外照射屏蔽计算方法详解
外照射防护
二、 外照射防护的基本方法
外照射防护三要素：
时间、距离、屏蔽
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第一节 外照射防护的一般方法
1．时间防护(Time)
累积剂量与受照时间成正比 措施：充分准备，减少受照时间
5
第一节 外照射防护的一般方法
2．距离防护(Distance)
剂量率与距离的平方成反比（点源） 措施：远距离操作；
任何源不能直接用手操作； 注意β射线防护。
根据相关标准推算出控制区、监 督区边界的剂量控制值 选择适当的材料，根据透视比确 定屏蔽层厚度
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第一节 外照射防护的一般方法
居留因子T
居留因 种类 子T
举 例
T＝1
全居 值班室、控制室、工作室、实验室、 留 车间、放射工作人员经常用的休息室； 宿舍；儿童娱乐场所；宽得足以放办 公桌的走廊；暗室。 部分 容不下放办公桌的走廊；杂用房；不 居留 常用的休息室；有司机的电梯；无人 看管的停车场。 偶然 候诊室；厕所；楼梯；自动电梯；储 居留 藏室；人行道、街道。 11
B 取决于：源的形状，光子能量，屏蔽材料的原子序 数，屏蔽层厚度，屏蔽层几何条件 给定辐射源和屏蔽介质的话，只与光子能量E 和介质 厚度（平均自由程数μd）有关，即B（Eγ，μd）。 24
上时，将其视为点源引入的误差在0.5％以内。
18
第二节 X、 γ射线的外照射防护
二、X、γ射线在物质中的减弱规律
（一）、窄束X、γ射线的减弱规律
（二）、宽束X、γ射线的减弱规律
单一均匀介质的积累因子
（三）、宽束X、γ射线的透射曲线
（四）、屏蔽X、γ射线的常用材料
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第二节 X、 γ射线的外照射防护
第一节 外照射防护的一般方法 第二节 X、γ射线的外照射防护 第三节 带电粒子外照射的防护
放射性γ源的屏蔽计算程序毕业设计展示
设计流程图
开始 输入参数
参数是 否完整 输入
否
是 计算
结果输出 (存盘)
结束程序
运行状况（程序截图）——程序整 体的界面、外观
运行状况（程序截图）——用户 误输入了字母，程序发出提示
运行状况（程序截图）——用户正 确输入各项数据后，可以得出结果
运行状况（程序截图）——本程 序的存盘功能
运行状况（程序截图）——打开 C盘下的“数据存储.txt”文件
是计算机编程技术与辐射防护的结合。
2. 本工作设计一个简单的程序，方便用户在
外照射防护活动中快速得出所需要的屏蔽材料
的厚度，可提高防护设计的效率，具有一定的
实用意义 。
外照射防护的基本知识
剂量限值与剂量约束 1. 剂量限值定义为正常控制条件下 不应超过的剂量水平。 2. 剂量约束可以理解为对每个可能
理论简介——屏障厚度的确定用到的参数
1. 居留因子：从受照位置和受照时间来表征人
员受照情况的一个系数。
2. 衰减倍数：指设置屏蔽之前某关心点处的周
围剂量当量与设置屏蔽之后该点周围剂量当量
的比值。
3. 透射比 ：为衰减倍数的倒数。表征关心点
处穿透屏蔽的射线占初始射线的份额。
理论简介——屏蔽计算的方程
1.基本方程 数学表达式为：H（d）≤ HL
2.曲线的拟合： 由于查图表获得的厚度值不 方便，而且也无法写进程序代码。 综合方便性与可行性，采用李士
俊教授的相关文献中的曲线拟合
方程。
理论简介——本项目涉及的常数
本项目涉及到了四个γ源，即Cs-137、Co-60、Ir-192、 Ra-226。下表为空气比4Bq
1m
1
0.1mSv/h
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。
