包括静止能量)dE/NE是入射粒子在物质中穿过质量厚度 pdl的物质层后,因相互作用,其能量转移给带电粒子的份额。 质量能量转移系数14/的单位也是m2kg 可见质量能量转移系数1/p,只涉及到在物质中入射不带 电粒子能量的转移,而不涉及能量是否被物质吸收的问题。 附表2给出了Y射线在某些元素和材料中的质量能量转移系 数2/p的数值。 3.质量能量吸收系数 线能量转移系数H:(1.16)式,表示光子能量转移绐电子的 那一部分能量份额。电子从光子那里得到的那部分能量又将使物 质电离、激发和产生轫致辐射。若用g表示能量转变为轫致辐射 的份额,则 Pen=Ai(1--g) (1.19) 就表示光了能量被物质所真正吸收的份额。Hn称为线能量吸收 系数,它表示Y射线在物质中穿过单位长度路程后,其能量真正 被物质吸收的份额 同样,有 (1.20 称为质量能量吸收系数。它表示Y射线在物质中穿过单位质量厚 度后,其能量被物质吸收的份额。其单位也是m2kg" 基于这样的分析,可作出如下一般的定义;某物质对不带电 粒子的质量能址吸收系数μ/p,是质量能量转移系数{/p和 (1-g)的乘积,即(1.20)式。 由此可见,质量能量吸收系数Hm/P涉及到物质吸收能量的 过程,因而也涉及到质聶能量转移。(1,20)式,表明了它与H/p 的简明关系。当次级带电粒子动能可与其静止能相比拟或大于其 静止能时,Hm/p与:r/p可能会有显著差异。与高原子序数物质 相互作用时,则差异更为显著。当次级带电粒子动能较小、物质 原子序数又较低时,轫致辐射很弱,g值接近子零,这时Hum/值
近似41-/p值。 附表1中也给出了Y射线在某些元素和材料中的质量能量吸 收系数μm}l的数值。 总质量阻止本领 通常用物质对带电粒子的阻止木领来描述带电粒子与物质相 互作用的程度。 1.碰撞阻止本领 带电粒了在电离、激发过程中损失的能称为带电粒子能 的碰擅损失,可以用物质对带电粒子的碰撞阻止本领给以定过。 根据入射带电粒子在物质中穿过路程的表示方式不同,它有两种 表述方法 线碰撞阻止本领S。,是指一定能最的带电粒子在指定物质 中穿过单位长度路程时,由于电离、激发过程所损失的能,即 Scol=(dL/dn)e (1.21) 式中,dE是带电粒子在物质中穿过路程d时损失的能量。线碰 撞阻止本领S的单位是J·m-' 质量碰撞阻止本领(S/p)e,是指·一定能的带电粒子在指 定物质中穿过单位质量厚度的物质层时,山于电离、激发过程所 损失的能景,即 (S/p)eol =A(dE/di)eol (1.22) 式中,p是物质密度,单位是kgm,dE是带电粒子在穿过质 量厚度为pd的物质层时损失的能址。 质量碰撞阻本领(S/P)的单位是J·m2kg 2.辐射阻止本领 带电粒子在轫致辐射过程中损失的能量称为带电粒子能量的 辐射损失,可以用物质对带电粒子的辐射阻止本领给以定i。 线辐射阻止本领Sad,是指定能量的带电粒子在物质中穿 10
过单位长度路程时,由于轫致辐射过程所损失的能量,即 Srad=(dE/di)Ta (1.23) 式中,dE是带电粒子在穿过路程d时损失的能量。线辐射阻止 本领Srd的单位是J·m-' 同样,将 (S/p)rad=(dE/dnrad (124) 称为物质对带电粒子的质量辐射阻止本领,其单位是Jm2kg 3.总质量阻止本领 带电粒子通过物质时,因相互作用使带电粒子的能量中一部 分因弹性碰撞转变为热能,另一部分用于电离和激发,再有一部 分转变为轫致辐射的能量。至于这三部分能量如何分配,则随带 电粒子的种类、能量以及物质的性质而异。 对于电子,穿过物质时其能量主要损失于电离、激发和轫致 辐射。