电离辐射剂量学基础

日期:2023-11-15 15:58     来源:自贡市疾病预防控制中心     科室:职放所 刘科     阅读:529
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  电离辐射剂量学是核科学技术及其各领域广泛应用,以及为其保驾护航的放射防护学所必不可少的重要基础。显然,准确计量各类型电离辐射及其各种照射后果是所有相关工作的前提条件,因而各类型电离辐射本身以及电离辐射与其照射物质相互作用的物理量度,是电离辐射剂量学的核心。近一个多世纪以来,电离辐射量体系已经不断发展完善,集中体现在成立于1925年的国际辐射单位与测量委员会(ICRU)”陆续演变进化的权威技术报告中。如今的电离辐射量体系由电离辐射基本量和电离辐射防护剂量学量等两大部分构成。电离辐射基本量包括放射计量学量、相互作用系数相关量、电离辐射剂量学量、计量放射性的量等四个分支;而可由电离辐射基本量导出的电离辐射防护剂量学量,包括两个分支:用于放射防护测量与计算的量,基于平均值并用于限制目的的防护评价量。

  (1)吸收剂量。各种电离辐射与其照射物质相互作用所产生的各类效应(含直接呈现的及潜在影响的),本质上乃电离辐射能量的传输转移以及被沉积吸收所导致的后果。作为电离辐射基本量中属于电离辐射剂量学量分支最基本的吸收剂量D,就是表征电离辐射能量在其照射介质中被沉积吸收的物理量度,即D=dε/dm,式中dε是电离辐射授与质量为dm的某一体积元中的物质的平均能量。能量可以对任何确定的体积加以平均,平均能量等于授与该体积的总能量除以该体积的质量而得的商。吸收剂量的国际单位制(SI)单位是焦耳每千克(J/kg),专用名称为戈瑞(可简称戈,符号:Gy)。所有受到照射的物质中,每一点处都有其特定的吸收剂量值。吸收剂量D作为点函数,可通过空间分布说明,即用感兴趣考察点D的传能线密度(linear energy transfer, LET)的分布DL来反映(DL=dD/dL)。提及吸收剂量必须注意指明其相应电离辐所处的介质和反映该点量所在的位置。

  (2)剂量当量。在所有电离辐射的应用领域,以及各种放射防护实践中,肯定离不开放射防护的监测及其评价。针对放射防护的监测和评价这两个重要环节,通过电离辐射基本量可以推衍出相应两类量。ICRU协调了ICRP而定义剂量当量(does equivalent),就是为外照射建立3个用于防护监测的运行实用量,两个区域环境监测用的周围剂量当量H(d)、定向剂量当量H′(d,Ω)和一个用于人员监测的个人剂量当量Hp(d)。剂量当量H是介质中某点的辐射品质因子Q(L)和吸收剂量D的乘积(H=Q·D);表征辐射特征权重的品质因子Q(L) (quality factor)可查ICRUICRP有关技术报告。虽然剂量当量的SI单位也是焦耳每千克(J/kg),为区别于吸收剂量,国际上统一给予专用名称希沃特(可简称希,符号:Sv)。同时必须注意到剂量当量作为日常防护监测的量,不宜用于高水平照射的评估(例如事故照射)

  (3)当量剂量与有效剂量。放射防护致力于保护人类和环境尽可能免受电离辐射照射可能引起的危害,必须有可定量进行放射防护评价的物理量。即如图3右边那列基于平均值并由放射防护标准制定来用于限制目的的防护评价量,如器官(均含组织)所受的当量剂量(dose equivalentHT)和推导全身的有效剂量(effective doseE)。这类量主要特征是不可直接测量且只能估算而得。拟建立人体受照射剂量与放射危险之间的定量关系,必然以量度被沉积吸收的能量,即最基本的吸收剂量为基础。但从放射防护评价角度,又没有必要如前面吸收剂量按严格点函数量的定义苛求,只需求出吸收剂量在某段时间内和在一定体积范围的给定器官中的平均值就可以了,即简化为器官平均吸收剂量DT。因而防护评价量是基于平均值的。这里的DT与前面的D概念有异。再进一步考虑,电离辐射的生物学效应并不只依赖于吸收剂量大小,仅用DT还不能足以评价电离辐射所致危险,因为不同类型与能量的电离辐射必然具有不一样的生物学效能;并且人体各受照射器官又具有不同的辐射敏感性。这就必须引入辐射权重因子WR和组织权重因子WT(两个权重因子详见适时更新的ICRP出版物),进而估算器官平均吸收剂量HT和全身有效剂量E。于是,据R类型电离辐射在考察器官T体积内的平均吸收剂量DT,R,对涉及照射的所有类型辐射RWR进行加权求和就可得出器官T的当量剂量HT,即:HT=∑WRDT,R。同理,针对随机性效应,在全身非均匀照射的情况下,人体所有受照器官T的当量剂量HT按各WT加权求和就计算出全身有效剂量E,即:E=∑WTHT=∑WTWRDT,R。由此可对任何类型辐射的各种方式照射所产生的有效剂量进行比较;但不宜用于评价大剂量的确定性效应。可见HTE均由器官平均吸收剂量分别按权重因子WRWT加权计算出,其SI单位都是焦耳每千克(J/kg),国际统一专用名称:希沃特(可简称希,符号:Sv)


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