放射源γ射线检测的相关概念

放射源γ射线检测的相关概念 光子能量计算公式:,,,,(h，普朗克常量;v，频率) ,,,,,,h=,,,,，,,J?S=,,,,，,,eV?S ,,,,,,1eV=,,,，,,CV=,,,，,,J(焦耳)(1eV相当于一个电子在1V的电势差上移动所做的功，其能量是为电子的电量和1V的乘积。) ,,,一电子所带电量是,,,，,,C(C，库伦，电荷单位) γ射线具有极强的穿透本领。人体受到γ射线照射时，γ射线可以进入到人体的 内部，并与体内细胞发生电离作用，电离产生的离子能侵蚀复杂的有机分子， 如蛋白质、核酸和酶，它们都是构成活细胞组织的主要成份，一旦它们遭到破 坏，就会导致人体内的正常化学过程受到干扰，严重的可以使细胞死亡。 照射量 [1] 中文名称:照射量 英文名称:exposure 符号:X 定义:X=dQ/dm 式中:dQ——光子在质量为dm的空气中释放的全部电子(负的和正的)完全被空气阻止时，在空气中产生的任一种符号的离子总电量绝对值。 单位:库/千克 符号:C/kg 已废除的非法定专用单位是伦琴 (R)，1R=2.58×10E-4 C/kg。 1伦琴相当于在1立方厘米 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 状况的空气(质量为0.001293克)中产生的正、负离子电荷各为1静电单位。 在早期辐射剂量测量中，测定空气中生成离子的电量是比较方便的。在充气电离室中使两极板保持饱和电位即可准确测量离子的电量或产生的电流。因此广泛使用射照量(当时称伦琴值)来表征辐射剂量。 不同密度或组分的物质放在同一点的空气中，即使照射量相同，吸收剂量并不相同。如1伦琴相当于1千克空气吸收0.0089焦耳能量，而相当于1千克人体组织吸收0.0096焦耳能量。因此,照射量只是一种参考比较的物理量，根据照射量测算各种物质中的吸收剂量不是很简易的过程。还有一点值得注意，照射量只用于光子在空气中引起电离的情况，其他类型辐射虽然也可以在空气中引起电离，却不允许使用照射量。 照射量率 定义:单位时间内的照射量。 . X, X / t 单位:SI单位:安培 / 千克(A / Kg) 常用单位:伦琴 / 秒(R / s) 吸收剂量 中文名称:吸收剂量 英文名称:absorbed dose 定义:电离辐射授与某一体积元中的物质的总能量除以该体积的质量的商。吸收剂量的SI单位是焦耳每千克(J/kg)，即戈瑞(Gy)。 应用学科:电力(一级学科);核电(二级学科) 以上内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布 求助编辑百科名片 单位质量物质受辐射后吸收辐射的能量。单位为戈(Gy)。曾用单位为拉德(rd)。 吸收剂量 电离辐射给予单位质量物质的能量。严格的定义是电离辐射给予质量为dm的物质的平均授予能量dE被dm除所得的商，用D表示。它的国际单位制单位是戈瑞(Gy)，1Gy,1J/Kg。以前习惯使用的单位是拉德(rad)。1rad,0.01Gy。剂量本来是医疗中使用的词,指一次或一定时间内服用的药物量，当X辐射最初用于治疗时,医生很自然地采用了这个词。辐射作用于物质引起的物理、化学或生物变化首先决定于物质单位质量吸收的辐射能量。因此吸收剂量是一个重要的物理量。但是研究表明，辐射类型不同时,即使同一物质吸收相同剂量,引起的变化也不相同，特别表现在对生物损伤的程度方面。例如0.01戈瑞快中子的剂量引起的损伤和 0.1戈瑞γ辐射的剂量引起的损伤相当，即快中子的损伤因子为γ辐射的10倍。因此在辐射剂量学中建立了剂量当量这种物理量。吸收剂量的测量方法有空腔电离室法、量热法和化学剂量计法。 