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電離輻射劑量與防護(hù),1,1.輻射防護(hù)的含義,（1）什么是輻射？,輻射是一種長(zhǎng)久以來(lái)就存在于自然界的物理現(xiàn)象, 從某種物質(zhì)中發(fā)射出來(lái)的波或粒子（熱輻射、核輻射等）。,（2）輻射的分類,非電離輻射：能量小于10eV，如紫外線、 可見(jiàn)光、紅外線和射頻輻射,電離輻射： 能量大于10eV，如X射線、 γ射線、中子、α射線、 β射線等,,2,電磁輻射譜,? 小能量高,E=h ? , ? =c / ?,大能量低,3,（3）什么是電離輻射？,電離：從一個(gè)原子、分子從其束縛狀態(tài)釋放一個(gè)或多個(gè)電子的過(guò)程。,電離輻射：能通過(guò)初級(jí)過(guò)程或次級(jí)過(guò)程引起電離的帶電粒子或不帶電粒子。,4,（4）常見(jiàn)的電離輻射,5,（5）為什么對(duì)輻射（電離輻射）要進(jìn)行防護(hù)？,電 離 、激發(fā),損傷 、修復(fù),輻射,原子、分子,組織、器官,機(jī)體損傷,確定性效應(yīng),隨機(jī)性效應(yīng),,,,,,,,6,2. 輻射防護(hù)簡(jiǎn)史,1895, 倫琴（ Roentgen ）發(fā)現(xiàn) X 射線,倫琴Nobel Prize in 1901,世界上第一張X射線照片,7,1896, 貝克勒爾（Becquerel）發(fā)現(xiàn) 鈾（Uranium）,發(fā)現(xiàn)了天然放射性,Nobel Prize in 1903,1898, 居里夫婦發(fā)現(xiàn)釙（ Polonium）和鐳（ Radium）,同位素的工業(yè)應(yīng)用,Nobel Prize in 1903 and 1911,8,1898, 盧瑟福（Rutherford） 發(fā)現(xiàn)了α、β粒子 法國(guó)化學(xué)家維拉爾發(fā)現(xiàn) ? 射線,1932, 查德威克（Chadwick） 發(fā)現(xiàn)了中子,9,核能發(fā)電,10,,The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1979,for the development of computer assisted tomography,Allan M. Cormack,Godfrey N. Hounsfield,A transverse CT slice showing acute appendicitis,1972, X 射線計(jì)算機(jī)斷層掃描裝置（CT）,11,1895年 倫琴發(fā)現(xiàn)X 射線 1896年 貝克勒爾發(fā)現(xiàn)物質(zhì)的放射性 1898年 居里夫婦發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)鐳和釙 1899年 盧瑟福發(fā)現(xiàn)α和β射線 1911年 盧瑟福發(fā)現(xiàn)原子核 1934年 費(fèi)米利用中子制造人工放射性核素 1945年 美國(guó)在廣島和長(zhǎng)崎投下原子彈 1951年 第一次核能發(fā)電在美國(guó)實(shí)現(xiàn) 1972年 X 射線計(jì)算機(jī)斷層掃描裝置（CT）,放射性的發(fā)現(xiàn)及其應(yīng)用,12,1896年美國(guó)學(xué)者格魯柏研制X射線管的實(shí)驗(yàn)時(shí)，在他手上發(fā)生皮炎。此后，一些研究證實(shí)長(zhǎng)期X射線、γ射線過(guò)量照射可引起皮膚紅斑、脫毛、皮膚潰瘍、造血障礙、神經(jīng)衰弱等，人們開(kāi)始認(rèn)識(shí)電離輻射的損傷效應(yīng)，并進(jìn)行輻射劑量單位、輻射防護(hù)和輻射損傷防治的研究。,電離輻射損傷效應(yīng)的發(fā)現(xiàn),13,（1）早期輻射損傷認(rèn)識(shí)時(shí)期（又稱職業(yè)性輻射損傷時(shí)期）,時(shí)間：發(fā)現(xiàn)X射線（1895年）～1930年代 特點(diǎn)：對(duì)輻射可能造成的損傷認(rèn)識(shí)不足 損傷對(duì)象： 1）X射線球的制造者和應(yīng)用X射線的技術(shù)人員； 2）從事放射性物質(zhì)研究的科學(xué)家； 3）鈾礦工人及用含鐳夜光涂料的操作女工。 