ与γ射线,所有能量范围

1

电子正子与介子，所有能量范围

１

中子:

<　1０MeV

5

1０keV至100kｅV

１０

＞　100keV至２MeV

２0

>　２ＭeV至20　ＭeV

10

>　20ＭｅV

５

质子,（不含反跳质子）且能量>2ＭeV

2－５

α粒子、分裂碎片、重核

2０

[ＩCRU6０,1991]

ﻬ从上表中列出的辐射种类与能量，可用下列关系来计算加权因子。

影像已移除

　　　［图1in　UＣRＰ,19９1]

Ｑ=１.０ﻩＬ<1０kｅV/μm

ﻩQ=　0.32L–2.2ﻩ１0≤Ｌ≤1００　ｋeＶ/μm

Ｑ=3０0/（L）1/２ﻩL≥１00ｋeＶ/μｍ

ﻩL=在水中的未限制LEＴ（keＶ/μm）

ﻬ辐射ﻩﻩﻩ标准ＬET值

ﻩﻩ1.2MeV60Cｏ加马ﻩﻩﻩ0.3　kｅＶ/μm

２50ｋＶｐx射线ﻩﻩ2ｋeV/μｍ

10　ＭeV质子ﻩﻩﻩ4.７kｅV/μｍ

ﻩﻩ1５0MeV中子ﻩﻩﻩ0.5　keV/μm

14MeV中子ﻩ１2ｋeＶ/μm

ﻩ重带电粒子ﻩﻩﻩ10０-2000keＶ／μｍ

ﻩﻩ2.5ＭeV阿伐粒子ﻩ１66keV／μm

ﻩﻩ２ＧeVFe离子ﻩ1,0００　keV/μｍ

组织加权因子

组织ﻩﻩ组织加权因子,ＷT

性腺ﻩ0.20

红骨髓ﻩﻩ０.12

结肠ﻩﻩﻩ0.1２

肺脏ﻩﻩ0.1２

胃ﻩﻩﻩ0．12

膀胱ﻩﻩ０．05

乳房ﻩﻩﻩ０．０5

肝脏ﻩﻩ0.0５

食道ﻩﻩﻩ0.05

甲状腺ﻩﻩﻩﻩ０．01

骨骼表面ﻩ０.０1

其余器官ﻩﻩ0．05

［ICＲＰ60，1991；NCRP　116,　１99３]

约定等价剂量:

当核种进入人体后,时间与剂量的积分。

职业曝露用50年,一般公众用70年。

约定有效剂量:

5０年或7０年与有效剂量的积分。

曝露之量测:

光子

电磁辐射在空气中的游离

影像已移除

Ｆiｇ12.1iｎ　ＴｕrｎerＪ.E.Atｏms,Radｉaｔiｏｎ,ａｎd　Radiatｉon

Proｔectｉon，2ndeｄ.New　Yｏrk:

Wiley－Interscienｃe，１９９5．

量测在SＴP下空气中因游离所产生的电荷（库仑）。

在空气中的曝露单位是仑琴:

1R＝２.58×10-4C/kg

在空气中的吸收剂量

1Ｒ==8．8×1０-3　1Ｒ=8.8×10－3Ｇｙ在空气中

影像已移除

Fiｇ．１2.2ｉn　[Turnｅr].

反应与能量有关（~300keV－2MｅV）

在空气中与低－Z腔壁以康普吞散射为主

ﻬ布拉格－格雷原理

目的：

测定受辐射曝露的组织中吸收剂量。

布拉格-格雷原理与在空气中剂量转成在材质中剂量有关。

组织剂量:

　　剂量计材质是组织等效（相同元素组成）。

影像已移除

Ｆig.１2．3in[Turnｅr］．

条件

‧电子平衡：

腔壁厚度>二次带电粒子的最大射程。

‧腔壁厚度并不足以衰减掉辐射。

‧腔壁与气体有类似的电子散射特性。

吸收剂量的量测:

光子

组织等效游离腔

石墨/二氧化碳　碳近似组织等效物

影像已移除

Fig.１2．4in　[Turner]．

Dw=Dｇ=

　Dw　=　对腔壁的剂量

Dg=　对空气的剂量

Ｎg　＝　在空气中游离的数目

　Ｗ=在空气中产生一离子对所需的能量

ｍ=空气质量

一带电粒子射束的吸收剂量

影像已移除

Fig.　12.9in[Tｕrner]．

=剂量率

=通量率（cm-2s-1）

ρ=密度

A=面积

影像已移除

Fig．３.3　ｉｎ[Turnｅr].

