如果貝有不带电粒千入射,则在物质浅层处不存在带电粒子 平衡,因为不带电粒子在该处某一体积元内释出的能量,并没有 全部沉积在该体积元内。因此比释幼能大于吸收剂量。随着所考 察的体积元不断向深层移动,起源于浅层的次级带电粒子越来越 多地进入所号察的体积元中,使得在该体积元中沉积的能量越来 越接近于不带电粒子在该体积元中释出的能量,直到体积元的深 度等于次级带电粒子的最人射程时,带粒子平衡条件得到满 足,这时K=D。如果忽略入射粒子在物质中的衰减,那么,在 以后的深度上K、D的数值都保持不变,并月在数值上K、D继 纹相等,如图1.4(a)所示。 如果随着物质层厚度增加入射粒·有明显衰减,则比释幼能 将随深度的增加而不断地减小。但是,在靠近物质表面的浅层 内,随着深度的增加,到达每一深度的次级惜电粒子数日还是增 加的,所以在受照物质浅层内吸收剂量是随深度增加而增加, 直到由于深度增加而增加的次级带电粒子数目正好等于因衰减而 使释出的次级带电粒子减少的数目时,吸收剂量达到极大值。此 后,随物质层深度的增加,吸收剂量与比释动能按指数规律成 定比例减少,如图1.4(b)中吸收剂量曲线AEF的EF段所示, 这种情况称为带电粒子的准平衡状态。 由于释出的次级带电粒子主要是沿入射粒子的入射方向发 射,因此图1.4(b)中次级带电粒子N点所消耗的能量,一般是 起源于在它之前的M点。因为M点的比释动能比N点的大,所以 次级带电粒子在N点被吸收的能量,比初始不带电粒子在N点上 释出的能量要大。所以,在准平衡状态下,同…点上的吸收剂量 比比释动能值大(即D>K)。 为此,引进一个带电粒子平衡系数,它表示辐射在所指定 体积内沉积的能量EdP,与辐射在同体积内释出且将在电离碰撞 过程中消耗的能量Ex。的比值,即q=E/Exe在带电粒子平 衡状态下,q=1;而在准衡状态下,g>1 9
吸收别量与比释动能的数值差,同入射的不带电粒子的能量 有关。在辐射防护领域所关心的能量范围内,对于X、Y光子或 中子都可以近似地认为吸收剂量同比释动能在数值上是相等的, 即D≈K。 照射量 照射量是个历史悠久、变化较大的量,也是月前争论较多的 个量。这里主要讨论照射量的基本概念,然后讨论它与其它辐 射量之间的关系。 1.照射量 照射量是一个用来表示X或Y射线在空气中产生电离能力大 小的辐射量。 照射量X定义为dQ除以dm厉得的商,即 X=dQ/dm (1.38) 式中,dQ的值是X或Y射线在质量为dm的空气中,释放出来的 全部电子(正、负电予)完全被空气阻止时,在空气中产生一种 符号的离子的总电荷的绝对值。 定义中的dQ不包括光子在空气中释放出来的次级电子产生 的轫致辐射被吸收后产生的电离。不过,这仅在光子能量很高时 才有意义。 照射量的单位是C·kg-12。 照射量只用于量度X或Y射线在空气介质中产生的照射效 能。但是,实际工作中,常说到除空气之外的其它介质中,某点 处的照射量为多少,这时,这一照射量数值应理解为在所考察的 那点处放置少量空气后测得的照射量值。 只有在满足电子平衡的条件下,才能严格按照定义精确测量 照射量。因此,鉴于现有技术条件利对精确度的要求,能被精确测 过去,照射量的专用单位是伦琴,符号是R。R=258×10-C·kg; 20
量照射量的光子能量限于10keV~3MeV范围以内。在辐射防扩 中,能量的上限可扩大到8MeV。 2.照射量率 照射量率X是dX除以d所得的商,即 x=dX/di (1.39 式中,dX是时间间隋d内照射量的增量。 照射量率的单位是C·kg2·s-1*。 3.照射量因子 对于单能X或Y射线,空气中某点的照射量X与同一点处的 能量注量y有下述关系 X=(n/{p)a(e/) (1.40) 式中,(4n/p)。是空气对给定的单能X或Y射线的质量能量吸收 系数,单位是m2kgye是电子的电量,其值为1.602×10-1°C 。