損傷特點(diǎn)： 1）外照射引起的急性體表?yè)p傷； 2）氡及其子體內(nèi)照射引起的肺癌； 3）鐳內(nèi)照射引起的骨腫瘤。,14,（2）中期輻射損傷認(rèn)識(shí)時(shí)期 （又稱放射線診斷、治療損傷時(shí)期）,時(shí)間：1930～1960年代,特點(diǎn)： 醫(yī)學(xué)界把輻射看作是時(shí)髦的診斷和治療手段，卻缺乏對(duì)輻射遠(yuǎn)期效應(yīng)的認(rèn)識(shí)，病人由于接受高累積劑量而誘發(fā)過(guò)多的白血病、骨腫瘤、肝癌等惡性腫瘤。,15,（3） 近期輻射損傷認(rèn)識(shí)時(shí)期 （又稱流行病學(xué)調(diào)查所見(jiàn)的輻射損傷時(shí)期）,時(shí)間：1960年代～現(xiàn)在,特點(diǎn)： 早期的職業(yè)性急性輻射損傷，除事故外，巳極為罕見(jiàn)了。 中期所見(jiàn)到的高發(fā)生率的惡性腫瘤，得以避免。除事故外，只能用大群體的或高人年的流行病學(xué)的調(diào)查方法，才能發(fā)現(xiàn)輻射損傷或危害的增加 。,16,重點(diǎn)調(diào)查對(duì)象包括： 1）職業(yè)性受照射群體的流行病學(xué)調(diào)查； 2）放射事故受害者調(diào)查； 3）出生前受X射線診斷照射的群體流行病學(xué) 調(diào)查； 4）高輻射本底地區(qū)居住者的流行病學(xué)調(diào)查； 5）原子彈、氫彈、切爾諾貝利事故受害者跟蹤調(diào)查。,17,迄今為止的流行病學(xué)的調(diào)查資料證明(調(diào)查結(jié)論)： 在低劑量下，唯一潛在的輻射危害是致癌。非特異性壽命縮短末見(jiàn)發(fā)生。遺傳危害也未見(jiàn)增加。 低于職業(yè)性劑量限值的輻射水平的長(zhǎng)期慢性照射，是否會(huì)增加惡性腫瘤尚不明確。 出生前診斷性X射線的照射量，是否能增加出生后的小兒癌癥的發(fā)病率，尚有爭(zhēng)議。 高本底地區(qū)居民流行病學(xué)的調(diào)查，均末證實(shí)遺傳危害的增加或惡性腫瘤較對(duì)照群體有過(guò)多的發(fā)生。,18,3.輻射防護(hù)的基本任務(wù)和目的,基本任務(wù)：（1）允許可能產(chǎn)生輻射的實(shí)踐 （2）保護(hù)人員、后代、環(huán)境,目的： （1）防止有害的確定性效應(yīng)； （2）限制隨機(jī)性效應(yīng)的發(fā)生率，合理盡 可能低。,19,4.輻射防護(hù)的主要內(nèi)容,研究防止輻射對(duì)人體危害的綜合性學(xué)科。,輻射劑量學(xué) 輻射防護(hù)標(biāo)準(zhǔn) 輻射防護(hù)技術(shù) 輻射防護(hù)評(píng)價(jià) 輻射防護(hù)最優(yōu)化 輻射安全管理,20,ICRP（Publication）International Commission on Radiological Protection 國(guó)際放射防護(hù)委員會(huì) ICRU（Report） International Commission on Radiation Units and Measurements 國(guó)際輻射單位與測(cè)量委員會(huì) UNSCEAR United Nations Scientific committee on the Effects of Atomic Radiation 聯(lián)合國(guó)原子輻射效應(yīng)科學(xué)委員會(huì) IAEA（Safety Series） International Atomic Energy Agency 國(guó)際原子能機(jī)構(gòu) ISO International Standardization Organization 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織,21,NCRP（Report）（Handbook） National Council on Radiation Protection and Measurements 輻射防護(hù) 與測(cè)量國(guó)家委員會(huì)（美） BEIR committee