辐射场及其计算公式
辐射场的量和单位
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。
Φ—粒子注量，单位m-2。
*注：还有另一种表达方式是：粒子注量Φ等于单位体积内的径迹总长度。
辐射剂量计算公式(二)
辐射剂量计算公式(二)辐射剂量计算公式辐射剂量计算是核科学和辐射防护领域的重要内容，通过计算辐射剂量可以评估辐射对人体的影响。
在实际计算过程中，我们需要使用一系列的公式来进行计算。
本文列举了一些常见的辐射剂量计算公式，并通过具体例子来解释说明。
线源辐射剂量计算公式1.线源辐射剂量计算公式可以用于计算距离线源一定距离处的辐射剂量。
基本公式如下：D=S⋅Q 4π⋅r2其中，D表示辐射剂量，S表示放射源的强度，Q表示放射性放射源的比活度，r表示距离线源的距离。
例如，某个放射源的比活度为2 Ci（居里），放射源距离人体10米，求该处的辐射剂量。
D=2 Ci×37×106 Bq/Ci4π×(10 m)22.若受辐射者和辐射源距离不同，则可以使用以下公式进行计算：D=S⋅Q4π⋅r12×r12r22其中，D表示辐射剂量，S表示放射源的强度，Q表示放射性放射源的比活度，r1表示距离辐射源的初始距离，r2表示距离辐射源的目标距离。
例如，某个放射源的比活度为1 Ci，距离人体10米时的剂量为8 mSv，问距离人体20米时的剂量为多少？D=1 Ci×37×106 Bq/Ci4π×(10 m)2×(10 m)2(20 m)2面源辐射剂量计算公式1.面源辐射剂量计算公式可以用于计算距离平面放射源一定距离处的辐射剂量。
基本公式如下：D=S⋅Q4π⋅r2⋅1−cosθ2π其中，D表示辐射剂量，S表示放射源的强度，Q表示放射性放射源的比活度，r表示距离放射源的距离，θ表示入射方向与垂直方向的夹角。
例如，某个平面放射源的比活度为Bq/cm²，放射源距离人体30米，入射方向与垂直方向的夹角为30度，求该处的辐射剂量。
D= Bq/cm²×(10−4 m/cm)24π×(30 m)2⋅1−cos30∘2π2.若受辐射者和面源放射源距离不同，则可以使用以下公式进行计算：D=S⋅Q4π⋅r12×1−cosθ2π×r12r22其中，D表示辐射剂量，S表示放射源的强度，Q表示放射性放射源的比活度，r1表示距离放射源的初始距离，r2表示距离放射源的目标距离，θ表示入射方向与垂直方向的夹角。
辐射强度计算公式
辐射强度计算公式
辐射强度计算可以让人们更好地了解辐射环境，它是计算由放射源产生的辐射能量在空间内传播的强度。
辐射强度的计算是根据放射源的类型，放射源的功率，放射源的能量和附近的物质（例如，墙壁，屋顶等）等来完成的。
辐射强度计算可以用来估计一定范围内放射源的有害辐射水平。
这种计算对于保护公众健康非常重要，因为过高的辐射水平会对人类和动植物的健康造成危害。
辐射强度计算的公式有很多种，其中最常用的一种是用于计算在特定距离内的辐射强度的公式。
这种公式被称为“贝塞尔-万能公式”，它可以用来估计放射源的辐射强度，根据放射源的功率和距离。
它的表达式如下：
辐射强度（I）=放射源功率（P）/（4πr ^ 2）
其中，I表示放射源的辐射强度，P表示放射源的功率，r表示两者之间的距离。
辐射强度计算还可以用来估计放射源在空气中放射出的辐射量。
这种计算需要考虑放射源的活度，以及放射源所处位置的温度、湿度、空气组成等环境条件。
因此，辐射强度计算是一项重要的技术，可以用来估计放射源的有害辐射水平，以及放射源在空气中放射出的辐射量。
这种计算也可以用来估计放射源的影响范围，从而帮助公众采取有效的措施，保护公众的健康和安全。
电磁辐射基础知识
电磁的基本概念电磁场(electromagnetic field) 是物质的一种形式。
为了说明电磁的基本概念，现对一些常用名词、术语等做一简略介绍[1]。
一、交流电1．交流电(alternating current)交流电是交替地即周期性地改变流动方向和数值的电流。
如果我们将电源的两个极，即正极与负极迅速而有规律地变换位置，那么电子就会随着这种变换的节奏而改变自己的流动方向。
开始时电子向一个方向流动，以后又改向与开始流动方向相反的方向流动，如此交替地依次重复进行，这种电流就是交流电。
