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1、 核医学基础与放射防护核医学基础与放射防护 第一章第一章 绪绪 论论核医学是核技术在医学领域中的应用。核医学是核技术在医学领域中的应用。核医学的内容及其特点：核医学的内容及其特点：临床核医学临床核医学 诊断诊断 X线检查线检查(radiology)超声检查超声检查(ultrasound)MRI检查检查(magnetic resonance image)解剖成像解剖成像SPECT/CTPET/CT功能成像功能成像器官功能测定、体外放射分析器官功能测定、体外放射分析(RIA)等。等。治疗：治疗：甲状腺机能亢进甲状腺机能亢进(hyperthyreosis)甲状腺癌甲状腺癌(thyroid carci
2、noma)转移性骨痛转移性骨痛(multisite metastatic pain)骨肿瘤骨肿瘤(bone cancer)实验核医学实验核医学核素示踪技术核素示踪技术(radionuclide tracer technique)体外放射分析法体外放射分析法(radioimmunoassay)放射自显影术放射自显影术(radioautogram)影像医学影像医学、核医学核医学和和放射医学放射医学三个不同的研究和应三个不同的研究和应用方向难以截然分开，用方向难以截然分开，共同点均为利用核技术在医学领共同点均为利用核技术在医学领域中进行临床诊疗和基础研究工作。域中进行临床诊疗和基础研究工作。这些研究
3、工作均需要进行这些研究工作均需要进行放射防护安全方面放射防护安全方面的理论知识。的理论知识。核医学与放射防护发展简史核医学与放射防护发展简史1895年年 Wilhelm Roentgen发现发现X线线1896年年 Henri Becquerel发现放射性核素发现放射性核素1898年年 Marie curie 和和Pierre Curie提取提取polonium和和radium 1934年年 Joliet 和和Curie发现人工放射性核素发现人工放射性核素1938年年 32P治疗白血病、治疗白血病、1941年年131I治疗甲亢、治疗甲亢、1946年年131I治疗甲癌。治疗甲癌。核医学方面核医学方
4、面1949年年 发明了第一台闪烁扫描仪发明了第一台闪烁扫描仪1949年年 有了商品有了商品-照相机照相机 1964年年 David Kuhl和和Edwards研制了第一台研制了第一台SPECT1975年年 研制了第一台研制了第一台PET 放射防护方面放射防护方面惨痛的代价惨痛的代价 Marie curie和女儿均死于放射引起的白血病和女儿均死于放射引起的白血病 20世纪初的镭世纪初的镭(Ra)事件事件 多次核事故以及核灾难的发生多次核事故以及核灾难的发生放射防护事业的发展历程放射防护事业的发展历程1913年德国首先成立伦琴学会发布了有关指南年德国首先成立伦琴学会发布了有关指南 1925年召开了
5、第一届国际放射学大会，并成立年召开了第一届国际放射学大会，并成立国际辐射单国际辐射单位与测量委员会位与测量委员会(international commission on radiation units and measurements，ICRU)1928年成立了第一个国际组织年成立了第一个国际组织“X线和镭的防护委员会线和镭的防护委员会”1950年成立国际辐射防护委员会年成立国际辐射防护委员会(international commission on radiological protection，ICRP)之后相继成立了之后相继成立了IAEA、UNSCEAR、ICNIRP、ABCC-RERF等
6、国际性组织和研究机构等国际性组织和研究机构联合国联合国 United NationsIAEAUNSCEAR独立的非政府国际组织独立的非政府国际组织ICRP辐射剂量辐射剂量出版物机构出版物机构环境保护环境保护医疗照射防护医疗照射防护放射生物效应放射生物效应ICRU推荐剂量和单位推荐剂量和单位测量方法测量方法提供有关参数提供有关参数ICNIRP提供健康指导提供健康指导推荐曝露限值值推荐曝露限值值发布出版物发布出版物辐射防护相关国际组织辐射防护相关国际组织我国放射防护事业的发展我国放射防护事业的发展法法行政法规行政法规部门规章部门规章技术标准技术标准技术报告技术报告 导则指南导则指南国家标准化管理局