on the Biological Effects of Ionizing Radiations 電離輻射生物效應(yīng)委員會(huì)（美） ANSI American National Standard Institute 美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) NRPB National Radiological Protection Board 國(guó)家放射防護(hù)委員會(huì)（英）,22,,電離輻射劑量學(xué)：研究電離輻射能量在物質(zhì)中的轉(zhuǎn)移和沉積的規(guī)律，特別是轉(zhuǎn)移和沉積的度量（量的定義、測(cè)量、計(jì)算等）的科學(xué)。,電離輻射防護(hù)學(xué)：研究電離輻射對(duì)人體的危害、防止和減少這種危害的綜合性（輻射劑量學(xué)、輻射防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)、輻射防護(hù)技術(shù)、輻射防護(hù)最優(yōu)化、輻射安全管理等）邊緣科學(xué)。,23,輻射防護(hù)涉及到許多學(xué)科(核物理、核化學(xué)、放射生物學(xué)、放射衛(wèi)生學(xué)、環(huán)境輻射評(píng)價(jià)方法學(xué)等），研究領(lǐng)域很廣，并隨著其他學(xué)科的發(fā)展而發(fā)展，內(nèi)容不斷更新和完善。輻射劑量學(xué)是輻射防護(hù)監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)，在輻射防護(hù)中占有特殊重要的地位。,24,一、了解課程的方法論,怎樣才能學(xué)好這門課程?,主要包括系統(tǒng)科學(xué)方法、數(shù)學(xué)方法和實(shí)驗(yàn)方法。,1、系統(tǒng)科學(xué)方法 其核心是將研究對(duì)象看成一個(gè)整體，以使思維對(duì)應(yīng)于適當(dāng)抽象級(jí)別上，并力爭(zhēng)系統(tǒng)的整體優(yōu)化。由于本課程是多學(xué)科的交叉組成，因此綜合性就成為一個(gè)非常重要的特性，只有用系統(tǒng)科學(xué)方法，才能將研究對(duì)象完整地顯示出來(lái)，以便綜合、深入、完整地研究它。,25,2、數(shù)學(xué)方法 數(shù)學(xué)方法是指以數(shù)學(xué)為工具進(jìn)行科學(xué)研究的方法。該方法用數(shù)學(xué)語(yǔ)言表達(dá)事物的狀態(tài)、關(guān)系和過(guò)程，經(jīng)推導(dǎo)形成解釋和判斷。它是科學(xué)技術(shù)研究簡(jiǎn)潔精確的形式化語(yǔ)言、數(shù)量分析和邏輯推理的工具。,3、實(shí)驗(yàn)方法 實(shí)驗(yàn)方法是指實(shí)驗(yàn)者運(yùn)用實(shí)驗(yàn)儀器、設(shè)備、裝置等物質(zhì)手段，變革實(shí)驗(yàn)條件，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察獲得科學(xué)事實(shí)一探究科學(xué)問(wèn)題的一種科學(xué)方法。它包括對(duì)照實(shí)驗(yàn)、析因?qū)嶒?yàn)、模擬實(shí)驗(yàn)等，使理論與實(shí)踐相結(jié)合的重要方法之一，必須予以足夠重視，并積極創(chuàng)造條件，以便更好的運(yùn)用實(shí)驗(yàn)方法。,26,二、掌握課程的知識(shí)領(lǐng)域、知識(shí)單元和知識(shí)點(diǎn),三、學(xué)習(xí)課程的同時(shí)閱讀相關(guān)的參考書,教材： 《電離輻射劑量與防護(hù)概論》南華大學(xué)核科學(xué)技術(shù)學(xué)院 著,參考書： 《輻射防護(hù)基礎(chǔ)》李星洪 著 原子能出版社 《輻射劑量學(xué)》 田志恒 著 原子能出版社 《高等電離輻射防護(hù)教程》夏益華 著 哈爾濱工程大學(xué)出版社 《放射生物學(xué)》、《細(xì)胞生物學(xué)》、 《分子生物學(xué)》等,27,第一章 電離輻射常用的量及其單位,第一講 電離輻射場(chǎng)的描述 第二講 射線與物質(zhì)的相互作用 第三講 宏觀劑量學(xué)中主要的量,28,第一講 電離輻射場(chǎng)的描述 （2學(xué)時(shí)）,29,一、電離輻射 Ionization（電離）：從一個(gè)原子、分子或其他束縛態(tài)中釋放 出一個(gè)或多個(gè)電子的過(guò)程。 