第三章Xγ射线的外照射防护
m / 质量衰减系数（cm2/g）
环境工程 Environmental Engineering
两个常用的概念
• 能谱的硬化： 随着通过物质厚度的增加，不易被减弱的 “硬成分”所占比重越来越大的现象。 • 平均自由程： 线减弱系数的倒数称为光子在物质中的 平均自由程。即λ=1/μ。 表示光子每经过一次相互作用之前，在 物质中所穿行的平均厚度。 N e d / N
环境工程
Environmental Engineering
• 在x射线辐射场中，同一点处以Gy为单位的 比释动能K与以Gy为单位的吸收剂量指数DI， 以及以Sv为单位的剂量当量指数HI数值上 几乎相等。因此可上式算出距离阳极靶r （m）处的吸收剂量指数率、剂量当量指数 率。
环境工程
Environmental Engineering
环境工程
Environmental Engineering
(5） 体 球 源 中 的 射 心 照 量 4As (1 e a ) Q1 : X
环境工程
Environmental Engineering
(6）无限大体积源 任一点的照射量 4As X （不计多次散射） 4As A1 1 A1 ）（计多次散射） X （ 1 a1 1 a2
环境工程
Environmental Engineering
• 2）x射线剂量率的计算 • 在距离靶r（m）处由于x射线机产生的初 级x射线束造成的空气比释动能率可近似按 下式计算：
r0 2 1 K a I x ( ) , 单位：mGy min r I：管电流，mA；r0 1m；
环境工程
Environmental Engineering
辐射屏蔽设计
辐射防护的方法辐射对人体的照射方式有外照射和内照射两种。
体外辐射源对人体的照射称为外照射，进入人体的放射性同位素对人体的照射，称为内照射。
外照射的基本防护原则是，缩短照射时间、加大人员与辐射源的距离和进行适当的屏蔽。
内照射防护最根本的方法是尽量减少放射性物质进入体内的机会。
例如制定合理的卫生管理制度，通风，密闭存放和操作，个人防护等等。
第一节 X 或?射线的外照射防护与X 、?射线相关的辐射源有：X 射线机、加速器X 射线源和放射性核素。
X 射线机的工作电压通常低于400kV ，电子加速器产生的高能X 射线一般为2~30MeV 。
放射性核素产生的X 或?射线一般在几keV 到几MeV 之间。
1．1 X 或?辐射源的剂量计算1、 X 射线机X 射线机的发射率常数?X 定义为：当管电流为1mA 时，距离阳极靶1m 处，由初级射线束产生的空气比释动能率，其单位是mGy ?m 2?mA -1?min -1。
发射率常数?X 与X 射线管类型、管电压及其电压波形、靶的材料和形状、以及过滤片的材料和厚度等因素有关。
准确的发射率常数应通过实验测量得出。
准确度要求不高时，也可查手册中的发射率常数曲线来近似估计。
空气比释动能率.K a 可近似按下式计算： 式中，r 0=1m ；I 是管电流，单位是mA ；.K a 的单位是mGy ?min -1。
例1：为某患者做X 射线拍片，设X 射线管钨靶离患者，曝光时间。
已知管电压为90kV 、管电流50mA ，出口处过滤片为2mm 铝。
试估算患者表面所在处的吸收剂量（忽略人身的散射影响）。
解：查得该条件下，发射率常数?X 为 mGy ?m 2?mA -1?min -1，由公式（2．1）计算.K a 为693 mGy ?min -1，空气比释动能为 mGy 。
吸收剂量值近似等于空气比释动能值，为 mGy 。
2、 加速器X 射线源由加速器输出的电子束产生的X 射线源的发射率，同电子能量、束流强度、靶物质的原子序数以及靶的厚度等因素有关，并随出射角度而异。
用于光子外照射放射防护的剂量转换系数