7、国家标准化管理局全国各有关专业全国各有关专业标准化技术委员会标准化技术委员会全国人民代表大会全国人民代表大会国务院国务院各部委各部委我国放射防护法规与标准体系结构图我国放射防护法规与标准体系结构图法律法律中华人民共和国职业病防治法中华人民共和国职业病防治法中华人民共和国放射性污染防治法中华人民共和国放射性污染防治法 行政法规行政法规放射性同位素与射线装置安全和防护条例放射性同位素与射线装置安全和防护条例中华人民共和国民用核设施安全监督管制条例中华人民共和国民用核设施安全监督管制条例 中华人民共和国核材料管理条例中华人民共和国核材料管理条例 核电厂核事故应急管理条例核电厂核事故应急管理条例突发公
8、共卫生事件应急条例突发公共卫生事件应急条例 部门规章部门规章 卫生部、国家环境保护总局、国防科工委，以及公卫生部、国家环境保护总局、国防科工委，以及公安部等，这些有关部委局先后制定颁发了一批有关放射安部等，这些有关部委局先后制定颁发了一批有关放射工作许可制度及放射防护管理办法、核与放射事故管工作许可制度及放射防护管理办法、核与放射事故管理规定、放射工作人员职业健康管理办法、放射防理规定、放射工作人员职业健康管理办法、放射防护器材与含放射性产品管理办法、核动力厂设计及运护器材与含放射性产品管理办法、核动力厂设计及运行安全规定、城市放射性废物管理办法、放射环境管行安全规定、城市放射性废物管理办法、
9、放射环境管理办法、放射性物质运输管理办法等等理办法、放射性物质运输管理办法等等 放射性同位素与射线装置安全许可管理办法放射性同位素与射线装置安全许可管理办法放射诊疗管理规定放射诊疗管理规定放射工作人员职业健康管理办法放射工作人员职业健康管理办法 技术标准技术标准 以我国以我国电离辐射防护与辐射源安全基本标准电离辐射防护与辐射源安全基本标准(GB 188712002)最重要最重要，派生出了一大批各种放射防护次级，派生出了一大批各种放射防护次级专项标准，包括国家职业卫生标准、各类行业标准等专项标准，包括国家职业卫生标准、各类行业标准等。技术报告和导则指南没有强制性效力，乃是有关机构、组技术报告和导
10、则指南没有强制性效力，乃是有关机构、组织和专家所撰写的，属于进一步具体诠释各有关法规与标准，织和专家所撰写的，属于进一步具体诠释各有关法规与标准，以增加对法律、法规的理解。以增加对法律、法规的理解。第二章第二章 核辐射的物理基础核辐射的物理基础 原子结构、原子结构、X射线与核素射线与核素 元素（元素（element）的基本单位是原子，原子由原子核和核外）的基本单位是原子，原子由原子核和核外电子构成。电子构成。原子核内有不同数目的质子原子核内有不同数目的质子(proton,P)和中子和中子(neutron,N)，统称为核子统称为核子(nucleon)。原子核内质子数目和中子数目之和为原子核内质子
11、数目和中子数目之和为原子核的质量数，用原子核的质量数，用“A”表示，因此，表示，因此，整个原子核内中子数目整个原子核内中子数目N=AZ。原子结构原子结构原子结构原子结构p 核素、同位素和同质异能素核素、同位素和同质异能素核素、同位素和同质异能素核素、同位素和同质异能素 一般情况下原子核处于最低能量状态，称为基态一般情况下原子核处于最低能量状态，称为基态(ground state)。当受到高能量粒子轰击或核内部发生结构改变，原子。当受到高能量粒子轰击或核内部发生结构改变，原子可暂处于高能量状态，称之为激发态可暂处于高能量状态，称之为激发态(excited state)。激发态。激发态不会持久，将
12、迅速释放能量，而恢复至基态，这种能量的释不会持久，将迅速释放能量，而恢复至基态，这种能量的释放过程称为跃迁放过程称为跃迁(transition)。基态和激发态基态和激发态 ground stateexcited state核素、同位素和同质异能素的概念核素、同位素和同质异能素的概念 p 质子数相同，中子数相同，能量状态相同的一类原子的质子数相同，中子数相同，能量状态相同的一类原子的集合称为核素（集合称为核素（nuclide）。）。p 核内质子数相同，即在元素周期表中处于同一位置，但核内质子数相同，即在元素周期表中处于同一位置，但中子数不同的核素互称为某元素的同位素（中子数不同的核素互称为某元素