是电子在干燥空气屮每形成一对离子所消耗的平均能量,其 值为33.85eV。 将单能光子的能量注量与注量的关系y=E·φ代入( 1.40) 式,即得 X=fx④ 1,41) 式中,fx= E(4/p)a(e/Wa)称为照射量因子,它表示与单位 光子注量相应的照射量,其单位是C·kg-·m2 对于具有谱分布的X或Y射线,则(1.41)式应写成如下形 式 X=1中fx(F)dE (1.42) 式中,￠ε是光子注量按光子能量的微分分布∫x(E)是光子能 量为E的照射量因子 表1.2给出了不同能量的X或Y射线的光了照射量因子fx的 数值 过去,照射量率的专用单位是R·s-,1R·s1=2,58×10-4C·kg-1,s-
表1.2照射量因子∫x值 光子能量(Mev)|fx(Ckg-:m2)光子能量(MeV)fx(C·kg-m2) 0.0L 2.200-17 0.40 5.583-18 9.258-18 0.50 7,01918 0,02 4.958-18 0.60 8.383-18 0.03 2.136-18 0.80 1.091-17 1.0 1.319-17 0.05 9.556-19 1807-17 0.06 8.542-19 2.0 2,217-17 0.08 0.10 1.098-18 4.0 3.537-17 0.15 5.0 4.115-17 2.529-18 1.674-17 0.30 4.0T8-18 5,763-17 10.0 6,889-17 注:表中形如2.200-17的数据表示2.200×10-t 【例】3Cs源发射的Y射线能量为0.662MeV,离源1m处测 得Y光子的注量率q为1×103m-2·s-,求该点的照射量率。 解根据(1.41)式,照射量率为 fx应取光子能造为0.662MeV的照射最因子fx值。由表1.2,利 用拉格朗日内插法,得fx=9.219×10-Ckg-·m2,因而离源 lm处的照射量率为 X=fxq=9.219×10-×1×10 9.219×10-1C·k 4.照射量与吸收剂量的关系 在带电粒子平衡条件下,由(1.32)、(1.37)和(1.20)式可 得单能X或Y射线在某物质中吸收剂量D和能量注量的关系为 y( (1,43) 式中,n/是单能X或Y射线刈某物质的质量能量吸收系数,单 22
位是m2k (1.43)式是计算单能X或Y射线吸收剂量的基本公式。从 (1.43)式可知,当能量注量确定不变时,吸收剂量D与物质 的质量能量吸收系数en/p成正比。故有 D1/D2=(n/p)1/( en/,)2 (1.44) 式中,脚码1和2分别表示物质1与物质2。 因此,只要知道在一种物质中的吸收剂量,就可以用(1,44) 式求出在带电粒子平衡条件下另一种物质中的吸收剂量。 根据(1.40)和(1.43)式,也可得出在带电粒子平衡条件下 空气中照射量和吸收剂最的关系为 D=.o X (1.45) 式中,D是在空气中同一点处的吸收剂量。 将(1.45)式代入(144)式,得 D (Henle)m.T =33.85(4en/a) (undp) (1.46) 式中,Dm是处于空气中同一点处所求物质中的吸收剂量,单位 是GyyX是照射量,单位是C·kg;Wa、e的意义、数值同 前;fm=33.85(4n/p)m/(H/)a为由以C·kg为单位的照射量 换算到以Gy为单位的吸收剂量的换算因子,其单位是JC 表13列出了对于不同光子能量与水、软组织、肌肉和骨骼 相应的∫灬m数值。 如果所考察的物质是空气,则(1.46)式中(4m/p)m/(ea/p)a (Hn/p)a/(4n/p)a=1,即得Da=33.85X。这就是(145)式。 需要再次强调,只有当忽略轫致辐射和次级过程再产生的带 电粒子,而且满足电子平衡条件时,照射量与吸收剂量数值上有 (1.45)和(1.46)式所表示的关系。 23