2.4.1 基本剂量学量

2.4.1 基本剂量学量

基本剂量学量是指一段时间(T)内,电离辐射向单位质量物质转移或授予的辐射能量,它们的单位都是J/kg。其专用单位为戈瑞(Gray),国际符号为Gy。

2.4.1.1 比释动能K

比释动能是指不带电粒子(中子、光子)在相互作用过程中,向次级带电粒子转移的能量。

比释动能(kerma)K(T,r)定义为:

图示

这里,d E tr(T,r)是T时间内,辐射场r点处,不带电粒子在质量为d m的物质中,因相互作用过程释放出的所有带电粒子初始动能的总和。

比释动能就是不带电粒子在单位质量物质中,向次级带电粒子转移的能量。

比释动能K为:

图示

其中,ηu,c(T,r)是T时间内相关位置上,单位质量物质中,因相互作用由不带电粒子u(中子或光子)释放出的所有次级带电粒子c(中子情况下,为重带电粒子;光子情况下,为电子)的初始动能的总和。

已经了解,带电粒子的能量损失同时存在两种可能:碰撞损失和辐射损失。

对于中子,其次级带电粒子(重带电粒子)能量的辐射损失几乎可忽略。然而,对于光子,宜同时考虑其次级电子能量的碰撞损失和辐射损失。特别地,光子能量很高时,其次级电子能量的辐射损失会十分明显。

因为在受光子照射的物质中,给予关注的r点处物质吸收的辐射能量直接依赖次级电子能量的碰撞损失。因此出于实际需要,依次级电子的能量归宿,光子的比释动能K(T,r)分为两个组分:碰撞比释动能(collision kerma)K c(T,r)和辐射比释动能(radiative kerma)K r(T,r):

图示

若次级电子能量辐射损失的平均份额图示,则:

图示

所以,光子的碰撞比释动能K c(T,r)是单位质量物质中光子释放出的所有次级电子的初始动能而后以电离、激发方式损失的能量总和。(https://www.daowen.com)

必须注意的是,比释动能、碰撞比释动能,乃至辐射比释动能,只用于不带电的电离辐射(中子和光子)。

2.4.1.2 X、γ射线的照射量

X、γ射线的照射量(exposure)X,是指X、γ射线的光子在单位质量空气中释放出的所有次级电子被完全阻止在空气中时,在空气中产生的同一种符号的离子的总电荷量。

假若在空气中某点,X、γ射线的光子在质量为d m的空气中释放出的所有次级电子完全被阻止在空气中,在空气中产生的同一种符号的离子的总电荷量为d Q,则在所关注的位置上,由X、γ射线造成的照射量便为:

图示

由此可见,照射量X的SI单位应该是C/kg(库仑每千克)。

照射量是辐射剂量学历史上提出的第一个辐射量(1928年),当时称为“剂量”,专用单位是伦琴(符号:R),后来更名为照射量。

照射量的专用单位R与其SI单位C/kg的数值关系是:

图示

尽管辐射剂量学历史上,以R为单位的照射量曾起到重要的作用,但由于采用了SI单位后,数值上以Gy为单位的空气比释动能要比以C/kg表示的照射量应用起来更方便,故照射量的应用已日渐淡化,取而代之的则是空气比释动能。

2.4.1.3 吸收剂量

吸收剂量与辐射效应程度关系密切。它关注受照物质特定体积内,单位质量物质吸收的辐射能量。这些能量有来自“本地(相关体积内)”的,也有来自“外地(相关体积外)”的;来自“外地”的能量,势必涉及考察吸收剂量的体积在受照物质中的位置,甚至涉及周边物质的性质。所以,吸收剂量与受照物质的形状、大小及关注的位置密切相关。离开了这些细节,吸收剂量值会变得毫无意义。

吸收剂量(absorbed dose)D(T,r)定义为:

图示

其中,图示(T,r)是T时间内,电离辐射授予r点处质量为d m的物质的平均辐射能量。

受照物质中,每一点处都有其特定吸收剂量值。因此,在某一点处考察物质吸收剂量时,所取体积必须充分地小,以便显示因辐射场或物质不均匀所致吸收剂量值的变化。同时,该体积又要足够地大,以保证考察吸收剂量的时间内,有相当多的相互作用过程,使得因为作用过程的随机性,授予能量的统计不确定性可被忽略。受照物质中,吸收剂量越大,其中的辐射效应程度越高。