13、的同位素（isotope）。p 质子数、中子数均相同，但能量状态不同的核素称为质子数、中子数均相同，但能量状态不同的核素称为同质异能素（同质异能素（isomer）。稳定性核素和放射性核素稳定性核素和放射性核素 原子核内的核子之间存在着引力，称为核力（原子核内的核子之间存在着引力，称为核力（nuclear force），为短程力，受核子数目的影响），为短程力，受核子数目的影响。除了核力外，还存在静电斥力，该力为长程力，不受核子除了核力外，还存在静电斥力，该力为长程力，不受核子数目影响，但与电荷量有关。数目影响，但与电荷量有关。PN=101.5时，核力与静电斥力基本平衡，原子核处于时，核力与静电斥
14、力基本平衡，原子核处于稳定状态。处于稳定状态的核素称为稳定性核素（稳定状态。处于稳定状态的核素称为稳定性核素（stable nuclide）。）。当原子核内部处于不稳定状态，产生了能级的变化，转化当原子核内部处于不稳定状态，产生了能级的变化，转化为另一种核素。这种自发的核内结构或能量的变化过程称为核为另一种核素。这种自发的核内结构或能量的变化过程称为核衰变（衰变（nuclear decay），变化过程中释放的具有一定能量的粒），变化过程中释放的具有一定能量的粒子称为放射线（子称为放射线（radiation）。释出放射线的核素称为放射性核）。释出放射线的核素称为放射性核素（素（radio-nuc
15、lide）。）。原子核的衰变、裂变与聚变原子核的衰变、裂变与聚变 核衰变类型与规律核衰变类型与规律 1.衰变（衰变（alpha decay）原子核内要原子核内要释释放放2个个质质子和子和2个中子个中子组组成的成的称之称之为为“”粒子。粒子。2.衰变（衰变（beta decay）当核内当核内质质子、中子比例不当子、中子比例不当时时，质质子和中子将子和中子将产产生相互生相互转换转换，达到核内，达到核内调调整整结结构的目的。其特点构的目的。其特点是原子的是原子的质质量数不量数不变变，只有原子序数改，只有原子序数改变变（相差（相差1），），分分为为-和和+和电子俘获三种形式。和电子俘获三种形式。（1）
16、衰变衰变 主要发生在中子相对过多的核素。中子转化主要发生在中子相对过多的核素。中子转化为质子，释放负电子，称为为质子，释放负电子，称为 粒子。粒子。（2）+衰变衰变 主要发生在中子数相对不足的核素，核内主要发生在中子数相对不足的核素，核内由质子转化为中子，释放正电子，称为由质子转化为中子，释放正电子，称为+粒子。粒子。（3）电子俘获（）电子俘获（electron capture，EC）对于中子数相对较少某些核素，原子核从核外内对于中子数相对较少某些核素，原子核从核外内层的电子壳层俘获一个电子，使核内的一个质子转化层的电子壳层俘获一个电子，使核内的一个质子转化为中子，同时释放一个中微子，随后较外
17、层的电子跃为中子，同时释放一个中微子，随后较外层的电子跃入内层轨道填补空穴。由于外层能级高于内层能级，入内层轨道填补空穴。由于外层能级高于内层能级，因此，多余能量以电磁辐射（即特征因此，多余能量以电磁辐射（即特征X射线）形式释射线）形式释放。或者该能量传递给另一壳层电子，使之脱离轨道放。或者该能量传递给另一壳层电子，使之脱离轨道逸出，称为俄歇电子（逸出，称为俄歇电子（auger electron）。）。（4）跃迁与内转换现象跃迁与内转换现象 经过经过或或衰变的核素，在衰变的过程中可能导衰变的核素，在衰变的过程中可能导致原子核处于高能的激发态，核内多余能量以电致原子核处于高能的激发态，核内多余能
18、量以电磁辐射形式释放后返回基态，该过程称为磁辐射形式释放后返回基态，该过程称为跃迁。跃迁。有时在核内多余能量释放过程中，也可能将有时在核内多余能量释放过程中，也可能将能量传递给核外壳层电子，使之脱离其运行轨道能量传递给核外壳层电子，使之脱离其运行轨道而逸出，这种现象称为内转换现象。逸出的电子而逸出，这种现象称为内转换现象。逸出的电子称为内转换电子（称为内转换电子（internal conversion electron）X射线和射线和射线都是光子，它们的不同之处：射线都是光子，它们的不同之处：射线来源于核内能量释放，而射线来源于核内能量释放，而X射线为核外电子射线为核外电子跃迁过程中的能量释放
19、。跃迁过程中的能量释放。放射性核素衰变规律及其度量放射性核素衰变规律及其度量 核衰变是随机性的，单位时间衰变的原子核数目与核的总数成核衰变是随机性的，单位时间衰变的原子核数目与核的总数成核衰变是随机性的，单位时间衰变的原子核数目与核的总数成核衰变是随机性的，单位时间衰变的原子核数目与核的总数成正比，并且随着时间的增长，遵循一定的规律而减少。正比，并且随着时间的增长，遵循一定的规律而减少。正比，并且随着时间的增长，遵循一定的规律而减少。正比，并且随着时间的增长，遵循一定的规律而减少。物理半衰期物理半衰期物理半衰期物理半衰期(physical half life(physical half lif