在交流电中，电子在导线内不断地振动，从电子开始向一个方向运动起，然后又回到原点的平行位置时，这一运动过程，称为电流的一次完全振动，发生一次完全振动所需要的时间称为一个周期。
半个振动所需要的时间，称为二分之一周期或半周期。
2．频率(frequency) 频率是电流在导体内每秒钟所振动的次数。
交流电频率的单位为赫(Hz)。
例如我国的民用电频率为50Hz,意思是说民用电这种交流电，在一秒钟内振动50次。
美国等一些国家为60Hz。
二、电场与磁场所有的物体都是由大量的和分立的微小粒子所组成,这些粒子有的带正电,有的带负电,也有的不带电。
所有的粒子都在不断地运动, 并被它们以一定的速度传播的电磁场所包围着, 所以带电粒子及其电磁场，不是别的，而是物质的一种特殊形态。
1．电场(electric field)我们知道，物体相互作用的力一般分为两大类，一类是物体的．直接接触发生的力，叫接触力，例如碰撞力、摩擦力等均属于这一类。
另一类是不需要接触就可以发生的力，称为场力，例如电场力、磁场力、重力等。
电荷的周围存在着一种特殊的物质叫做电场。
两个电荷之间的相互作用并不是电荷之间的直接作用，而是一个电荷的电场对另一个电荷所发生的作用，也就是说在电荷周围的空间里，总是有电场力在作用着。
因此，我们将有电场力作用存在的空间称为电场。
电场是物质的一种特殊形态。
电磁场强度计算公式
电磁场强度计算公式电磁场强度是电磁场和空间的物理量，用来衡量单位时间内从一个点传播出去的电磁能量。
它可以通过物理公式来计算，可以用来描述电磁辐射以及设计和分析电磁波场器件。
一. 电磁场强度计算公式：1. 冲激电压（impulse voltage）：E = U/L其中E为冲激电压，U为材料面积的冲击电流，L为电压的电路长度；2. 场强（field strength）：B = μE/L其中B为场强，μ为磁导率，E为冲激电压，L为电压的电路长度；3. 耦合电流（coupled current）：I = B/d其中I为耦合电流，B为场强，d为电压的电路间距；4. 三维空间有限差分法：E = (B x d)/(4πe0)其中E为冲激电压，B为场强，d为电压的电路间距，e0为真空介电常数。
二. 电磁场强度计算的原理1. 电磁场强度反映的是一个空间内点处的电磁能量，即沿着空间中心的场作用的电磁能量的密度。
2. 当一个电荷运动时，会对周围的电磁场产生影响，使得电磁场能量迁移电荷的位置并与运动方向相反。
3. 电磁场的强度与距离的变化规律可以用以下几何公式来表示：E=1/(4πr)，其中r为两个电荷之间的距离。
三. 电磁场强度计算的应用1. 无线电技术：无线电技术都需要电磁场发射强度的测量，以计算信号传播距离。
2. 无线电接收：无线电接收机需要用到电磁场强度计算，得到电磁波集于一定空间点的强度即可计算接收电平。
3. 磁控技术：磁控技术是利用电磁场来控制机械设备的技术，它的关键是要求计算出电磁场的强度分布，才能正确控制机械设备。
4. 电磁兼容技术：不同电子电路晶体管以及半导体晶体管在一定电磁场强度下会产生影响，所以在应用电子电路技术时，必须计算出电磁场的强度，以确保系统的正常工作。
国家最新电磁辐射安全限度标准规定
创作编号：GB8878185555334563BT9125XW创作者：凤呜大王*国家最新电磁辐射安全限度标准规定备注：放辐射源所产生的环境电磁波其频率覆盖范围：长、中、短波（100kHz～30MHz），超短波（30MHz～300MHz），及微波（300MHz～300GHz）。
监测检验方法本标准环境电磁波容许辐射强度监测检验方法见附录A。
监督执行各级卫生防疫站或各级环境卫生监测站负责监督本标准的执行。
附录A环境电磁波测量规范（补充件）适用范围本规范适用于放辐射源所产生的环境电磁波，其频率覆盖范围：长、中、短波（100kHz～30MHz），超短波（30MHz～300MHz），及微波（300MHz～300GHz）。
规范内容一. 测量方式根据不同需要与目的，应用不同的测量方式，对已建台和扩建台，为调查辐射源周围环境电磁波辐射强度，及其分布规律，常以辐射源为中心，在不同方位取点的方式进行测量，简称点测；为全面调查某地区环境电磁波的背景值及按人口调查居民人群所受辐射强度的测量简称面测。
点测时以辐射源为中心，将待测区按5°～10°角度划线，呈扇形展开。