用于光子外照射放射防护的剂量转换系数用于光子外照射放射防护的剂量转换系数引言：在核能、医学影像和工业领域，放射性材料的应用越来越广泛。
然而，这些应用也带来了辐射的风险。
为了评估辐射对人体和环境的影响，科学家们研究并使用剂量转换系数。
本文将深入探讨用于光子外照射放射防护的剂量转换系数，介绍其定义、计算方法和应用。
一、剂量转换系数的定义剂量转换系数是用于衡量不同类型的辐射对剂量的影响的指标。
它们描述了辐射通过不同介质时剂量的改变程度，从而帮助我们评估不同辐射源对人类和环境的潜在危害。
二、光子外照射剂量转换系数的计算方法对于光子外照射，剂量转换系数通常基于辐射质量因子和能量修正因子计算得出。
辐射质量因子是描述辐射类型对细胞和组织的生物学效应的参数。
能量修正因子则考虑了辐射能量对剂量吸收的影响。
剂量转换系数的计算需要对辐射源的能量谱和辐射场进行测量或模拟。
根据这些测量数据或模拟结果，可以应用相应的数学模型和算法计算出剂量转换系数。
三、剂量转换系数的应用1. 监测和评估辐射风险：剂量转换系数可用于定量评估不同辐射源对人体和环境的潜在危害。
在医学影像领域，通过测量剂量转换系数，可以评估患者接受医学放射诊断和治疗时的辐射风险。
2. 放射防护设计：剂量转换系数可以用于辐射防护措施的设计。
通过了解不同辐射源的剂量转换系数，我们可以选择合适的屏蔽材料、设备和措施来减少人员和环境的辐射暴露。
四、个人观点和理解剂量转换系数在放射防护领域起着至关重要的作用。
它们不仅可以帮助我们评估辐射的生物学效应和潜在风险，还可以指导我们制定合理的放射防护策略。
通过深入研究和了解剂量转换系数，我们可以更好地保护人类和环境免受辐射的伤害。
总结：本文深入探讨了用于光子外照射放射防护的剂量转换系数的定义、计算方法和应用。
剂量转换系数是评估不同辐射源对人类和环境潜在危害的重要指标。
通过测量辐射质量因子和能量修正因子，计算剂量转换系数可以帮助我们有效地监测和评估辐射风险，设计合理的放射防护措施。
开放型实验室辐射屏蔽设计
开放型实验室辐射屏蔽设计1、辐射屏蔽设计原则（1）任何可能对工作人员产生外照射危害的辐射源均应考虑屏蔽，经屏蔽后的剂量率应符合设计规定值。
（2）设计屏蔽层时，应按设备可能操作的最大放射性活度、最危险的距离和可能工作的最长时间进行计算。
此外还应考虑到可能出现的事故及未来的发展。
（3）计算墙壁、地板及天棚的屏蔽层时，除应考虑屏蔽室所在地区的辐射源外，还要考虑到相邻地区存在的辐射源的影响以及因散射辐射带来的照射。
（4）原则上不允许在屏蔽层中存在着人与放射源相对的直通缝隙，由于穿管、物料通道等原因在屏蔽层内开孔，造成屏蔽效果的减弱，设计上应进行屏蔽补偿。
（5）当操作同时存在α、β和含强中子辐射的放射性物质时，除考虑该种射线自身的屏蔽外，设计上还应考虑(α，n)反应、轫致辐射及活化作用产生的辐射的屏蔽。
2、辐射屏蔽设计标准（1）设计屏蔽层时，放射性工作人员正常的工作时间按每年50周，每周40h 计算。
（2）屏蔽层设计时采用的外照射剂量当量率计算限值如下：白区不超过0.25×10-2mSv/h(0.25mrem/h)；绿区不超过0.75×10-2mSv/h(0.75mrem/h)；橙区不超过2.5×10-2mSv/h(2.5mrem/h)；红区热室、工作箱和手套箱间的隔墙，在箱、室内的放射源不撤出情况下，在相邻箱、室内产生的剂量当量率不超过(25～100)×10-2mSv/h(25～100mrem/h)。
（3）屏蔽层局部漏束产生的剂量当量率，可根据操作特性适当放宽。
（4）实验室内放射性物质转运容器，其计算剂量当量率在距容器表面20cm处为(2.5～25)×10-2mSv/h(2.5～25mrem/h)；实验室内放射性检修设备，其计算剂量当量率在距设备表面20cm处为(2.5～100)×10-2mSv/h(2.5～100mrem/ h)。