剂量计算

阿伐与低能量贝他射源分布于组织中。

放射核种被摄入或吸入而分布在体内各处称为体内射源。

许多放射核种随着特定的新陈代谢路径,像化学元素一样作用并集中在特定组织中。

例：

碘集中在甲状腺

　　镭与锶为趋骨物

　　氚会透过体内水分布在全身

　铯倾向分布于全身

若一个体内沈积的放射核种发射出的粒子射程短,则其能量会被包含它们的组织所吸收。

令：

A＝组织内放射核种的活性浓度,Bq/g

=平均阿伐或贝他粒子能量,每次蜕变的MeV

吸收剂量率是:

=　A×1.６０×10-13×１０３

=　1.60×10－10AGy/s

加马射线的点射源

＝=

　=　剂量率

　＝能量通量率（MeV/ｃm2ｓec）

C＝　活度（Bｑ）

E　=每次蜕变的能量　（ＭｅV）

μen/ρ=空气的质量能量吸收系数（ｃｍ2/ｇ）　（对于在~60　keV与2MeＶ之间的光子是相同的）

光子的射束

剂量=吸收能量/质量

剂量=　＝　

（μeｎ/ρ）　=质量能量吸收系数（cm２/ｇ）

Ｎ　=光子通量（光子/ｃｍ2）

E=　每个光子的能量

ρ=　密度

ｘ=厚度

A=面积

ﻬ中子的吸收剂量

　‧弹性碰撞（较高能量）

‧捕获（热中子）

热中子

D=

ﻩﻩﻩﻩΦ＝　热中子通量（ｎ/ｃm２）

N＝原子密度（cm－3）

σ=捕获截面（每个元素而言）

E=　捕获反应的能量

ρ=组织密度

组织中主要的热中子捕获反应

　　14N（n,ｐ）１４C　σ　＝1.7bａrnsQ=　0.6２6　MeＶ

　　EP=　0．58MｅV，在水中射程～8μm

　EＣ=０.04MeＶ

　　　　　　能量为局部沈积的

　1H（ｎ，γ）2H　σ　=0．33　ｂａｒｎs　　　　2.2２MeV　加马

　　　　　　（μ／ρ）　=0.０5cm2/ｇ

　　　　（μen/ρ）　=０.０25cm2/g

　　　　　剂量的贡献与「靶」的大小有关

单位密度软组织中的基本元素

元素ﻩ原子cm-3ﻩﻩ捕获截面,σ

Ｈﻩﻩﻩ5.98×1022ﻩﻩ0.33baｒns

Oﻩﻩ2.４５×１02２ﻩﻩ0.0０019barns

　Cﻩﻩﻩﻩ9．0３×10２1ﻩﻩ0.0０35ｂarns

　Nﻩﻩﻩ1.29×１0211.70　barnｓ

快中子的吸收剂量

散射:

假设平均能量损失为1/2Emａx

首次碰撞剂量

‧转当平均自由路径相较时比靶大则代表吸收剂量。

‧以每个个别中子的给予剂量表示

‧单位是每中子／cm２的剂量（Gy　cm2）

Ｄ=　

　N=　原子密度（cm-3）

σS＝散射作用截面（对每个元素而言）

Qaｖe=碰撞中平均能量转移（1/２Emax）

　　ρ　＝组织密度

必须对每个元素计算剂量。

例:

计算一个５MｅV中子与组织氢元素首次碰撞剂量。

５MeV中子σＳ＝　1．６1barnｓ

N＝5.98×10２2cm－3　

每次散射碰撞的平均能量，Qａvｅ　=２.5MｅV

D＝３.８8×10-11　Gycm2

中子在软组织中的首次碰撞剂量之结果

（表12.６　iｎ[Tuｒｎｅr]．）

中子能量（ＭeV）

单位通量中子与各种元素的首次碰撞剂量（10-1１Gｙcm2）

H

O

C

N

总共

0．01

0.0２

0.03

０．０5

0.07

０．1０

0.２０

0.3０

０.5０

0.７0

1.0

2.０

3.0

5．０

7.0

1０.0

１4.0

0．09１

０．17２

0.244

0.３69

0.４72

０．603

0.９１4

1.１4

1.47

1．73

2．0６

2．78

３．26

３．８8

4．22

４.48

4.62

０.００2

0．0０4

０.０05

0.０08

0.012

0.01７

0.0３4

0．052

０．122

０．０８9

0.390

０.156

0.２０5

０．24４

0.４８５

０.595

1.1０

0．001

０．０01

0.0０2

0.003

０．004

0.００6

0.012

0.01６

0.０２3

０.029

0.036

0.0４7

0.045

0.079

０.0９４

0．1５７

0.2５９

0.00０

0.０01

0．001

0．001

0.001

0.00２

0.００3

0.003

0.00４

0.005

0.00７

0.012

0.0１8

０.０24

0．032

0．０４8

0.077

０．０９4

0.178

0.252

0.3８1

0．４8９

0.628

0．963

1.２１

1.6２

１.8５

２．49

３.０0

3.53

4.23

4.83

5.２8

６.06

资料来源：

摘自「中子和中子与γ射线混合场中吸收剂量的测量」,美国标准局第７5号手册,华盛顿,哥伦比亚特区。

（1９６1）