20、e，T T1/21/2):):指放射性核素的原子核数目衰指放射性核素的原子核数目衰指放射性核素的原子核数目衰指放射性核素的原子核数目衰变到原来的一半所需要的时间。变到原来的一半所需要的时间。变到原来的一半所需要的时间。变到原来的一半所需要的时间。称为衰变常数（称为衰变常数（称为衰变常数（称为衰变常数（decay constantdecay constant），是放射性核素），是放射性核素），是放射性核素），是放射性核素衰变的特征参数，表征单位时间原子核发生衰变的速率。衰变的特征参数，表征单位时间原子核发生衰变的速率。衰变的特征参数，表征单位时间原子核发生衰变的速率。衰变的特征参数，表征单位时间
21、原子核发生衰变的速率。放射性活度、放射性比活度与放射性浓度放射性活度、放射性比活度与放射性浓度放射性活度、放射性比活度与放射性浓度放射性活度、放射性比活度与放射性浓度 放射性活度（放射性活度（放射性活度（放射性活度（A A）是指在一定的时间（是指在一定的时间（是指在一定的时间（是指在一定的时间（dtdt）内处于特定能态的一定量的）内处于特定能态的一定量的）内处于特定能态的一定量的）内处于特定能态的一定量的放射性核素发生自发衰变（放射性核素发生自发衰变（放射性核素发生自发衰变（放射性核素发生自发衰变（dNdN）的期望值。国际制单位为）的期望值。国际制单位为）的期望值。国际制单位为）的期望值。国际
22、制单位为BqBq，BqBq其表示每其表示每其表示每其表示每秒内核衰变的次数，秒内核衰变的次数，秒内核衰变的次数，秒内核衰变的次数，1Bq1Bq表示每秒有表示每秒有表示每秒有表示每秒有1 1次衰变。旧有单位为居里（次衰变。旧有单位为居里（次衰变。旧有单位为居里（次衰变。旧有单位为居里（CiCi），），），），1Ci 1Ci=3.710=3.7101010BqBq 单位质量中所含的放射性单位质量中所含的放射性单位质量中所含的放射性单位质量中所含的放射性活度称为比活度或比放射性。活度称为比活度或比放射性。活度称为比活度或比放射性。活度称为比活度或比放射性。一般用一般用一般用一般用Bq/kgBq/kg
23、或或或或Bq/molBq/mol为单位。为单位。为单位。为单位。单位容积溶液中所含放射性单位容积溶液中所含放射性单位容积溶液中所含放射性单位容积溶液中所含放射性活度称为放射性浓度，以活度称为放射性浓度，以活度称为放射性浓度，以活度称为放射性浓度，以Bq/mlBq/ml或或或或Bq/LBq/L为单位。为单位。为单位。为单位。核裂变与核聚变反应核裂变与核聚变反应 原子核的核裂变反应是目前获得核能的主要途径原子核的核裂变反应是目前获得核能的主要途径原子核的核裂变反应是目前获得核能的主要途径原子核的核裂变反应是目前获得核能的主要途径 一些重核如果一些重核如果一些重核如果一些重核如果分裂成二个中分裂成二
24、个中分裂成二个中分裂成二个中等质量的原子等质量的原子等质量的原子等质量的原子核时，会同时核时，会同时核时，会同时核时，会同时释放出中子和释放出中子和释放出中子和释放出中子和能量，这一过能量，这一过能量，这一过能量，这一过程称为原子核程称为原子核程称为原子核程称为原子核裂变（裂变（裂变（裂变（nuclear nuclear fissionfission）。）。）。）。自发裂变是原子核自发裂变是原子核自发裂变是原子核自发裂变是原子核在没有入射粒子轰在没有入射粒子轰在没有入射粒子轰在没有入射粒子轰击的情况下自行发击的情况下自行发击的情况下自行发击的情况下自行发生的核裂变。生的核裂变。生的核裂变。生的
25、核裂变。诱发裂变是在入射粒诱发裂变是在入射粒诱发裂变是在入射粒诱发裂变是在入射粒子的轰击下重核发生子的轰击下重核发生子的轰击下重核发生子的轰击下重核发生的裂变。的裂变。的裂变。的裂变。由两个氢原子合为一个氦原子，就叫核聚变。由两个氢原子合为一个氦原子，就叫核聚变。放射线与物质作用的物理基础放射线与物质作用的物理基础放射线与物质作用的物理基础放射线与物质作用的物理基础 电离与激发作用电离与激发作用电离与激发作用电离与激发作用 带电粒子与物质的核外电子发生静电作用，如果带电粒子与物质的核外电子发生静电作用，如果带电粒子与物质的核外电子发生静电作用，如果带电粒子与物质的核外电子发生静电作用，如果导致