当量剂量 中文名称:当量剂量 英文名称:equivalent dose 定义:辐射在器官或组织内产生的平均吸收剂量与辐射权重因数的乘积。单位是J/kg，即希沃特(Sv)。 应用学科:电力(一级学科);核电(二级学科) “当量剂量”是反映各种射线或粒子被吸收后引起的生物效应强弱的辐射量。其国际标准单位是“西弗”，定义是每千克人体组织吸收1焦耳为1西弗。通常使用毫西弗、 [1]微西弗。1毫西弗,1000微西弗。 希沃特 希沃特是辐射剂量的一种单位，记作Sv。以前的定义是1mg的镭，包在壁厚0.5mm的铂容器中，对相距1cm处的样品在1天内所受的剂量，大约等于8.38R。现在定义是等于每kg吸收1J，相当于100rem。 希沃特是Sievert按照中华人民共和国国家标准《量和单位》(GB 3100-93及GB 3102.10-93)中规定的中文名，单位项号为10-52.a，香港亦采用此名称，但在台湾称为西弗。 有效剂量的单位为希沃特(希)，或更常用的毫希沃特(毫希)。它代表了受到电离辐射照射的个人的总伤害。 在放射医学和人体辐射防护中，辐射剂量的单位有多种衡量模式和计量单位。较为完整的衡量模式是“当量剂量”，是反映各种射线或粒子被吸收后引起的生物效应强弱的辐射量。其国际标准单位是希沃特，记作Sv。定义是每公斤(千克、kg)人体组织吸收1焦耳(J)，为1希沃特。 希沃特是个非常大的单位，因此通常使用毫希沃特(mSv)，1mSv=0.001Sv。此外还有微希沃特(μSv)，1μSv=0.001mSv。 G-M计数管工作原理 盖革-弥勒(G-M)计数器是气体探测器的一种，用来测定射线强度，即单位时间的粒子数目。它由G-M计数管、高压电源和定标器组成。G-M计数管按不同的测量需要，做成各种不同的形状。常见的G-M计数管，是在一密封的玻璃管内，中心张紧一根钨丝作为阳极，紧贴玻璃管的内表面装一金属圆筒作为阴极。管内充以约10cm汞柱气压的惰性气体，如氩气或氖气。G-M管工作时，阳极上的直流高压由高压电源供给，于是在计数管内形成一个柱状对称电场(带电粒子进入计数管，与管内气体分子发生碰撞，使气体分子电离即初电离(γ粒子不能直接使气体分子电离，但它在阴极上打出的光电子可使气体分子发生电离)(初电离产生的电子在电场的加速下向阳极运动，同时获得能量，当能量增加到一定值时，又可使气体分子电离产生新的离子对，这些新离子对中的电子又在电场中被加速再次发生 电离碰撞而产生更多的离子对(由于阳极附近很小区域内电场最强，则此区间内发生电离碰撞几率最大，从而倍增出大量的电子和正离子，这个现象称为雪崩(雪崩产生的大量电子很快被阳极收集，而正离子由于质量大、运动速度慢，便在阳极周围形成一层“正离子鞘”，阳极附近的电场随着正离子鞘的形成而逐渐减弱，使雪崩放电停止(此后，正离子鞘在电场作用下慢慢移向阴极，由于途中电场越来越弱，只能与低电离电位的猝灭气体交换电荷，之后被中和，使正离子在阴极上打不出电子，从而避免了再次雪崩(而且在雪崩过程中，由受激原子的退激和正负离子的复合而发射的紫外光光子也被多原子的猝灭气体所吸收(这样，一个粒子入射就只能引起一次雪崩( 计数管可看成是一个电容器，雪崩放电前加有高压因而在两极上有一定量的电荷存在，放电后电子中和了阳极上一部分电荷，使阳极电位降低，随着正离子向阴极运动，高压电源便通过电阻R向计数管充电，使阳极电位恢复，在阳极上就得到一个负的电压脉冲(因此，一次雪崩放电就得到一个脉冲，即一个入射粒子入射只形成一个脉冲，脉冲幅度的大小由高压电源电压和电阻R决定，与入射粒子的能量和带电量无关( 计数管工作原理示意图 计量当量的定义为:在要研究的组织中，某电处的吸收剂量D、品质因数Q和其他一切修正因数N的乘积，H=DQN。 