几乎总是要进行一些推导,因为测量一个人的某一器官或人 体模型中相应部位所接受的剂量通常是不切实际的。一般采 用其它方法来代替,即在“自由空间”内进行测量。可利用 壁厚恰好满足建立辐射平衡条件的组织等效电离室或正比计 数器等仪器来进行这种测量。在这些条件下估算的量与自由 空间内组织比释动能相近,或与探测器敏感部分的組织等效 物质的吸收剂量相近。另一类不同的测定方法,是以测自 由空闻中的中子注量为基础。无论在哪种情况下,估算人体 深部所研究的那个位量上接受的量时?要考虐中子触盘 分布、吸收、散射以及质熊转移霸数等因素。在本报告适当 的章节中将龄出有关这些因嶽的资料。但是,包食有许多物 理系数的方法,经常引起撕量当量的相当大的不确定性。因 此,采用尽可能少的换算系数进行佔算可能更精确些 5.幅射的质 5.1.公式(1)(见22节)中绘出的剂量当最的定 义,可以作为按下式进一步定义平线质因数QF的基础 Meo DE D(LQF(LdL 21t D 2) DeLl Lmin QF是一个总括的系数,吸收剂量与它的乘积即是剂量当 量。表2(第7.4节)给出了不同能量中子的QF值。可以看 出,在表中所给出的全部能量范围内,除在10兆电子伏附 近有小的偏离外(这是可以忽略的),QF均不超过10。这 样,我们就有理由采取一个保守的方法来计算剂量当量,即 将中子吸收剂量乘以10。 5.2后面(附录B.I)将提到,中子能量在14兆电子伏
以下,Q也是中子在組织中贯穿深度的函数。但是,较深 处的数值实际上绝不会超过表面的数值。 5.3可以根据估定的吸收剂量值(如4.3节所述),并 选择一个合适的QF值来计算剂量当量(DE)。QF可根据第2.3 节,2,4节和2.5节中列举的任何一种方法选定。 另一种方法是采用一些装置,当以标准方式照射典型尺 寸的人体模型时,装置的响应正比于模型中某位置的DE计 箅值。通常,感兴趣的位置,是当一宽束中子垂直照射30厘 米厚的组织等效板时出现最大剂量当量的那一点,但是,下 面所列举的某些计算是以圆柱模型为基础的( Anderson和 Braun, 1964; DennisFALoosemore, 1960s Hankins, 1963: Leake,1967)。假如仪器读数和剂量当量之间的正比关系 基本上与所测范围内的中子能量无关,尽管几何尺寸和别的 因素限制了它们的精确性,这些仪器还是有用的。由于仪器 的方向性将增加误差,所以通常把上述仪器设计成各向同性 响应的。这样一来,不管是均匀照射还是单侧照射,仪器的 读数均相同。然丽,处在探测器位置上的人员在两种情况下 受到的剂量当量完全不同。因此.仪器的读数充其量是 所期望的最大剂量当量的上限。 6中子与组织的相互作用 6.1中子与组织中存在的元素之间的相互作用可能有 多种。不同类型组织的主要成分列于表1( Tipton等, 1969) 骨骼”包括骨头、骨髓和其它在新解刹的骨骼中 存在的有机成分。“骨头”-词系矿化骨。 面概述中子与组织元素之间的相互作用的基本物理特 性。在附录B中绘出了详细的资料
× ×∞ 三x9上 ×品 ×82 e× 令证 子 = 3 a) se 品 拼需病兴匀试忘守,水咖动
6.1.1弹性碰撞它是这样一种相互作用,即可以认 为中子和原子核本身均保持不变并且是动能守恒的相互作 用。如果用θ表示质心坐标系中的中子散射角,中子能量损 失便由下式给出 △En=2MmE(1一cos6)/(M+m)2 式中,E是碰撞前中子的能量,M和m分别为被碰原子核和 中子的质量。假如在实验室坐标系中,反冲核运动的方向与 中子入射速度向量之间的夹角为=(π-6)/2,么那上式可 改写为: △En=4MmE cospP Mf+7) 对构成组织的大多数元素来说,中子与它们的弹性散射 截面是已知的。当能量低于10兆电子伏时,在质心坐标系 中,中子与氢的弹性散射接近各向同性。但是,中子与其它 元素在大部分能区的弹性散射却是各向异性的。尽管如此, 在中子能量不超过14兆电子伏时,就人体模型中的剂量面 言,根据弹性散射是各向同性的假定而作的计算,与那些用 各向异性的假定计算的结果并没有明显的差别。这并不使人 感到意外,因为人体组织中氢原子所占的份额很大,因而能 量低于14兆电子伏时,90%以上的剂量是中子与氢的弹性散 射或俘获过程引起的,后一种过程仍可假定是各向同性的。 61.2非弹性散射非弹性散射一词在此处专指可认为 是中子经历短暂的俘获和再发射这样一种相互作用。被碰核 处于激发态,通常在几分之一秒之内发射一个或更多个(经 常是高能量的)光子。如果中子能量不超过能保持能量守恆 和动量守恆所需要的某个阈值,就不可能发生这类相互作
II· 用。下式给出阙能E阙: M+m ER-EY M 式中,E1是y光子的能量。 6,,3俘获过程此处把它定义为这样一些过程,在 这些过程中,原子核吸收一个低能中子,并发射一个光子 在许多情况下,这类俘获过程的截面与成反比(此处为中 子速度)。H(n,Y)H反应是组织中最重要的反应,它产 生一个2.2兆电子伏的光子。对低能中子来说,这种相互作 用在整个人体中贡献出很大部分的剂量,面在能量直到2.5兆 电子伏的范围内,人体内深层组织的剂量主要来自这种相互 作用,因为光子在同电子发生相互作用之前,熊够穿过相当 大的距离。 6.1,4低能中子(<20兆电子伏)的核相互作用此 处所用的这一术语只限于那些放出质子或其它重粒子的反 应。对热中子来说,组织中的N(n,p)C反应特别重 要。此反应产生一个058兆电子伏的质子。在由较高能量的 中子引起的相互作用中,反应产物可能有各种不同的熊量, 它由所涉及的能级和发射角决定。在很多情况下,在精确地 确定反应产物的平均能量方面,我们还没有掌握足够准确的 数据。 6..5高能中子(>20兆电子伏)的核反应高能中 子核反应,从性质上来讲,与低能中子核反应没有什么不 同。然面,定量说来,每次反应所放出的粒子数目随中子能 量的增加而增加,因此在高能中子剂量学中,核反应是很重 要的。有关高能反应放出的粒子的熊量和角分布的实验数据