26、物质中的原子失去轨道电子形成正负离子对，称为导致物质中的原子失去轨道电子形成正负离子对，称为导致物质中的原子失去轨道电子形成正负离子对，称为导致物质中的原子失去轨道电子形成正负离子对，称为电离电离电离电离（ionizationionization）作用）作用）作用）作用。传能线密度传能线密度传能线密度传能线密度(linear energy transfer(linear energy transfer，LET)LET)是指带电是指带电是指带电是指带电粒子穿过物质时，在其单位长度径迹上所转移的能量。粒子穿过物质时，在其单位长度径迹上所转移的能量。粒子穿过物质时，在其单位长度径迹上所转移的能量。粒
27、子穿过物质时，在其单位长度径迹上所转移的能量。如果带电粒子使照射物质轨道电子从内层跃迁至外层，如果带电粒子使照射物质轨道电子从内层跃迁至外层，如果带电粒子使照射物质轨道电子从内层跃迁至外层，如果带电粒子使照射物质轨道电子从内层跃迁至外层，整个原子处于能量较高的激发态，此过程称为整个原子处于能量较高的激发态，此过程称为整个原子处于能量较高的激发态，此过程称为整个原子处于能量较高的激发态，此过程称为激发激发激发激发（excitationexcitation）作用）作用）作用）作用。带电粒子与物质的相互作用带电粒子与物质的相互作用带电粒子与物质的相互作用带电粒子与物质的相互作用 散射与吸收散射与吸收
28、散射与吸收散射与吸收 带电粒子受到物质原子核库仓电带电粒子受到物质原子核库仓电场作用而发生方向偏折和能量的改变，场作用而发生方向偏折和能量的改变，称为散射（称为散射（scattering），只改变运动），只改变运动方向而能量不变者称为弹性散射方向而能量不变者称为弹性散射（elastic scattering）。）。如果射线通过物质时，由于各种作用的如果射线通过物质时，由于各种作用的机制，导致带电粒子的动能全部丧失而不复机制，导致带电粒子的动能全部丧失而不复存在的过程称为吸收（存在的过程称为吸收（absorption）。）。粒子在介质中受到阻滞而急剧减速，部分能量甚至全粒子在介质中受到阻滞而急剧
29、减速，部分能量甚至全部能量转化为电磁辐射，称为轫致辐射（部能量转化为电磁辐射，称为轫致辐射（bremsstrahlung）。）。其发生的几率与其发生的几率与能量及介质的原子序数成正比。能量及介质的原子序数成正比。因此在放因此在放射防护中要注意，射防护中要注意，粒子吸收体和屏蔽应采用低密度材料，粒子吸收体和屏蔽应采用低密度材料，如有机玻璃、铝或塑料等。如有机玻璃、铝或塑料等。轫致辐射与湮没辐射轫致辐射与湮没辐射轫致辐射与湮没辐射轫致辐射与湮没辐射 +通过物质时和核外电子相互作用，消耗能量而相互结通过物质时和核外电子相互作用，消耗能量而相互结合，同时转化为两个方向相反，能量各为合，同时转化为两个方
30、向相反，能量各为0.511MeV的的光子光子而自身消失，这种过程称为而自身消失，这种过程称为湮没辐射湮没辐射（annihilation radiation）X X、射线与物质的相互作用射线与物质的相互作用射线与物质的相互作用射线与物质的相互作用 光电效应：光子与介质原子的轨道电子碰撞，把能量全部交给光电效应：光子与介质原子的轨道电子碰撞，把能量全部交给光电效应：光子与介质原子的轨道电子碰撞，把能量全部交给光电效应：光子与介质原子的轨道电子碰撞，把能量全部交给轨道电子，使之脱离原子，光子消失，这一作用能够过程称为光电效轨道电子，使之脱离原子，光子消失，这一作用能够过程称为光电效轨道电子，使之脱离
31、原子，光子消失，这一作用能够过程称为光电效轨道电子，使之脱离原子，光子消失，这一作用能够过程称为光电效应应应应(photoelectric effect)(photoelectric effect)。脱离轨道的电子称为光电子。脱离轨道的电子称为光电子。脱离轨道的电子称为光电子。脱离轨道的电子称为光电子。康普顿效应：能量较高的光子与核外电子碰撞，将一部分能量康普顿效应：能量较高的光子与核外电子碰撞，将一部分能量康普顿效应：能量较高的光子与核外电子碰撞，将一部分能量康普顿效应：能量较高的光子与核外电子碰撞，将一部分能量传递给电子，使之脱离原子轨道成为高速运行的电子，而光子本身能传递给电子，使之脱离