具体的生物组织伤害不只取决于能量密度，也和不同的辐射来源、不同生物，或同一生物的不同部分有关。在计算的时候，要考虑进两个额外因子Q和N，然后逐类按质量(dm)积分计算: [编辑]品质因数Q [5]品质因数Q用来区别不同种类的辐射: , 光子，不论能量: Q = 1 , 电子和μ子，不论能量: Q = 1 , 中子 , 能量 < 10keV: Q = 5 , 10keV < 能量 < 100keV: Q = 10 , 100keV < 能量 < 2MeV: Q = 20 , 2MeV < 能量 < 20MeV: Q = 10 , 能量 > 20MeV: Q = 5 6, 质子， 能量 > 2X10电子伏 :Q = 5 , α粒子和其他核子:Q = 20 [编辑]修正因数N [6]修正因数N用来衡量不同器官和生物体受影响的程度和不同生物体: , 骨髓、大肠、肺、胃:N = 0.12 , 卵巢和睾丸: N = 0.08 , 膀胱, 脑、乳房、肾脏、肝、肌肉、食道、胰腺、小肠、脾脏、甲状腺、子宫: N = 0.05 , 骨质、皮肤:N = 0.01 , 病毒、细菌、原生动物:N ? 0.03 ~ 0.0003 , 昆虫:N ? 0.1 ~ 0.002 , 软体动物:N ? 0.06 ~ 0.006 , 植物:N ? 2 ~ 0.02 , 鱼类: N ? 0.75 ~ 0.03 , 两栖动物:N ? 0.4 ~ 0.14 , 爬行动物: N ? 1 ~ 0.075 , 鸟类:N ? 0.6 ~ 0.15 , 人类: N = 1 下表为辐射对人体的影响以及相应标准( 辐射剂量影响和标准 (mSv) 0.05 核电站工作人员一年累计辐射。 0.1 - 0.3 做一次X射线胸部透视的剂量。 乘飞机从东京到纽约之间往返一次的剂量(宇宙射线和飞行高度有0.2 关)。 一般公众一年工作所受人工放射剂量(ICRP推荐) 1.0 从事辐射相关工作的妇女从被告知怀孕到临产所受人工放射剂量极 限。 [7]1.2 与1天平均吸1.5盒(30支)纸烟同居的被动吸烟者一年累计辐射。 1.5 日本人一年累计所受辐射。 从事辐射相关工作的妇女从被告知怀孕到临产腹部表面所受人工放2.0 射剂量极限。 地球人平均一年累计所受辐射(宇宙射线0.4，大地0.5，氡1.2，食2.4 物0.3) 4 一次胃部X射线透视的剂量。 5 从事辐射相关的妇女工作者一年累计所受辐射法定极限。 6.9 1次CT检查 7 - 20 CT全息摄影。 10 日本原子力安全委员会所制定“室内避难”的辐射剂量。 [7][8]13 - 60 1天平均吸1.5盒(30支)纸烟者一年累计。 从事辐射相关工作者(非女性)一年累计所受辐射法定极限。 50 日本原子力安全委员会所制定“避难”的辐射剂量。 自卫队员，消防员，警察(妇女除外)一年累计所受辐射法定极限。 已证明对人体健康明显有害的辐射剂量极限 从事辐射相关工作者(非女性)五年累计所受辐射法定极限。 100 从事辐射相关工作者(非女性)在紧急状况下从事一次作业所受辐射 [9]法定极限。 福岛第一核电站事故现场人员暂定辐射剂量上限。 250 白血球减少。 淋巴球减少。 500 国际放射防护委员会规定除人命救援外所能承受的辐射极限。 1,000 出现被辐射症状。恶心，呕吐。水晶体浑浊。 2,000 细胞组织遭破坏，内部出血，脱毛脱发。死亡率5%。 死亡率50%(局部被辐射时3,000 : 脱毛脱发、4,000 : 失去生育能力、3,000 - 5,000 [10]5,000 : 白内障、皮肤出现红斑)。 7,000 - 10,000 死亡率99%。 10,001以上