Ionization Radiation（電離輻射）：能夠引起電離的帶電粒子和不帶電粒子。 *從一個(gè)原子中釋放出一個(gè)價(jià)電子需要的能量:4～25eV ； *能量10eV的光子 Non-ionization radiation（非電離輻射）：100mm紫外線、可見(jiàn)光、紅外線和射頻輻射。,Directly ionization radiation（直接電離輻射）：快帶電粒子 Indirectly ionization radiation(間接電離輻射)：光子和中子等,External radiation（外輻射）：體外源發(fā)射的輻射 =External irradiation（外照射）。 Internal radiation（內(nèi)照射）：體內(nèi)分布源發(fā)射的輻射。,30,二、電離輻射場(chǎng)的描述 Ionization radiation field（電離輻射場(chǎng)）：電離輻射居留的空間。 1、粒子數(shù)和輻射能 Particle number（粒子數(shù)）N：發(fā)射、轉(zhuǎn)移或接受的粒子數(shù)目， 單位是1。 Particle number density（粒子數(shù)密度）n：n=dN/dV—表征輻射場(chǎng)疏 密程度，單位是m-3。 Radiant energy（輻射能）R：發(fā)射、轉(zhuǎn)移或接受的輻射粒子的能量（不包括靜止能），單位是J。,31,2、通量、注量和注量率 （1）Flux（通量）：表征輻射場(chǎng)中粒子或能量在時(shí)間上的頻繁程度。 Particle flux（粒子通量） ，s-1 Energy flux（能量通量） ，j.s-1,,,,,,（2）Fluence（注量）：表征輻射場(chǎng)的空間疏密程度。 特例：?jiǎn)蜗蜉椛鋱?chǎng),32,da┴ = dacosθ 定義： Φu=dN/ da┴ 為單向輻射場(chǎng)的粒子注量。 一般情況：各向輻射場(chǎng),定義：Particle fluence (粒子注量)Φ： Φ=dN/da，m-2 Energy fluence（能量注量）Ψ：Ψ=dR/da，j.m-2,33,（3）Fluence rate（注量率） Particle fluence rate（粒子注量率）φ： φ=dΦ /dt=d2N/dadt，m-2s-1 *φ為粒子通量密度： Energy fluence rate（能量注量率） ψ ： ψ=dΨ/dt=d2R/dadt，j.m-2.s-1（w.m-2）,,34,3.角分布和輻射度 Angular distribution（角分布）：描述粒子入射方向的分布。,35,,,Radiance（輻射度）：注量率的角分布 Particle radiance（粒子輻射度）p： p=,,單位：m-2.sr-1.s-1,,36,Energy radiance（能量輻射度）r：,,單位：w. m-2.sr -1,,37,4.能譜分布（Energy spectrum distribution） 用Q代表輻射學(xué)量，用E代表粒子的能量（不包括靜止能）,則Q（E）是Q的積分分布，它是能量為0-E的粒子對(duì)Q的貢獻(xiàn)。,,38,（1）注量的譜分布,將Φ和Ψ代入上述式中就得到粒子注量和能量注量譜分布的表達(dá)式。 例如：,,,39,（2）輻射度譜分布,pE,J(r)能揭示輻射場(chǎng)的最詳盡的內(nèi)涵，是完整的描述輻射場(chǎng)的一個(gè)輻射學(xué)量。,40,對(duì)某種特定類型輻射：,,,,,,,41,5、注量與徑跡長(zhǎng)度的關(guān)系,粒子注量Φ等于單位體積內(nèi)的徑跡總長(zhǎng)度。,證明：對(duì)于足夠小的任意形狀的體 積元， pE均 勻、徑跡可視為直線 切穿過(guò)體積元。則 dL=(ΦΩ·da) ·s =ΦΩ· (da·s ) =ΦΩ·dV ?LΩ=ΦΩ?V ?L=Φ?V Φ=?L/?V Φ=dL/dV,,42,May you have a wealthy, happy and prosperous 2014!,作業(yè)布置：1,43,