电离辐射的剂量和单位.ppt

HBCH RADIOTHERAPY DEPARTMENT湖湖 北北 省省 肿肿 瘤瘤 医医 院院 放放 射射 治治 疗疗 科科电离辐射常用的物理量和单位湖北省肿瘤医院放疗科湖北省肿瘤医院放疗科徐 利 明HBCH RADIOTHERAPY DEPARTMENT湖湖 北北 省省 肿肿 瘤瘤 医医 院院 放放 疗疗 科科电离辐射与物质的相互作用n n电离辐射的概念uu直接致电离粒子直接致电离粒子直接致电离粒子直接致电离粒子：电子、质子、电子、质子、粒子等带电粒子。粒子等带电粒子。uu间接致电离粒子间接致电离粒子间接致电离粒子间接致电离粒子：光子、中子等不带电粒子。：光子、中子等不带电粒子。uu中性原子（中性原子（NeutrulNeutrul Atom Atom）获得正电荷或负电荷的过程）获得正电荷或负电荷的过程称为称为电离电离电离电离（IonizationIonization）。）。）。）。由直接致电离粒子或间接致电离粒子或二者混合组成由直接致电离粒子或间接致电离粒子或二者混合组成的辐射称为的辐射称为电离辐射电离辐射电离辐射电离辐射。HBCH RADIOTHERAPY DEPARTMENT湖湖 北北 省省 肿肿 瘤瘤 医医 院院 放放 疗疗 科科带电粒子带电粒子（电子、质子、（电子、质子、粒子等）粒子等）直接致电离粒子直接致电离粒子不带电粒子（光子、中子等）间接致电离粒子间接致电离粒子与原子中的电子碰撞与原子中的电子碰撞产生电离产生电离与壳层电子或原子核作用产与壳层电子或原子核作用产生次级粒子，导致原子生次级粒子，导致原子产生电离产生电离直接电离直接电离间接电离间接电离电 离 辐 射 HBCH RADIOTHERAPY DEPARTMENT湖湖 北北 省省 肿肿 瘤瘤 医医 院院 放放 疗疗 科科带电粒子与物质的相互作用作用方式 与核外电子发生非弹性碰撞与核外电子发生非弹性碰撞 与原子核发生非弹性碰撞与原子核发生非弹性碰撞 与原子核发生弹性碰撞与原子核发生弹性碰撞 与原子核发生核反应与原子核发生核反应 HBCH RADIOTHERAPY DEPARTMENT湖湖 北北 省省 肿肿 瘤瘤 医医 院院 放放 疗疗 科科带电粒子与物质的相互作用总质量阻止本领（total mass stopping power)定义：定义：带电粒子在某一密度的物质中穿过一定路带电粒子在某一密度的物质中穿过一定路 径时的能量损失（电离损失和辐射损失）径时的能量损失（电离损失和辐射损失）要点：要点：不同能量或不同粒子的能量损失方式不同。不同能量或不同粒子的能量损失方式不同。电子能量较低时，电离损失占优势；能量较电子能量较低时，电离损失占优势；能量较 高时，辐射损失份额增加。高时，辐射损失份额增加。HBCH RADIOTHERAPY DEPARTMENT湖湖 北北 省省 肿肿 瘤瘤 医医 院院 放放 疗疗 科科带电粒子与物质的相互作用带电粒子的射程 定义：定义：带电粒子进入物质后，沿入射方向至完全带电粒子进入物质后，沿入射方向至完全 停止位置所经过的距离停止位置所经过的距离 要点：要点：射程与路径长度的概念不同射程与路径长度的概念不同 重粒子的射程方向较直，而电子的射程方重粒子的射程方向较直，而电子的射程方 向范围较宽向范围较宽 外推射程外推射程HBCH RADIOTHERAPY DEPARTMENT湖湖 北北 省省 肿肿 瘤瘤 医医 院院 放放 疗疗 科科0.5mm R90 R50 RpDmaxD90DsD50 DxRqG=Rp/(Rp-Rq)电子束特性参数的定义DxDx：X X线污染线污染DsDs：表面剂量表面剂量(表面表面 下下0.50.5mmmm处吸收处吸收 剂量剂量)RpRp：电子射程电子射程R90R90：90%90%剂量深度剂量深度R50R50：50%50%剂量深度剂量深度HBCH RADIOTHERAPY