32、原子轨道成为高速运行的电子，而光子本身能传递给电子，使之脱离原子轨道成为高速运行的电子，而光子本身能传递给电子，使之脱离原子轨道成为高速运行的电子，而光子本身能量降低，运行方向发生改变，成为康普顿效应量降低，运行方向发生改变，成为康普顿效应量降低，运行方向发生改变，成为康普顿效应量降低，运行方向发生改变，成为康普顿效应(Compton effect)(Compton effect)。电子对生成：当光子能量大于电子对生成：当光子能量大于电子对生成：当光子能量大于电子对生成：当光子能量大于1.022MeV1.022MeV时，在物质原子核电场时，在物质原子核电场时，在物质原子核电场时，在物质原子核电
33、场作用下转化为一个正电子和一个负电子，称为电子对生成作用下转化为一个正电子和一个负电子，称为电子对生成作用下转化为一个正电子和一个负电子，称为电子对生成作用下转化为一个正电子和一个负电子，称为电子对生成(electron(electron pair production)pair production)。第三章第三章 人体辐射计量学人体辐射计量学辐射的基本概念辐射的基本概念辐射的基本概念辐射的基本概念 辐射是不需要介质参与而进行能量传递的一种现象。辐射是不需要介质参与而进行能量传递的一种现象。辐射是不需要介质参与而进行能量传递的一种现象。辐射是不需要介质参与而进行能量传递的一种现象。性质分类：
34、性质分类：性质分类：性质分类：电磁辐射电磁辐射电磁辐射电磁辐射 其本质是电磁波，其本质是电磁波，其本质是电磁波，其本质是电磁波，X X射线、射线、射线、射线、射线和紫外线等射线和紫外线等射线和紫外线等射线和紫外线等 。粒子辐射粒子辐射粒子辐射粒子辐射 如如如如 粒子、粒子、粒子、粒子、粒子、中子等。粒子、中子等。粒子、中子等。粒子、中子等。作用分类：作用分类：作用分类：作用分类：电离辐射电离辐射电离辐射电离辐射 可以产生电离作用可以产生电离作用可以产生电离作用可以产生电离作用非电离辐射非电离辐射非电离辐射非电离辐射 不产生电离作用不产生电离作用不产生电离作用不产生电离作用狭义的辐射仅指电离辐射
35、。狭义的辐射仅指电离辐射。狭义的辐射仅指电离辐射。狭义的辐射仅指电离辐射。电离辐射计量学电离辐射计量学电离辐射计量学电离辐射计量学 X X射线或射线或射线或射线或 射线射线射线射线照射照射照射照射dmdm质量空气时便与空气中的原子相互作用，部质量空气时便与空气中的原子相互作用，部质量空气时便与空气中的原子相互作用，部质量空气时便与空气中的原子相互作用，部分放射线损失的能量被原子中的电子获得而使原子电离，当这些获能分放射线损失的能量被原子中的电子获得而使原子电离，当这些获能分放射线损失的能量被原子中的电子获得而使原子电离，当这些获能分放射线损失的能量被原子中的电子获得而使原子电离，当这些获能电子
36、被完全吸收时所产生的同种符号离子（或带电荷原子）的总电荷电子被完全吸收时所产生的同种符号离子（或带电荷原子）的总电荷电子被完全吸收时所产生的同种符号离子（或带电荷原子）的总电荷电子被完全吸收时所产生的同种符号离子（或带电荷原子）的总电荷量（量（量（量（dQdQ）称为照射量（）称为照射量（）称为照射量（）称为照射量（exposureexposure，X X）。）。）。）。pp 照射量照射量照射量照射量(X)(X)照射量的国际单位照射量的国际单位照射量的国际单位照射量的国际单位(SI)(SI)是库仑是库仑是库仑是库仑/千克千克千克千克(C/kg)(C/kg)，目前照射量的测量仅适，目前照射量的测量
37、仅适，目前照射量的测量仅适，目前照射量的测量仅适用能量在用能量在用能量在用能量在10keV10keV3MeV3MeV范围内的范围内的范围内的范围内的X X射线和射线和射线和射线和 射线，其他放射性粒子不能射线，其他放射性粒子不能射线，其他放射性粒子不能射线，其他放射性粒子不能用照射量来度量。单位时间内的照射量称为照射量率用照射量来度量。单位时间内的照射量称为照射量率用照射量来度量。单位时间内的照射量称为照射量率用照射量来度量。单位时间内的照射量称为照射量率(exposure rate)(exposure rate)。p 吸收剂量吸收剂量(D)吸收剂量吸收剂量吸收剂量吸收剂量(absorbed