3、某些屏蔽设计参数的选取（1）直接连接在放射性溶液设备上的排气管道，屏蔽计算时，按管道充满液体考虑，其放射性浓度值按设备内溶液放射性浓度值降一个量级计算。
放射防护屏蔽计算
普通X射线摄影机房初级线束的使用因子(U)
屏蔽类型 地板 穿过床的墙壁 其他墙壁a
使用因子（U）
运用于下述工作负荷分布
0.89 0.09 0.02
X线摄影机房（地板或其它屏蔽） X线摄影机房（地板或其它屏蔽） X线摄影机房（地板或其它屏蔽）
胸部bucky的墙壁
1.00
X线摄影机房（胸部bucky)
对初级辐射束的不同材料前屏蔽当量厚度（xpre）
xpre（mm） 应用条件 摄影床影像接受器或墙上安装的暗盒架（由滤线栅、暗盒和 影像接受器支持构件的衰减造成的） 侧向投照束穿过摄影床（仅由滤线栅和暗盒衰减造成的） Pb 混凝土 钢板
0.85
0.3
72
30
7
2
在指定的患者工作负荷（W norm ）和d p=1米处的未屏蔽的初级空气比释动能K1P值
B( X barrier X pre ) P /T 0.08 3 3 . 05 * 10 ( 0) 26.22 Kp
。
L混凝土=TVL混凝土×NTVL = TVL混凝土 ×lg(1/BX)=35.6mm×lg(1/(3.05×10-3)) =89.6mm L铅=TVL铅×NTVL = TVL铅×lg(1/BX)=0.58 mm×lg(1/(3.05×10-3))=1.5 mm 因为，此处Xpre=0.3mm铅当量， Xbarrier=1.5-0.3=1.2mm铅当量，针对初级辐 射1-4墙需要1.2mm铅当量的屏蔽。
B p ( X barrier
dp
2
32
P /T 0.02 mGy / 周 -4 X pre ) 7 . 6 * 10 (0) 26 .22 mGy / 周 Kp
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• 密封源： 正常工作状态下没有开封或破损的可能性 不会因泄漏、渗透等导致逸出或扩散的放射源
✓有足够强度的包壳 ✓正常使用条件下不污染设备、环境 ✓分类：
点源、线源、平面源、园柱源等（按形状） 检查源、照射源、标准源（按活度不确定度）
β放射源
• 常用源： 3H、14C、22Na、45Ca、55Fe、58Co、63Ni、 137Cs、85Kr、90Sr-90Y等
• 制作（电镀法、陶瓷法）： 金属特性的放射性核素：电镀法沉积在
金属托盘上，外加保护层密封。
Sr、Cs可以烧结在陶瓷中 H、C可以制成有机玻璃。 用途：参考源、测厚源等
γ放射源
•单能γ射线在物质中的减弱规律
I I0ed
I，I0：设置屏蔽前后的剂量率（强度） d：屏蔽层厚度（cm）
线衰减系数：Linear attenuation coefficient（cm-1）
m / 质量衰减系数（cm2/g）
两个常用的概念
• 能谱的硬化： 随着通过物质厚度的增加，不易被减弱 的“硬成分”所占比重越来越大的现象。
外照射防护基本原则：
（3）屏蔽防护(Shielding) 设置屏蔽体 屏蔽材料和厚度的选择： 辐射源的类型、射线能量、活度等
屏蔽材料选择的一般原则
射线类型 作用形式
α
电离、激发
β
电离、激发、轫致辐射
γ、χ 光电、康普顿、电子对
中子
弹性、非弹性、吸收
材料选择原则 一般低 Z 材料 低 Z 材料+高 Z 材料
• 常用源：60Co、137Cs、192Ir、 • 制作：不锈钢或铂铱合金密封壳 • 用途：医疗照射、工业照射、工业照相
及辐射仪表等
辐射场
• 定义： 辐射源产生的发生电离辐射作用的
空间范围
组成粒子的类型、方向分布、能量分布 • 分类：单一场、混合场
内外照射的不同特点
照射 辐射源 方式 类型
危害 方式
常见致电 照射 离粒子 特点
内照射 开放源 电离、化学毒性 α、β
持续
外照射 密封源
电离