DEPARTMENT湖湖 北北 省省 肿肿 瘤瘤 医医 院院 放放 疗疗 科科X（）射线与物质的相互作用作用特征 光子不能直接引起物质原子的电离或激发，而是光子不能直接引起物质原子的电离或激发，而是 首先把能量传递给带电粒子；首先把能量传递给带电粒子；光子与物质的一次相互作用可以损失其能量的全光子与物质的一次相互作用可以损失其能量的全 部或很大一部分，而带电粒子则是通过许多次相部或很大一部分，而带电粒子则是通过许多次相 互作用逐渐损失其能量；互作用逐渐损失其能量；光子入射到物质后呈指数衰减，而带电粒子则有光子入射到物质后呈指数衰减，而带电粒子则有 确切的射程。确切的射程。HBCH RADIOTHERAPY DEPARTMENT湖湖 北北 省省 肿肿 瘤瘤 医医 院院 放放 疗疗 科科X（）射线与物质的相互作用作用方式 光电效应光电效应 概念：是一种光子同原概念：是一种光子同原子相互作用并从原子子相互作用并从原子内层内层内层内层发发射出一个轨道电子的现象。射出一个轨道电子的现象。原子由激发态返回基态时发原子由激发态返回基态时发出出特征特征特征特征X X线线线线和和俄歇电子俄歇电子俄歇电子俄歇电子。光电子特征辐射俄歇电子HBCH RADIOTHERAPY DEPARTMENT湖湖 北北 省省 肿肿 瘤瘤 医医 院院 放放 疗疗 科科X（）射线与物质的相互作用反冲电子康普顿效应康普顿效应 概念：光子同原概念：光子同原子的子的外层外层外层外层电子相互作电子相互作用，光子损失一部分用，光子损失一部分能量，电子获得能量能量，电子获得能量而脱离原子。而脱离原子。HBCH RADIOTHERAPY DEPARTMENT湖湖 北北 省省 肿肿 瘤瘤 医医 院院 放放 疗疗 科科X（）射线与物质的相互作用电子对效应电子对效应 概念：概念：当光子从原当光子从原子核旁经过时，在原子核子核旁经过时，在原子核库仑场的作用下形成一对库仑场的作用下形成一对正负电子的过程。入射产正负电子的过程。入射产生电子对效应的能量必须生电子对效应的能量必须大于大于1.02MeV1.02MeV，获得动能，获得动能的电子通过电离或辐射的的电子通过电离或辐射的方式损失能量。方式损失能量。负电子e-正电子e+HBCH RADIOTHERAPY DEPARTMENT湖湖 北北 省省 肿肿 瘤瘤 医医 院院 放放 疗疗 科科各种作用的相对重要性 三种主要作用形式与光三种主要作用形式与光子能量和吸收物质的有效原子能量和吸收物质的有效原子序数相关，在子序数相关，在10keV10keV100 100 MeVMeV能量范围的低端部分光能量范围的低端部分光电效应占优势，依次是康普电效应占优势，依次是康普顿效应和电子对效应占优势，顿效应和电子对效应占优势，对水，三种效应占优势的能对水，三种效应占优势的能量范围依次是量范围依次是10 10 30keV30keV，30 30 keVkeV 25MeV25MeV，2525 100MeV100MeV。吸收物质的原子序数吸收物质的原子序数12012010010080806060404020200 00.01 0.1 1 10 1000.01 0.1 1 10 100光子能量光子能量(MeVMeV)=c c c c=p p光电效用光电效用占优势占优势电子对效用电子对效用占优势占优势康普顿效用康普顿效用占优势占优势HBCH RADIOTHERAPY DEPARTMENT湖湖 北北 省省 肿肿 瘤瘤 医医 院院 放放 疗疗 科科有效原子序数对质能吸收系数的影响60-150keV60-150keV：骨吸收远远高于脂肪和肌骨吸收远远高于脂肪和肌肉；肉；150-250keV150-250keV：骨吸收高于脂肪和肌肉；骨吸收高于脂肪和肌肉；2-22MV2-22MV：单位质量的骨吸收略低于单位质量的骨吸收略低于脂肪和肌肉；但单位厚度的脂肪和肌肉；但单位厚度的骨吸收仍高于脂肪和肌肉；骨吸收仍高于脂肪和肌肉；22-25MV22-25MV：骨吸收稍高于脂肪和肌肉；骨吸收稍高于脂肪和肌肉；相对质量吸收系数相对质量吸收系数10105 