38、dose(absorbed dose，D)D)指单位质量物质所接受的电离辐射的平指单位质量物质所接受的电离辐射的平指单位质量物质所接受的电离辐射的平指单位质量物质所接受的电离辐射的平均能量。均能量。均能量。均能量。dmdm为被照射物质的质量，为被照射物质的质量，为被照射物质的质量，为被照射物质的质量，dEdE为其吸收的辐射能。为其吸收的辐射能。为其吸收的辐射能。为其吸收的辐射能。吸收剂量吸收剂量吸收剂量吸收剂量(D)D)是放射领域内一个非常重要的量，它适用于任何类型是放射领域内一个非常重要的量，它适用于任何类型是放射领域内一个非常重要的量，它适用于任何类型是放射领域内一个非常重要的量，它适用于
39、任何类型的电离辐射和任何被照射的物质，并适用于内、外照射。吸收剂量的的电离辐射和任何被照射的物质，并适用于内、外照射。吸收剂量的的电离辐射和任何被照射的物质，并适用于内、外照射。吸收剂量的的电离辐射和任何被照射的物质，并适用于内、外照射。吸收剂量的国际单位国际单位国际单位国际单位(SI)(SI)为：为：为：为：J/kgJ/kg，专用名称：戈瑞，专用名称：戈瑞，专用名称：戈瑞，专用名称：戈瑞(gray,Gy),1Gy=1J/kg(gray,Gy),1Gy=1J/kg。旧制。旧制。旧制。旧制单位是拉德单位是拉德单位是拉德单位是拉德(rad)(rad)。1Gy=100rad1Gy=100rad同样也
40、存在吸收剂量率同样也存在吸收剂量率同样也存在吸收剂量率同样也存在吸收剂量率(Gy/s)(Gy/s)pp 比释动能（比释动能（比释动能（比释动能（K K）比释动能比释动能比释动能比释动能(kinetic energy released in mass(kinetic energy released in mass，kermakerma，K)K)指不带电致指不带电致指不带电致指不带电致电离粒子与物质相互作用时，在单位质量的物质中产生的带电粒子的初电离粒子与物质相互作用时，在单位质量的物质中产生的带电粒子的初电离粒子与物质相互作用时，在单位质量的物质中产生的带电粒子的初电离粒子与物质相互作用时，在单
41、位质量的物质中产生的带电粒子的初始动能的总和。始动能的总和。始动能的总和。始动能的总和。d dE Etrtr是不带电致电离粒子在特定物质的体积内释放出来的所有带是不带电致电离粒子在特定物质的体积内释放出来的所有带是不带电致电离粒子在特定物质的体积内释放出来的所有带是不带电致电离粒子在特定物质的体积内释放出来的所有带电粒子的初始动能总和；电粒子的初始动能总和；电粒子的初始动能总和；电粒子的初始动能总和；dmdm为所考虑的物质质量。为所考虑的物质质量。为所考虑的物质质量。为所考虑的物质质量。比释动能的单位与吸收剂量相同比释动能的单位与吸收剂量相同比释动能的单位与吸收剂量相同比释动能的单位与吸收剂量
42、相同 当量剂量当量剂量当量剂量当量剂量(equivalent dose(equivalent dose，HHT,RT,R)就是吸收剂量与辐射权重因数就是吸收剂量与辐射权重因数就是吸收剂量与辐射权重因数就是吸收剂量与辐射权重因数(radiation weighting factor,W(radiation weighting factor,WR R)的乘积。的乘积。的乘积。的乘积。pp 当量剂量当量剂量当量剂量当量剂量(HHT,RT,R)H HT,RT,R为为为为R R类辐射在组织或器官类辐射在组织或器官类辐射在组织或器官类辐射在组织或器官T T中所受到的当量剂量；中所受到的当量剂量；中所受到的
43、当量剂量；中所受到的当量剂量；D DT,RT,R为为为为R R类辐射在组织或器官中所致的平均吸收剂量；类辐射在组织或器官中所致的平均吸收剂量；类辐射在组织或器官中所致的平均吸收剂量；类辐射在组织或器官中所致的平均吸收剂量；WWR R为为为为R R类辐射的辐射类辐射的辐射类辐射的辐射类辐射的辐射权重因数。权重因数。权重因数。权重因数。专用单位专用单位专用单位专用单位 希沃特希沃特希沃特希沃特(Sievert(Sievert，Sv)Sv)表表3-2 不同辐射类型的辐射权重因数不同辐射类型的辐射权重因数WR 辐射类型辐射类型 能量范围能量范围 WR 光子光子 所有能量所有能量 1 电子和介子电子和介
44、子 所有能量所有能量 1 中子中子 10keV 5 10 keV100keV 10 100keV2MeV 20 2 MeV20MeV 10 20MeV 5 质子质子(反冲质子除外反冲质子除外)2MeV 5 粒子、裂变碎片、重核粒子、裂变碎片、重核 20有效剂量（有效剂量（有效剂量（有效剂量（E E）是指全身受到均匀照射或不均匀照射时，将不同组织当量剂量（是指全身受到均匀照射或不均匀照射时，将不同组织当量剂量（是指全身受到均匀照射或不均匀照射时，将不同组织当量剂量（是指全身受到均匀照射或不均匀照射时，将不同组织当量剂量（HHT T，R R）与组织权重因数加权的平均值）与组织权重因数加权的平均值）
