电离辐射的剂量和单位.ppt

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1、电离辐射常用的物理量和单位湖北省肿瘤医院放疗科徐利明电离辐射与物质的相互作用电离辐射的概念直接致电离粒子：电子、质子、α粒子等带电粒子。间接致电离粒子：光子、中子等不带电粒子。中性原子（NeutrulAtom）获得正电荷或负电荷的过程称为电离（Ionization）。由直接致电离粒子或间接致电离粒子或二者混合组成的辐射称为电离辐射。带电粒子（电子、质子、α粒子等）直接致电离粒子不带电粒子（光子、中子等）间接致电离粒子与原子中的电子碰撞产生电离与壳层电子或原子核作用产生次级粒子，导致原子产生电离直接电离间接电离

2、电离辐射带电粒子与物质的相互作用◆作用方式◇与核外电子发生非弹性碰撞◇与原子核发生非弹性碰撞◇与原子核发生弹性碰撞◇与原子核发生核反应带电粒子与物质的相互作用总质量阻止本领（totalmassstoppingpower)◆定义：带电粒子在某一密度的物质中穿过一定路径时的能量损失（电离损失和辐射损失）◆要点：◇不同能量或不同粒子的能量损失方式不同。◇电子能量较低时，电离损失占优势；能量较高时，辐射损失份额增加。带电粒子与物质的相互作用带电粒子的射程◆定义：带电粒子进入物质后，沿入射方向至完全停止位置所经过的距离◆

3、要点：◇射程与路径长度的概念不同◇重粒子的射程方向较直，而电子的射程方向范围较宽◇外推射程0.5mmR90R50RpDmaxD90DsD50DxRqG=Rp/(Rp-Rq)电子束特性参数的定义Dx：X线污染Ds：表面剂量(表面下0.5mm处吸收剂量)Rp：电子射程R90：90%剂量深度R50：50%剂量深度X（γ）射线与物质的相互作用◆作用特征◇光子不能直接引起物质原子的电离或激发，而是首先把能量传递给带电粒子；◇光子与物质的一次相互作用可以损失其能量的全部或很大一部分，而带电粒子则是通过许多次相互作用逐渐损失

4、其能量；◇光子入射到物质后呈指数衰减，而带电粒子则有确切的射程。X（γ）射线与物质的相互作用◆作用方式◇光电效应概念：是一种光子同原子相互作用并从原子内层发射出一个轨道电子的现象。原子由激发态返回基态时发出特征X线和俄歇电子。光电子特征辐射俄歇电子X（γ）射线与物质的相互作用反冲电子◇康普顿效应概念：光子同原子的外层电子相互作用，光子损失一部分能量，电子获得能量而脱离原子。X（γ）射线与物质的相互作用◇电子对效应概念：当光子从原子核旁经过时，在原子核库仑场的作用下形成一对正负电子的过程。入射产生电子对效应的能量

5、必须大于1.02MeV，获得动能的电子通过电离或辐射的方式损失能量。负电子e-正电子e+各种作用的相对重要性三种主要作用形式与光子能量和吸收物质的有效原子序数相关，在10keV～100MeV能量范围的低端部分光电效应占优势，依次是康普顿效应和电子对效应占优势，对水，三种效应占优势的能量范围依次是10～30keV，30keV～25MeV，25～100MeV。吸收物质的原子序数1201008060402000.010.1110100光子能量(MeV)στ=σcσc=σp光电效用占优势电子对效用占优势康普顿效用占优势

6、有效原子序数对质能吸收系数的影响★60-150keV：骨吸收远远高于脂肪和肌肉；★150-250keV：骨吸收高于脂肪和肌肉；★2-22MV：单位质量的骨吸收略低于脂肪和肌肉；但单位厚度的骨吸收仍高于脂肪和肌肉；★22-25MV：骨吸收稍高于脂肪和肌肉；相对质量吸收系数1052.51.00.50.20.10.010.1110100光子能量(MeV)骨肌肉脂肪人体骨、肌肉和脂肪相对于空气的质能吸收系数光子的衰减◆设定条件◇单能窄束光子；◇探测器与源保持固定距离，但远离吸收体；◇只有原射线(PrimaryBeam）

7、通过吸收体；散射光子探测器准直器吸收体散射光子线性减弱系数（μ）在上述条件下，光子数dN的减少与初始入射光子数N和吸收体厚度dx成正比：dN∝Ndx或dN=-μNdx上式还可以用于表达光子强度的变化：dI=μIdx单能电离辐射与物质作用时，其强度与物质的性质和厚度有关，线性减弱系数（μ）为辐射能量和物质种类的函数，表示电离辐射穿过单位厚度的物质层时，其强度减少的分数值。用吸收物质的密度ρ去除总的线性减弱系数μ，便得到质量减弱系数μ/ρ。实验证明，就单能窄束而言，I（x）与x的函数在半对数坐标系统内是一条直线，这

8、表明单能光子束的衰减符合指数吸收规律：I（x）=I0×exp（-μx）引入半值层的概念：使束流强度减少到它的初始值的一半所需要的吸收体的厚度（HVL）。当x=HVL时I/I0=1/2则HVL=0.693/μμ-线性衰减系数◆质能转移系数（μtr/ρ）电离辐射在物质中穿行质量厚度为m2·kg－1时，因相互作用，其能量转移给电子的份额。◆质量吸收系数（μen/ρ）电离辐射在物质中穿行单位长