高能β、γ、 间 断 x、n
外照射防护基本原则
（1）时间防护(Time) 累积剂量与受照时间成正比 措施：充分准备，减少受照时间
（2）距离防护(Distance) 剂量率与距离的平方成反比 措施：远距离操作 任何源不能直接用手操作； 注意β射线防护
屏蔽层厚度，屏蔽层几何条件 B值可以查表求得
屏蔽计算中常பைடு நூலகம்的几个参数
• 减弱倍数K ： 辐射场中某点处没有设置屏蔽层时的当量剂 量率H(0)，与设置厚度为d的屏蔽层后的当量 剂量率H(d)的比值。 K = H(0)/H(d) = eμd/B(Eγ，μd) 表示屏蔽材料对辐射的屏蔽能力。 无量纲。
• 平均自由程： 线减弱系数的倒数称为光子在物质中的 平均自由程。即λ=1/μ。 表示光子每经过一次相互作用之前，在 物质中所穿行的平均厚度。
N N0ed /
宽束(broad beam) 辐射的衰减
I I0Bed
B：累积因子（build-up factor) 描述散射光子影响的物理量。 表示某一点散射光子数所占份额 B取决于：光子能量，屏蔽材料的原子数，
高 Z 材料、 含 H 低 Z 材料、 含硼材料
常用屏蔽材料
铝、有机玻璃、 混凝土、铅 铅、铁、钨 混凝土、砖 水、石蜡、含硼 聚乙烯
屏蔽方式
• 固定式：防护墙（迷路）、防护门、观察窗
• 移动式：包装容器、手套箱、防护屏 铅砖、铅围裙、眼镜等
窄束γ射线在物质中的减弱规律
• 窄束的概念（narrow beam）： 不包含散射成分的射线束
• 常用源：
α放射源
210Po、238Pu、239Pu、241Am、237Np、235U、
238U等
• 制作：
电镀法：将放射性物质沉积在金属托盘上， 表面镀薄层纯金或云母
• 作业：α放射源用于烟雾探测器的原理？
www.hzdiy www.sy /dx / http://sj .39.ne t/dx/150616/4640264.htm l http://sj .39.ne t/dx/150616/4640267.htm l http://sj .39.ne t/dx/150616/4640271.htm l http://sj .39.ne t/dx/150616/4640273.htm l http://sj .39.ne t/dx/150616/4640277.htm l http://sj .39.ne t/dx/150616/4640279.htm l http://sj .39.ne t/dx/150617/4641045.htm l http://sj .39.ne t/dx/150617/4641051.htm l http://sj .39.ne t/dx/150617/4641056.htm l http://sj .39.ne t/dx/150617/4641064.htm l http://sj .39.ne t/dx/150617/4641067.htm l http://sj .39.ne t/dx/150617/4641071.htm l http://sj .39.ne t/dx/150617/4641074.htm l http://sj .39.ne t/dx/150617/4641078.htm l http://sj .39.ne t/dx/150617/4641081.htm l http://sj .39.ne t/dx/150617/4641083.htm l http://sj .39.ne t/dx/150617/4641084.htm l http://sj .39.ne t/dx/150617/4641086.htm l http://sj .39.ne t/dx/150617/4641087.htm l http://sj .39.ne t/dx/150617/4641090.htm l