2.4.3 外照射监测实用量

2.4.3 外照射监测实用量

上面讨论的放射防护量都无法直接测量。外照射情况下,需要用借助仪器测得的实用量估计相应的防护量(如皮肤当量剂量和有效剂量)。

这里介绍国际辐射单位与测量委员会(ICRU)为适应放射防护评价需要,提出的场所、个人辐射监测中使用的实用量。

(1)强贯穿辐射和弱贯穿辐射

强、弱贯穿辐射的界定不是绝对的,会因照射条件的变化而改变。一般而言,能量低于20 ke V的光子、能量低于2 MeV的电子或β辐射,通常视为弱贯穿辐射;而中子则总视为强贯穿辐射。

(2)扩展场和齐向扩展场

扩展场和齐向扩展场是为了定义场所辐射监测的实用量而引入的两个虚拟辐射场。

若在某一空间体积V内,每一点上的粒子注量的谱、角分布,与所关注的辐射场r点处的粒子注量的谱、角分布均相同,即ΦΩ,E(体积V中每一点)=ΦΩ,E(r),则称空间体积V内存在的辐射场为与上述r点相应的扩展场。

若在与r点相应的扩展场内,粒子都是朝一个方向运动的,则称空间体积V内存在的辐射场为与r点相应的齐向扩展场。

(3)体模与ICRU球

体模是模拟人体对入射辐射散射、吸收特性的一类物体。对于电子和光子,水、有机玻璃常常是体模的首选材料,原因在于它们对电子、光子的散射、吸收特性与人体软组织十分相近。因为水无法成形,所以对于水体模,研究者常用有机玻璃做成盛水的容器。

根据研究需要,体模有供实验用的实物体模,以及供理论计算用的数学体模。体模的组成可以是均匀的、非均匀的,甚至有仿真的拟人体模。均匀体模的形状,可以是板块、立方体、直圆柱、椭圆柱等。

ICRU球是一个由软组织等效物质构成的直径为30 cm的球体,系模拟人体躯干的一种体模。因为它是由ICRU最先提出的,故放射防护领域称之为ICRU球。ICRU球中软组织等效物质的元素质量百分比分别是氢10.1、碳11.1、氮2.6、氧76.2。

2.4.3.1 周围剂量当量

周围剂量当量H*(d)是对辐射场内所关注的一个点r来定义的。

若设备的方向响应是各向同性的,则在辐射场r点处仪器的读数将反映在ICRU球中与r点相对应的齐向扩展场对着齐向场方向的半径上、深度d处的剂量当量,且两者存在一一对应的数值关系。

正因如此,ICRU定义了用于场所辐射监测的实用量——周围剂量当量H*(d)。

辐射场r点处的周围剂量当量H*(d)是在ICRU球中与r点实际辐射场相对应的齐向扩展场对着齐向场方向的半径上、深度d处的剂量当量。

周围剂量当量H*(d)的单位亦取Sv。显然,用于测量H*(d)的仪器应具有各向同性的方向响应,并且应该用周围剂量当量H*(d)的数值对仪器读数进行校正。

通常,周围剂量当量H*(d)用于强贯穿辐射的监测,若深度d取10 mm,此时,周围剂量当量便记作H*(10)。仪器测得的周围剂量当量H*(10),常可作为仪器所在位置上人体有效剂量的合理估计值。(https://www.daowen.com)

2.4.3.2 定向剂量当量

定向剂量当量H′(d,Ω),也是对辐射场内所关注的一个点r来定义的。

若监测仪的方向响应是等方向的,则在辐射场r点,对于从任一方向入射的辐射,仪器读数将反映在ICRU球中与r点相应的扩展场指定Ω方向的半径上、深度d处的剂量当量,且两者存在一一对应的数值关系。

有鉴于此,ICRU定义了用于场所辐射监测的另一个实用量——定向剂量当量H′(d,Ω)。

辐射场r点处的定向剂量当量H′(d,Ω)是在ICRU球中与r点实际辐射场相对应的扩展场在指定Ω方向的半径上、深度d处的剂量当量。

定向剂量当量H′(d,Ω)的单位依然取Sv。显然,用于测量H′(d,Ω)的仪器应具有等方向的方向响应,并且应该用H′(d,Ω)的数值对仪器读数进行校正。

通常,定向剂量当量H′(d,Ω)用于弱贯穿辐射的监测。例如:若针对皮肤的照射,d取0.07 mm,定向剂量当量记作H′(0.07,Ω);若针对的是眼晶体,则d取3 mm,定向剂量当量记作H′(3,Ω)。

对于低能X、γ射线和β射线、电子束,仪器测得的定向剂量当量H′(0.07,Ω)或H′(3,Ω),可作为仪器所在位置上,人体皮肤或眼晶体当量剂量的合理估计值。

2.4.3.3 个人剂量当量

以上周围剂量当量和定向剂量当量均是用于场所监测的实用量,用于个人辐射监测的实用量是个人剂量当量H p(d),它是对人体定义的一个量。

个人剂量当量H p(d)的定义是:人体指定一点下,深度d(mm)处软组织的剂量当量。个人剂量当量H p(d)的单位仍然取Sv。

可以用一个佩戴在人体表面适当位置的探测器(个人剂量计)测量个人剂量当量H p(d)。测量个人剂量当量H p(d)的探测器,应覆盖相应厚度d的组织替代物(如有机玻璃或塑料)。用于测量个人剂量当量H p(d)的个人剂量计应有等方向的方向响应。

论及个人剂量当量H p(d)的数值时,必须同时说明相关的深度d:对强贯穿辐射,取10 mm;对弱贯穿辐射,取0.07 mm。两者分别记作H p(10)和H p(0.07)。

放射防护评价中,H p(10)可用作有效剂量的估计值,H p(0.07)则用作局部皮肤当量剂量的估计值。罕见情况下,可能用到与d=3 mm相应的个人剂量当量H p(3),以此作为眼晶体当量剂量的估计值。

由于人群中个体差异性较大,入射辐射在各人身体内的散射、吸收情况不尽相同。因此,即使个人剂量计佩戴在相同部位,受到相同情况的照射,个人剂量计的辐射响应也会因人而异。就同一个人来讲,个人剂量计佩戴在身体的不同部位,其辐射响应也有差别;即使人体所处位置不变,佩戴在同一部位的剂量计,其辐射响应也会因个人相对于辐射源的朝向改变而变化。所以,给出个人剂量当量数值时,还应说明个人受照情况及剂量计的佩戴部位。

个人剂量计的刻度需要放在合适的体模上进行测量,目前已提出3种体模:

①平板体模(有机玻璃水箱,模拟人的躯干),尺寸30 cm×30 cm×15 cm。

②柱体模(有机玻璃棒,模拟人的前臂和小腿),直径7.3 cm,高30 cm。

③棒体模(有机玻璃棒,模拟人的手指),直径1.9 cm,高30 cm。