随此划线，近区场以每隔5～20min定点测量，远区场以每隔50～100m定点测量，或按特殊需要选点测量。
简易测量：一般用各向同性探头的宽频段场强仪测定之，如探头为非各向同性者，则分别测定各不同极化方向的场强值，取其矢量和。
面测量，将待测地区(城市)按人口统计划分若干小区，并标明各小区居民重心地理坐标，从中选择若干有代表性的小区作为监测点，测量仪器应用环境电磁波自动监测系统，实现各频段自动扫描、自动测量和实时处理。
然后根据各小区人口数量进行加权，求出该地区（城市）居民环境电磁波暴露强度累加百分数。
二. 测量位置旷野平坦地面环境测量一般以人的高度，即1.7m左右处测定，如为待建地段，则应在待建建筑物相应高度处测定。
建筑物内部测量，应以不同层次选择有代表性的若干点分别测定之。
辐射场计算的算法和方法
辐射场计算的算法和方法辐射场计算是指对放射性核素在空间中源-传输-受体过程的影响进行模拟和计算。
这种计算是为了评估放射性物质排放对环境和人类健康造成的影响。
辐射场计算的主要任务是给出污染源在环境中传播的路径、范围和影响。
本文将介绍一些在辐射场计算中常用的算法和方法。
一、传输模型传输模型可以用来模拟放射性核素在水、土壤和大气中的传输过程。
这里介绍其中的三种传输模型。
1. 大气传输模型大气传输模型主要用于预测空气中放射性物质的分布和扩散。
大气传输模型按照不同的应用和场合可以分为区域模型和局部模型。
区域模型主要用于大范围地区的污染传输预测，如基于气象条件对某地区的污染物进行监测和评估。
而局部模型则主要用于一些小范围内复杂的空气质量模拟，如模拟工厂周围的排放物扩散过程。
2. 水文传输模型水文传输模型主要用于预测水体中放射性物质的传输过程，如湖泊、河流、海洋等的污染物传输预测。
这种模型需要考虑流域的各种因素如水流、水位、流速等，以及环境中的氧化还原环境、PH值等因素的影响。
3. 土壤传输模型土壤传输模型主要用于评估放射性物质在土壤中的迁移和转化过程。
在这种模型中，需要考虑土壤中物质的吸附、沉积、弥散等过程，以及地下水的污染问题。
针对不同的土壤类型、含水条件等，可以建立不同的模型。
二、地核转移模型地核转移模型主要用于评估放射性物质在生态系统中的迁移和生物聚集过程。
这种模型从源质量到人体摄取通过不同介质的影响过程中，所需计算的步骤包括建立核素地核转移模型、污染物与生态转移模型、生态人核模型等。
这类模型的应用是评估核事故以及放射性污染情况对生态环境的影响。
三、核素迁移模型核素迁移模型主要模拟放射性污染物在自然环境中的传播过程和人体对污染物的摄入途径，可以应用在评估原子能和辐射安全，辐射监测和污染区域修复方面。
1. 快速核素迁移模型快速核素迁移模型适用于污染物向人体生物摄取方向和地下水摄取方向的迅速传输问题，其作用在于预测核素污染源的污染情况以及对人体健康的影响。
电动力学-几何光学的电磁学基础-5.3 电偶极辐射
i 2 eˆR x/
所以涉及的是参数x 而不是 x R ，相位差
2 eˆR x 一般是不能忽略的，因此 x 要保留，
所以， A( x) 0 J ( x)eik(ReˆRx) dV
4 V
R
3）分子中相因子对 keˆR x展开，得
eikeˆR x
1 ikeˆR
x
1 2!
(ikeˆR
B
A
1
4 0c3 R
ikeˆR
eikRieˆR
A p&4i40Rk10ecik3RReˆReikRpp&&&
eˆR
4
R
E
ic k
B
ic k
ikeˆR
B
cB
eˆR
1
4 0c 2 R
eikR
(p&&
eˆR
)
eˆR
k c 1 00
eˆR xr R
如果取球坐标,原点在电荷电流分布
z
区域内,并以p方向为极轴,则由上式可
( x)dV 真空中给定 电荷分布激
4 r 发的电势 0 考虑边界足够远
的 可否将场点
多 坐标从积分 极 中提出来
场点r远大于区域
展 应用领域,电荷分 布区域相对足够小
开
电荷V的线度,电 势可以展开为l/r 的多项式
由此可见，由矢势公式就可以完全确定电磁场。
磁场
Β Α
B
0 0
E t
i
c2
E
J 0
A( x) 0 4 V
J ( x)eik (ReˆR x) dV R eˆR x
l ~| x | , l ~| x | r.
