04外照射剂量的计算

04外照射剂量的计算外照射剂量的计算主讲：崔莹1第四章外照射剂量的计算外照射是辐射源在机体外面时所产生的照射，对人体而言，外照射主要来自中子、γ射线和X射线，其次是β射线。

由于α粒子射程短，天然α粒子衣服即可挡住，所以，外照射剂量计算一般不涉及α射线（加速器产生的α粒子除外）。

外照射剂量计算是进行辐射防护及评价的基础21第四章外照射剂量的计算外照射防护的基本原则：尽量减少或避免射线从外部对人体的照射，使之所受照射不超过国家规定的剂量限值。

外照射防护的三要素：时间：充分准备距离：远距操作减少受照时间任何源不能直接用手操作屏蔽：根据辐射源的类型、射线能量、活度，选择适当材料和厚度进行屏蔽3第一节γ射线剂量的计算一.点源的剂量计算点源是指辐射源的线度远小于源至计算剂量点的距离的辐射源如果辐射场中某点与辐射源的距离，比辐射源本身的几何尺寸大十倍以上，即可把辐射源看成是点状的，称其为点状源，简称点源。

任何其他形状的源，都可视为若干点源的叠加。

42第一节γ射线剂量的计算照射量与吸收剂量的关系照射量的单位为：库仑每千克（C/kg），其专用单位为伦琴（R）1R = 2.58 ×10?4 C / kgDa = 33.85 X戈(国际单位制下) 戈（照射量X用伦琴为单位）Da = 8.69 ×10 ?3 XDa －－空气中同一点处的吸收剂量（Gy） X －－空气中同一点X 或γ射线的照射量（R）(μ / ρ )m 空气中同一点组织中的吸收剂量 D m = 8.69 ×10 ?3 en X = fX 戈( μen / ρ ) a5第一节γ射线剂量的计算一.点源的剂量计算1.γ点源的空气吸收剂量率计算γ射线在空气中吸收剂量率与照射量率之间的关系为：& & Da = 33.85 XGy / s在空气中同一点处γ射线在物质（m）中吸收剂量率与照射率关系为：& & Dm = f m X其中f m = 33.85( μen / ρ ) m ( μen / ρ ) aJ /C63第一节γ射线剂量的计算一.点源的剂量计算2.γ点源的吸收剂量率与粒子注量率之间的关系在带电粒子平衡条件下，光子注量率与吸收剂量率有下列关系：μ & D = ? ( en ) Er ρμen ρ戈/秒& D —γ射线在注量率为φ的某一点处，空气的吸收剂量率—空气中在计算剂量点处，γ射线的注量率（1/m2s）－γ射线在空气中的质能吸收系数（m2/kg）Er －γ射线的能量（J）7第一节γ射线剂量的计算一.点源的剂量计算2.γ点源的吸收剂量率与粒子注量率之间的关系在带电粒子平衡条件下，光子注量率与吸收剂量率有下列关系：μ& D = ? ( en ) Er ρ戈/秒例题：在工作场所某一点，测得能量为1.00MeV的γ射线的注量率为1.55×107光子/米2·秒，计算此点的吸收剂量率【查表可得：空气中的（μen/ρ）＝2.787×10-3米2/千克】84第一节γ射线剂量的计算一.点源的剂量计算3.源的活度与照射率的关系γ照射率常数Γ把源的活度A和照射率联系起来，其物理意义：距离照射率常数Γ 活度为1居里的γ点源1米处，在1小时内所产生的照射率，即：Γδ =l 2 dX ( )δ A dtc ? m 2 / kg设源的活度为A居里，离源R米处的照射率用下式计算：& AΓ X = 2 c / kg ? s R 60Co源在1米处的照射率为多少？例题：试计算1居里的在空气和皮下组织内的吸收剂量率是多少？【Г＝2.56×10-18库伦·米2/千克＝1.32伦·米2/小时·居里， fm＝9.5×10-3】9第一节γ射线剂量的计算二.非点源照射率计算在实际工作中，除点源外，如反应堆、放射性工艺管道、放射性料液贮存容器、用于辐射消毒的大型面源、大的表面污染等，必须考虑源的形状、体积、源内的多次散射及自吸收。