因而,物质对电子的总质量阻止本领(S/p),可认为是由 碰撞阻止本领(S/p)e!和辐射阻止本领(S/o)xs构成,即 (S/p)=(S/p)eol+(S/p) 对于确定的电子能量E和确定的物质(z),电子能量的辐射 损失和碰撞损失之比,近似为(dE/d1)sd/(dE/d)e1≈EZ/800。 当(dE/d)ad=(dE/dI)soa时,该入射电子的能量称为临界能 量,用Ec表示。表1.1给出了电了在某些物质中的Ecr:值。 表1.1某些物质的E:值 物质 水 究气 铝 铅 Esri (MeV) 150 10 由表1.1可见,对水、空气一类轻物质,当E<10MeⅤ时, 电子能量主要损失在电离、激发过程中;当E>150MeⅤ时,则 电子能量的辐射损失占主要优势
静止质量大于电子静止质量的其它带电粒子与物质相互作用 时,其能量几乎全部在电离、激发过程中损失掉。因此,总质量 阻止本领等于质量碰撞阻止本领。 基于上述物理过程,ICRU给出了如下的一般定义:某一物 质对带电粒子的总质量阻t本领S/p是dE除以pdi所得的商,即 (S/p)=.(dE/di (1.26) 式中,p是物质的密度;dE是一定能量的带电粒子在物质中穿过 质量厚度pd的物质层时损失的能量。S是总的线阻止木领,它 表示带电粒子在物质中穿过单位长度路程时所损失的能量。 总线阻止本领S,总质最阻止本领S/p的单位分别是J·m-1 和Jm2kg' 定义中的能量损失是指包括各种相作用类型在内的全部能 量损失。 第三节辐射剂量学中使用的量 剂量学中的量是为了对辐射与物质相互作用产生的真实效应 和潜在影响提供一种物理学上的量度。这些量的数值,既依赖于 辐射场的性质,又依赖于辐射与物质相互作用的程度。所以,剂 量学中的量,一般可以通过辐射场的量与相作用有关的系数的 乘积来计算。鉴于剂量学的量一般可以直接测,因此,通常不 采用乘积的形式来定义这些量。下而分别讨论吸收剂量、比释动 能和照射量,以及它们之间的关系。 、吸收剂量 吸收剂量在剂量学的实际应用中是个非常重要的量。下面 先介绍与之相对应的随机量—授与能,然后,讨论吸收剂量以 及与其它辐射量的关系。 12
1.授与能 授与能e是电离辐射以电离、激发的方式授与某一体积中物 质的能量。其定义为 E=R;n-Rt+∑Q (1.27) 式中,Rn是进入该体积的辐射能,即进入该体积的所有带电和 不带电粒子的能量(不包括静止质量能)的总和R。t是从该体 积逸出的辐射能,即离开该体积的所有带电和不带电粒子的能量 (不包括静止质量能)的总和,∑Q是在该体积中发生的任何核 变化时,所有原子核和基本粒子静止质量能变化的总和(“+”表 示减少,“一”表示增加)。 授与能e的单位是J。 d于辐射源发射的电离粒子以及它们与物质的相互作用都是 随机的,在某一休积内发生的每一个过程,无论其发生的时间、 位置,还是能量传递的多少,都具有统计涨落的性质。因此,授 与能e是个随机量。但是,它的数学期望值,即平均授与能是 非随机量。 2.吸收剂量 吸收剂量D是单位质量受照物质中所吸收的平均辐射能量。 其定义为ds除以dm所得的商,即 D=de/d (1.28) 式中,d是电离辐射授与质聶为dm的物质的平均能量。 吸收剂量D的单位是J·kg,专门名称是戈瑞(Gray),符 号Gy。1Gy=1Jkg1。 吸收剂量适用于任何类型的辐射和受照物质,并且是个与一 无限小体积和联系的辐射量,即受照物质中每一点都有特定的吸 收剂量数值。因此,在给出吸收剂量数值时,必须指明辐射类 型、介质种类和所在位置。 过去,吸收劑量的专用单位是rad,lrad=10"Gyo 13