45、与组织权重因数加权的平均值）与组织权重因数加权的平均值。表表表表3-3 3-3 组织权重因数组织权重因数组织权重因数组织权重因数(WT)(WT)专用单位专用单位 希沃特希沃特(Sievert，Sv)p 待积剂量待积剂量 待积剂量（待积剂量（committed dose）指放射性核素进入体内的剂量积分）指放射性核素进入体内的剂量积分估算，根据待积剂量的概念还可以推倒出待积吸收剂量、待积当量剂估算，根据待积剂量的概念还可以推倒出待积吸收剂量、待积当量剂量和待积有效剂量等。量和待积有效剂量等。待积当量剂量（待积当量剂量（committed equivalent dose,HT（）指单次摄入的）指单次
46、摄入的放射性物质在其后的放射性物质在其后的年内对所关心的器官或组织所造成的总剂量累积年内对所关心的器官或组织所造成的总剂量累积值。值。待积有效剂量待积有效剂量待积有效剂量待积有效剂量(committed effective dose(committed effective dose，E E()()如果单次摄入如果单次摄入如果单次摄入如果单次摄入R R类放射性核素对人体器官或组织（类放射性核素对人体器官或组织（类放射性核素对人体器官或组织（类放射性核素对人体器官或组织（T T）造成的待）造成的待）造成的待）造成的待积当量剂量积当量剂量积当量剂量积当量剂量HHT T（）乘以相应的权重因子乘以相应的
47、权重因子乘以相应的权重因子乘以相应的权重因子WWT T，随后对所涉及的器官或组，随后对所涉及的器官或组，随后对所涉及的器官或组，随后对所涉及的器官或组织（织（织（织（T T）求积，）求积，）求积，）求积，H HT T（）为积分至为积分至为积分至为积分至 时间时组织（时间时组织（时间时组织（时间时组织（T T）的待积当量剂量；）的待积当量剂量；）的待积当量剂量；）的待积当量剂量；WWT T为组为组为组为组织织织织T T的组织权重因数。的组织权重因数。的组织权重因数。的组织权重因数。比释动能比释动能K当量剂量当量剂量H辐射场辐射场(照射量照射量X)空气空气待积剂量待积剂量核素进入体内核素进入体内待
48、积当量待积当量剂量剂量待积有效待积有效剂量剂量）吸收剂量吸收剂量D有效剂量有效剂量E电离辐射源电离辐射源常用电离辐射量间相互关系常用电离辐射量间相互关系非电离辐射计量学非电离辐射计量学非电离辐射计量学非电离辐射计量学 pp 电磁辐射计量电磁辐射计量电磁辐射计量电磁辐射计量 电磁辐射来源电磁辐射来源电磁辐射来源电磁辐射来源 自然界，如雷电、台风、太阳的黑子自然界，如雷电、台风、太阳的黑子自然界，如雷电、台风、太阳的黑子自然界，如雷电、台风、太阳的黑子活动与黑体辐射等活动与黑体辐射等活动与黑体辐射等活动与黑体辐射等 人工电磁辐射人工电磁辐射人工电磁辐射人工电磁辐射,如一些医疗设备、电脑、微如一些医
49、疗设备、电脑、微如一些医疗设备、电脑、微如一些医疗设备、电脑、微波炉、手机、收音机、电视广播发射机和波炉、手机、收音机、电视广播发射机和波炉、手机、收音机、电视广播发射机和波炉、手机、收音机、电视广播发射机和卫星通讯装置等。卫星通讯装置等。卫星通讯装置等。卫星通讯装置等。无线电波、微波、红外线、可见光和紫外线等一般称无线电波、微波、红外线、可见光和紫外线等一般称无线电波、微波、红外线、可见光和紫外线等一般称无线电波、微波、红外线、可见光和紫外线等一般称为非电离辐射或称电磁辐射。为非电离辐射或称电磁辐射。为非电离辐射或称电磁辐射。为非电离辐射或称电磁辐射。频率极高的频率极高的频率极高的频率极高的
50、X X射线和射线和射线和射线和 射线可造成人体组织的间接电离，射线可造成人体组织的间接电离，射线可造成人体组织的间接电离，射线可造成人体组织的间接电离，归在电离辐射的范畴。归在电离辐射的范畴。归在电离辐射的范畴。归在电离辐射的范畴。公式：公式：公式：公式：电磁波频率（电磁波频率（电磁波频率（电磁波频率（frequencyfrequency，f f）、波长（）、波长（）、波长（）、波长（wave lengthwave length，）与波速）与波速）与波速）与波速（wave velocitywave velocity，c c），），），），h h为为为为PlankPlank常数。常数。常数。常数