L dL 1.线状源a θ θ1 P 1 θ1 θ2 P2 a1 θ1θ2 P3105第一节γ射线剂量的计算二.非点源照射率计算1.线状源P点 1& dX =( A / L)ΓdL & ( A / L)Γ dθ 由dL = a sec 2 θdθ → dX = 2 r a θ1 ( A / L)Γ AΓ L & X1 = ∫ dθ = arctg c / kg ? s 0 a La aP2点 P3点2 AΓ L & X2 = arctg c / kg ? s 2a La AΓ L + a1 a & (arctg ? arctg 1 ) X3 = La a ac / kg ? s11第一节γ射线剂量的计算二.非点源照射率计算2.圆盘源（碟源）& 面源 dS＝rdrdθ 在P1点的微分照射率为：dX=AΓ dS = f (r ,θ ) L2对整个圆盘积分，可以得到它在P1点产生的照射率：1 & & X = ∫∫ dX = πAΓ ln ?2 [a 2 + R02 ? d 2 + R04 + 2 R02(a 2 ? d 2 ) + (a 2 + d 2 ) 2 ? ? 2a ?对于P2点，距中心为a，d＝0，上式可简化为：2 2 & = 2πAΓ ln a + R0 X a126第一节γ射线剂量的计算二.非点源照射率计算3.体源反应堆，盛有放射性溶液的各种形状的容器、由放射性物质污染的空 P 气等都是体源的例子。

（1）.截头圆锥体φ0 φ r r2 r1LμsdV13第一节γ射线剂量的计算二.非点源照射率计算4.体源（1）.截头圆锥体小体积元dV = rsin?d?dθdr 发出的γ射线在P点产生的微分照射率：& dX =Sv Γ dVe?μs ( r ? r1 ) 2 rP点的照射率：（若仅考虑自吸收）& 2πSv Γ [1 ? cos ? ? E (μ l) + cos ? E (μ l sec ? )] X= 0 2 s 0 2 s 0 μs147第一节γ射线剂量的计算二.非点源照射率计算3.体源（2）.半无限大体源π 当?0 = , l = ∞ ，便是半无限大体源：（若仅考虑自吸收） 2& 2πS v Γ X=（3）.无限大体源当?0 = π, l = ∞，便是无限大体源：（若仅考虑自吸收）μsc / kg ? s& 4πSv Γ X=μsc / kg ? s“无限大体源”并不是指源的几何形式无限大，而是指其线度的大小相对于γ射线在其中的减弱程度而言，一般其厚度大于γ射线的3－5个自15由程可以视为无限厚的。

第二节 X射线剂量的计算威尔姆·康拉德·伦琴(1845-1923)，德国物理学家。

“我的发现属于所有的人。

但愿我的这一发现能被全世界科学家所利用。

这样，它就会更好地服务于全人类…… ”一.X射线的产生产生X射线的机理有两种，一种是轫致辐射；一种是特征X辐射。

在此两种发射的X射线中以轫致辐射为主，因此X射线是连续谱。

实际中我们利用X射线机产生的X射线应用于医疗、工业、农业及科学研究方面。

168第二节 X射线剂量的计算二.X射线剂量的计算实际应用的X射线机，主要由高压点源和X射线管组成。

高压电源? ?阴极：电子源，由钨丝构成的阴极灯丝? X射线机? ? ?X射线管?阳极：由铜或钼的金属块嵌上小块钨构成 ?聚焦器：聚焦，提高X射线输出额 ? ? ?在计算γ射线剂量时需要知道源的活度，在计算X射线剂量时，同样也需要知道X射线机的输出额。