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（1）电磁场的计算公式
总电磁场
＝
源所激发的 电磁场
＋
电磁场相互激发 的电磁场
静态电磁场特点 不能有静态电磁场特点
场量与r 2成反比 场量只能与r 成反比
（1）电磁场的计算公式
根据能量守恒原理，辐射场的能 流密度σ 1 Re Er Hrdσ 2
A ( A) 2 A
B A
H
J
D t
E
A t
2 Ar, 2 r,
t t
2 Ar,
t 2
2 r,t
t 2
t J 1
r, r,
t t
D’Alembert方程
（1）电磁场的计算公式
为了突出电磁场辐射的本质，设无
界自由空间区域V 上存在随时间简
谐变化的电流和电荷，在空间激发 r 随时谐变的电磁场可通过势函数方
6.1 辐射场及其计算公式
自强●弘毅●求是●拓新
（1）电磁场的计算公式
电荷 电流
电磁场 的分布
电磁场、源和边界 条件作为整体求解
GPS卫星天线系统--12单元螺 旋天线阵，可覆盖半个地球
（1）电磁场的计算公式
Lorentz规范
对势函数A, 辅以约束条件
Ar, t r,t 0
t
得到势函数满足的方程为：
4 V | r r'|
0
J (r')e j(tt) dV '
4 V | r r'|
r点t时刻的势是空间r ’点 ， t-dt时刻的源经过dt时 间传 播到达r点所产生结 果的叠 加，从理论上证 明了波源 的影响是以有 限速度传播 的。
（1）电磁场的计算公式
推迟时间的概念意味着电磁波的传播不是瞬时的。电磁波从发射位置 传播到终点位置，需要一段传播期间，称为时间延迟。 与日常生活的速度来比，电磁波传播的速度相当快。因此，对于小尺 寸系统，这时间延迟，通常很难察觉。例如，从开启电灯泡到这电灯 泡的光波抵达到观测者的双眼，所经过的时间延迟，只有几兆分之一 秒(10-6s)。但是，对于大尺寸系统，像太阳照射阳光到地球，时间延 迟大约为8分钟，可已经过实验探测察觉。
法获得。
r'
Jr、r
A r
0
4π
V
J r' exp jk r r' dV
r r'
（1）电磁场的计算公式
t | r r'| k | r r'|
c
jt jk | r r'|
A(r)e jt 0
J (r')e jk|rr '|e jt dV '
4 V
| r r'|
0
J (r')e jte jt dV '
e jk rr' e j0 1
Ar 0 4π
Jr' exp jk r r' dV 0
r r'
4π
Jr' dV
r r'
V
V
这说明在源区附近，磁矢势蜕变为静态电磁场的磁矢势。由磁 矢势计算得到的磁场必然具有静态场的特点。因此在源区的附 近，源激发的电磁场可以采取静态电磁场方法进行计算。这也 意味着在源区附近，源直接产生的静态电磁场远大于电磁场相 互激发所产生的电磁场。
（2） 电磁场的三个区域及其特点
② 感应区
r r' 1
场点与源区的距离大约在一个波长的数量：在这范围中，源
直接产生的场与变化电磁场相互激发所产生的电磁场同时并
存，量级上相当。在这个区域中，既有变化的电磁场相互激
发形成的电磁波，将源的能量以电磁波形式辐射出去。同时
也存在不向外辐射的静态场，将源提供能量的一部分存储在
（1）电磁场的计算公式
利用电磁场与势函数的联系，得到的空间电磁场为：
Br Ar
Er
j A
A
k 2
A 0 j A
t
Er A Er j ( A) jA j( A ( A))
t
2
（1）电磁场的计算公式
对于辐射问题，场点远离源区，源激发的电场可利用其与磁场的关系计算。采 用球坐标系，源激发电磁场的计算公式为：
空间中，这一区域称为感应区。
（2） 电磁场的三个区域及其特点
③ 远区----辐射区
r r' 1
r 1， 1 1 1 r r r
场点远离源区：由于源直接激发的电磁场与r2成反比，所以
在这个区域中，源直接激发的静态场远小于电磁场相互激发 而形成的电磁场。电磁场主要以波动形式将源的能量辐射出 去。这一区域称为远场区，或者称为辐射区域。
dσ r 2rˆd
（2） 电磁场的三个区域及其特点
三个尺度概念： 源区的尺度 电磁波的波长
r'
场点至原点的距离
r
Ar 0 Jr' exp jk r r' dV 4π V r r'
振幅项
相位项
r r' 1
r r' 1
r r' 1
（2） 电磁场的三个区域及其特点
① 近场区
k r r' 2 r r' 1
H
r
1 A r
0
1
0 r 2 sin
E r
1
H r
eˆr
r Ar
reˆ
rA
rsin eˆ
rsin A
j 0
源在空间激发的电磁场由两部分组成：
①电荷和电流源直接激发的电磁场，它们与电荷和电流分布相联系。 静场
②变化的电场与磁场之间相互激发而产生的电磁场，与电场和磁场时间变化率 相联系。辐射场