根据要点总结,先红后黑。
知识点大致理清后,写历年试卷。
第一讲
本讲师老套路,回顾核辐射知识。三大衰变、衰变链、指数递减公式,这个应该是倒背如流的科目了。
电离辐射与一般辐射的区别(10eV,中子除外)
辐射以10eV为界限,分为电离辐射和非电离辐射。电子的辐射阻止本领与电离阻止本领的比例(ZE/800)
阻止本领分为两种,一个类是辐射,一类是电离。有根据入射粒子是重带电粒子或电子的不同而不同。对于电子来说,其电离阻止本领无论高能、低能,都是正比于
其辐射阻止本领正比于 所以,我们除一下,就可以得到比例公式,尤其令相对论因子为1,则有比值为带电粒子与物质相互作用的形式及主要过程
有四种主要作用方式:
1、带电粒子与靶物质原子中核外电子的非弹性碰撞
入射粒子与靶物质核外电子通过库仑力相互作用发生非弹性碰撞,引起原子电离和激发。在这个过程,核外电子获得能量,而带电粒子速度降低,称为电离能量损失
2、带电粒子与靶物质原子核的非弹性碰撞
依然是通过库仑力,入射粒子会受到排斥或吸引,从而速度和方向发生变化。而这种加速、减速会产生辐射,其伴随产生的电磁辐射称为轫致辐射,称为辐射能量损失
3、带电粒子与靶物质原子核的弹性碰撞
即是卢瑟福散射。不会使原子核激发,也不会产生轫致辐射,只是原子核反冲带走一部分入射粒子的一部分能量。称为核碰撞能量损失,阻止作用称为核阻止。
4、带电粒子与靶物质原子中核外电子的弹性碰撞
这种相互作用方式只是在能量极低(100ev)的电子才会考虑。因此,对粒子的能量损失贡献很小,一般忽略。γ与物质相互作用的过程
通过三种初级作用,产生次级电子,借着发生的就是电离效应,参考上条。这三种主要作用分别为:
1、光电效应
即光子把全部能量给电子,电子逃逸,光子消失。
2、康普顿效应
光子与电子发生弹性碰撞,电子获得部分能量,物质电离,而光子能量减少并改变运动方向。在0.5-1.0MeV范围较为明显。
3、电子对效应
能量大于1.02MeV的射线与原子核作用,产生正负电子对。
第二讲
粒子注量/率
辐射场中某点处的粒子注量,是进入该点单位截面积小球的粒子数,即
单位时间内进入单位截面积小球的粒子数,则为能量注量/率
进入以该点为中心的一个小体积元的所有粒子能量之和除以该体积元截面积,即
注量率同上带电粒子平衡
1、进入某点体积元内带电粒子总能量和谱分布达到平衡
2、每有一个带电粒子离开某点体积元,就有一个相同类型和能量的带电粒子进入体积元。
其平衡条件为:到介质边界距离;照射均匀;介质均匀
不成立之处:辐射源附近;两种物质的界面;高能辐射-
照射量
光子在单位质量空气所释放的所有正负电子被阻止在空气中时,产生同一符号离子的总电荷量 光子在单位时间内产生的照射量即为
单位:库伦/千克(Ckg-1),伦琴(1立方厘米空气释放的正负电荷各为1个经典单位电量,1R=2.58*10^-4Ckg-1) -
比释放动能
非带电粒子在单位质量产生的所有带电粒子的初始动能总和
单位:戈瑞,1Gy = 1Jkg-1;拉德,Rad,1Rad = 10^-2 Gy 吸收剂量
电离辐射授予单位质量物质的平均能量
单位:戈瑞,1Gy = 1Jkg-1;拉德,Rad,1Rad = 10^-2 Gy-
三者的关系
-
辐射权重因子和当量剂量
当量剂量,该组织或器官的平均吸收剂量与辐射权重因子的乘积的总和
权重因子,表征射线种类、能量与生物效应关系,用以考虑不同类型的辐射对健康的相对危害效应。
其数值大小,依据低剂量率辐射诱发随机效应的相对生物效应值选取
- 组织权重因子和有效剂量
各组织或器官的当量剂量与相应的组织权重因子的乘积的总和。
组织权重因子,则代表组织接受的照射所导致的随机效应的危险系数与全身受到均匀照射时的总危险系数的比值。表征的是组织或器官的辐射敏感性,放在全身均匀受照下各该组织或器官对总危害的相对贡献。
第三讲
- 随机性效应和确定性效应的特点
大致意思是,随机性效应是随机的,只是剂量越大,发生几率越大。而确定性效应是确定发生的,只要满足剂量阈值,就一定会发生,不过剂量越大,严重程度越大。
第四讲
天然放射源的分类
分为宇生、原生两类。前者是宇宙射线与大气层或地球表面各种元素的原子核作用,产生的放射性核素;地球原生的放射性核素公众剂量的贡献
宇宙射线的剂量贡献,总剂量为0.39mSv(与海拔有关),其中直接电离及光子成分为0.28mSv,宇生放射性核素为0.01mSv,中子为0.10mSv;
地球原生核素的剂量贡献,总剂量为2.03mSv,其中辐射外照射为0.48mSv(与土壤、建材有关),吸入内照射为1.26mSv(与氡气在室内积累有关),食入内照射为0.29mSv(与食品和饮水有关)。放射源的分类
可以按所释放射线的类型(α、β、γ、中子)和按照放射源的封装方式(密封、非密封)两种方法进行分类,