就可以利用下式计算所受的吸收剂量：R & D = X 0 It( 0 ) 2 R17第二节 X射线剂量的计算二.X射线剂量的计算R & D = X 0 It( 0 ) 2 R & X 0 －离靶为R0处的X射线输出额（戈/毫安·分）I －X射线机的管电流（毫安） t －受照时间（分） R0 －在表中查出X输出额X0时，离靶的距离 R －实际受照点离靶的距离189第三节带电粒子的剂量计算一.单能电子及β射线的注量率与吸收剂量的关系单能电子束的吸收剂量，可以用电子在物质中的碰撞阻止本领计算手册中列出了不同能量的电子在不同元素及其他物质中的质量碰撞阻止本领，只要知道指定物质所接受的单能电子的注量率，可由下式计算指定物质的吸收剂量率：－电子的注量率 S ( ) col －能量为E(MeV)的电子，在指定物质中的质量碰撞阻止本领ρ同时只要知道β射线的注量率，也可以用上式计算吸收剂量率，但(S/ρ)col 对应β射线平均能量的质量阻止本领.19S & D = 3.6 ×106 ?( ) col ρ毫戈 / 小时第三节带电粒子的剂量计算二.计算β射线剂量的经验公式β射线是连续谱，虽然它在物质中的减弱近似服从指数规律，但其散射作用明显。

到目前为止，尚无满意的理论公式用于β源的剂量计算，故常用经验方法计算。

点源的剂量计算洛文格经验公式：当β射线的最大能量为0.167-2.24MeV时KA ? ? νr 1?( νr / c ) ? 1? νr & D= ?c 1 ? e ? + νre ( νr ) 2 ? ?c ? ?}2010第三节带电粒子的剂量计算二.计算β射线剂量的经验公式点源的剂量计算KA ? ? νr 1?( νr / c ) ? 1? νr & D= c 1? e 2 ? ? ? + νre ( νr ) ? ?c ?式中：}当νr ≥ 1时 cνr 1?( νr / c ) ? ?1 ? c e ?＝0 ? ?& D －在吸收介质中距离点源r（克/厘米2）处的β剂量率（毫戈/小时）A －β点源的放射性活度（贝克） c －与β最大能量有关的参数ν－β射线的吸收系数 K －归一化系数21第三节带电粒子的剂量计算二.计算β射线剂量的经验公式点源的剂量计算 K －归一化系数K = 4.59 ×10 ?5 ρ 2ν 3 E β α = 4.59 ×10?5 ρ2 ν 3 E β 3c 2 ? e(c 2 ? 1)毫戈 / 小时 ? 贝克ρ－吸收介质的密度 e －自然对数的底α －等于1/[3c2-e(c2-1)]2211第三节带电粒子的剂量计算二.计算β射线剂量的经验公式点源的剂量计算当介质是空气时：参数c和ν按下列公式计算：c = 3.11e ?0.55E max ν= 16.0 Eβ [2 ? * ] 1.40 (E β max ? 0.036) Eβ2 ? 当吸收介质为软组织时：c = ?1.5 ?1 ? ν=0.17 < E β max < 0.5MeV 0.5 < E β max < 1.5MeV 1.5 ≤ E β max < 3.0MeV2318.6 Eβ [2 ? * ] 1.37 (E β max ? 0.036) Eβ第三节带电粒子的剂量计算二.计算β射线剂量的经验公式点源的剂量计算式中：E β max －β射线的最大能量（MeV）Eβ－β射线的平均能量（MeV）－理论计算的β谱平均能量（MeV）E* β2412第三节带电粒子的剂量计算三.辐射平衡辐射平衡常在气候学中提到，这里指：在放射性物质均匀分布的体积V 中，假定物质组成及密度均匀，在V内围绕P点取一小体积元dV；在小体积dV内产生的辐射，因射出该体积造成的能量损失，等于周围发射的辐射进入此小体积的能量补偿时，就说P点存在着辐射平衡达到辐射平衡的条件是dV的边界到V的边界距离等于或大于辐射的最大射程对于α或β射线，当dV的边界到V的边界的距离d≥Rmax时，P点容易达到辐射平衡；对于γ射线，由于它在物质中的减弱服从指数规律，实际上没有射程的概念，一般情况下也不存在辐射平衡条件。