2.1.2　辐射场的定量描述指标

2026年06月05日

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2.1.2　辐射场的定量描述指标

2.1.2.1　粒子注量、能量注量

为标示一段时间T内，到达辐射场某一位置r的粒子数目或其能量的密集程度，研究者们引入了粒子注量（particle fluence）Φ和能量注量（energy fluence）Ψ。

粒子注量Φ（T，r）、能量注量Ψ（T，r）的定义分别是：T时间内，进入到辐射场以r点为球心的单位截面积小球的累计粒子数及由这些粒子带来的辐射能。

对于单向辐射场，粒子注量及能量注量的定义分别是：穿过与辐射入射方向垂直的单位面积的累计的粒子数及辐射能。然而，对于多向场，如此定义便不敷应用。但是，无论辐射从何而来，球体中总能找到通过球心且与入射方向垂直的圆截面。所以，无论单向场，还是多向场，采用小球定义注量总是合适的。

若用数学语言表示，则粒子注量、能量注量的定义分别为：

其中，d N（T，r）、d R（T，r）分别是T时间内，进入以辐射场r点为球心、截面积为dσ的小球的累计粒子数及由它们带来的辐射能。

由式（2.1）、式（2.2）可知，粒子注量、能量注量的单位分别为m-2、J/m2，不过常用cm-2、MeV/cm2表示。

2.1.2.2　粒子注量率、能量注量率

由于辐射源（如放射源）的性质可能随时会变，因此一段时间T内到达辐射场某一位置r的累计粒子数或辐射能，并非以恒定速率递增。为了解粒子注量、能量注量递增速率的变化趋势，需要用到特定时刻t的粒子注量率（particle fluence rate）和能量注量率（energy fluencerate）。

t时刻，辐射场r点处的粒子注量率、能量注量率的定义分别是：

其中，dΦ（t，r）、dΨ（t，r）分别是t时刻、d t时间内，辐射场r点处粒子注量、能量注量的增量。

简而言之，粒子注量率、能量注量率就是粒子注量、能量注量在单位时间内的增量。

粒子注量率、能量注量率的单位分别是m-2·s-1、W/m2，也可分别用cm-2·s-1、Me V/（cm2·s），或者其他的分数、倍数单位表示。

值得注意的是：粒子注量、能量注量，是与一段时间相关的；而粒子注量率、能量注量率，则是与一个时间点（时刻）相关的。

如果已经了解0至T时间内，粒子注量率、能量注量率随时刻变迁的变化趋势（连续函数），那么，0至T时间内，累计的粒子注量、能量注量即可按下列方式计算：

式（2.5）、式（2.6）中，对连续函数的积分运算，其实就相当于对离散数值的累加。

2.1.2.3　粒子辐射度、能量辐射度

无论是粒子注量、能量注量，还是粒子注量率、能量注量率，涉及的粒子数、辐射能都是与从四面八方入射的粒子总数相关联的。

实际上，从各个方向到达辐射场任一点的粒子数目，未必都会相同，因此，无论粒子注量率、能量注量率，抑或粒子注量、能量注量，都存在按粒子入射方向的分布（图2.1）。粒子辐射度（particle radiance）（t，r）、能量辐射度（energy radiance）Ω（t，r），其实是粒子注量率（t，r）、能量注量（t，r）的角分布，简称角分布（directional distribution），它们的含意分别是：t时刻单位时间内，沿Ω方向的单位立体角，进入到辐射场以r点为球心的单位截面积小球的粒子数及由它们带来的辐射能。