还有按毒性分组:分为极毒、高毒、中毒、低毒
按危害进行分:I类放射源为极高危险源,几分钟到1小时致人死亡,秒杀级别;
II类为高危险源,几小时到几天;III类为危险源,几小时造成永久性损伤,接触几天至几周致死;IV类为低危险源;V,极低危险源,不会造成永久损伤。
可以这样记:1小时内毙命;一小时以上、几天内毙命;短时永久损伤;短时可恢复的临时损伤;怎么来都不会永久损伤-
人类活动中对人类造成剂量最大的为医疗辐射
第六讲,防护X、γ射线
剂量计算
- 剂量计算
剂量即是吸收剂量(表征总辐射能量沉积),其三种计算途径,即是吸收剂量、照射量(X、伽马射线在空气中的能量沉积)和比释放能(非带电粒子能量沉积)的关系换算。
2、从比释放能计算
3、根据点源的照射率计算
- 非点源的计算
思路:1、分割非点源为无数个点体积元;2、计算体积元的贡献并求和;3、考虑体积源内物质的自吸收和散射;
自吸收:对于单能的γ射线,其在物质中满足衰减规律考虑散射,有减弱规律,为积累因子,是描述散射光子影响的物理量。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、几何条件;因此,若给定辐射源和屏蔽介质,只有光子能量和介质厚度有关,满足以下公式
总结一下就是这样
不同点源的计算根据积分来计算即可。
屏蔽计算
窄、宽差别
窄束不包含散射成分的射线束,而宽束是基于窄束的减弱规律,引进散射影响修正因子。减弱规律与减弱系数
窄束: 其中为平均自由程,反映的是贯穿本领。
宽束: 减弱系数与能量有关,随着能量的降低。即低能区高,高能区低。屏蔽计算的方法
宽束减弱规律法,计算套路:
1、给出屏蔽前的剂量率表达式2、列出宽束辐射减弱规律的表达式3、令屏蔽后的剂量率满足条件,求解对应的厚度值。
第七讲,防护带电粒子
剂量计算
-
单能带电粒子
对于单能电子束,有 辐射平衡与剂量互易
辐射平衡:描述在放射性物质均匀分布的体积V内,远离边界的区域,有辐射平衡。指的是单位质量物质吸收的辐射能量和放出的辐射能量达到了平衡。
剂量互易:同种放射性核素的两个源,总活度一样,则两者在彼此内部的剂量一样,与两个源各自的几何形状无关。适用条件:β、γ源,且源的体积大小远小于自由程。
屏蔽计算
- 带电粒子的屏蔽计算
由于β粒子是轻的带电粒子,比重带电粒子有更大的穿透能力,有射程的概念,且与物质相互作用会产生轫致辐射,其穿透能力远大于带电粒子。
因此,对于β粒子的屏蔽分为两层,第一层,对β粒子本身进行屏蔽,厚度与射程为主要特征;第二层,对次级辐射,即轫致辐射进行屏蔽(参考上讲内容)。
屏蔽过程中,我们如下选择屏蔽材料:
厚度:为β粒子的最大射程;
材料:尽量减少轫致辐射;选择低原子序数Z的物质;如铝、有机玻璃、混凝土;
β轫致辐射屏蔽计算
1、先计算β粒子屏蔽层所致轫致辐射在P点产生的吸收剂量率为
2、类似求γ射线屏蔽厚度来计算对应的厚度
可以忽略β粒子在空气中的吸收,对公式进行简化,一般用的是这个,有
- 重带电粒子的屏蔽计算
由于不产生轫致辐射,所以屏蔽层厚度只要大于或等于射程即可,射程公式如下
第八讲,中子的防护
中子与物质相互作用的特点,剂量的主要构成:
对于快中子来说,主要发生弹性、非弹性碰撞,慢化成热中子;其剂量主要有这些轻元素的反冲核对介质的电离所导致的;
对于热中子来说,主要发生俘获过程,放出光子或质子。分出截面法
概念:选择合适的屏蔽材料,使得快中子在屏蔽层迅速慢化,慢化中子在屏蔽层内被吸收;此时,中子在屏蔽层中的减弱能满足简单的指数规律。
条件:1、屏蔽层足够厚,以保证在屏蔽层后的剂量主要是由中子束中贯穿能力里最强的中子的贡献造成的;2、屏蔽层内含有重材料,比如铁、铅之类,可以使得中子能量通过非弹性散射很快降到1MeV附近或以下;3、屏蔽层内有足够的氢,以保证短距离内降到热能;4、有热中子吸收材料,使其被吸收,如硼、镉;
第九讲
放射性物质进入人体的途径
三种:呼吸吸入(该途径的毒理学意义最大)、口腔食入、(创伤)皮入。内照射的作用特点
持续性照射:意思就是,放射性核素进入人体后,对机体就产生连续性照射,直到完全衰变或排出体外。
选择性照射:进入人体的部分放射性核素是不均匀分布的(有的是均匀分布的),会被组织器官选择性吸收、分布和蓄积,从而使得相应的组织或器官受到选择性的照射。-
排出
器官中沉积的放射性元素是根据自发衰变和生理代谢两种方式减少,前者满足衰减规律,后者也可以近似遵循指数规律。因此,有
对应的为有效半衰期。同理。 -
内照射防护的措施
包容隔离、净化稀释,这是两种基本方法,具体措施从这里出发来写就好了。
比如防止吸入的措施就是:1、隔离方面:尽量防止、减少空气污染;2、稀释方面:对已污染的空气采取净化、稀释等方法。