52.52.51.01.00.50.50.20.20.10.10.01 0.1 1 10 1000.01 0.1 1 10 100光子能量光子能量(MeVMeV)骨骨肌肉肌肉脂肪脂肪人体骨、肌肉和脂肪相对于空气的质能吸收系数人体骨、肌肉和脂肪相对于空气的质能吸收系数HBCH RADIOTHERAPY DEPARTMENT湖湖 北北 省省 肿肿 瘤瘤 医医 院院 放放 疗疗 科科光子的衰减设定条件 单能窄束光子；单能窄束光子；探测器与源保持固定探测器与源保持固定 距离，但远离吸收距离，但远离吸收 体；体；只有原射线只有原射线(Primary(Primary Beam Beam）通过吸收）通过吸收 体；体；散射光子散射光子探测器探测器准直器准直器吸收体吸收体散射光子散射光子HBCH RADIOTHERAPY DEPARTMENT湖湖 北北 省省 肿肿 瘤瘤 医医 院院 放放 疗疗 科科线性减弱系数（线性减弱系数（）在上述条件下，光子数在上述条件下，光子数d dN N 的减少与初始入射光子数的减少与初始入射光子数N N和吸收体厚度和吸收体厚度dxdx成正比：成正比：d dN N N N dxdx 或或 d dN N=-=-NN dxdx上式还可以用于表达光子强度的变化上式还可以用于表达光子强度的变化：d d I I=I I dxdx 单能电离辐射与物质作用时，其强度与物质的性质和单能电离辐射与物质作用时，其强度与物质的性质和厚度有关，厚度有关，线性减弱系数（线性减弱系数（）为辐射能量和物质种类的为辐射能量和物质种类的函数，表示电离辐射穿过单位厚度的物质层时，其强度减函数，表示电离辐射穿过单位厚度的物质层时，其强度减少的分数值。用吸收物质的密度少的分数值。用吸收物质的密度 去除总的线性减弱系数去除总的线性减弱系数，便得到，便得到质量减弱系质量减弱系 数数/。HBCH RADIOTHERAPY DEPARTMENT湖湖 北北 省省 肿肿 瘤瘤 医医 院院 放放 疗疗 科科 实验证明，就单能窄束而言，实验证明，就单能窄束而言，I I（x x）与与x x的函数在半对的函数在半对数坐标系统内是一条直线，这表明单能光子束的衰减符合数坐标系统内是一条直线，这表明单能光子束的衰减符合指数吸收规律：指数吸收规律：I I（x x）=I I 0 0 expexp（-x x）引入半值层的概念：使束流强度减少到它的初始值的引入半值层的概念：使束流强度减少到它的初始值的一半所需要的吸收体的厚度一半所需要的吸收体的厚度（HVLHVL）。当当 x=HVL x=HVL 时时 I/II/I0 0=1/2 =1/2 则则 HVL=0.693/HVL=0.693/-线性衰减系数线性衰减系数 HBCH RADIOTHERAPY DEPARTMENT湖湖 北北 省省 肿肿 瘤瘤 医医 院院 放放 疗疗 科科质能转移系数质能转移系数 （t rt r/）电离辐射在物质中穿行质量厚度为电离辐射在物质中穿行质量厚度为 m m 2 2 kg kg 1 1 时，时，因因相互作用，其能量转移给电子的份额。相互作用，其能量转移给电子的份额。质量吸收系数（质量吸收系数（enen/）电离辐射在物质中穿行单位长度时，其能量真正被物电离辐射在物质中穿行单位长度时，其能量真正被物质吸收的份额。即质吸收的份额。即 enen /=/=t rt r/（1 1g g）S I S I 单位：单位：mm2 2kg kg 1 1HBCH RADIOTHERAPY DEPARTMENT湖湖 北北 省省 肿肿 瘤瘤 医医 院院 放放 疗疗 科科电离辐射常用的物理量和单位 放射治疗的基础在于对辐射效应的研究和应用，放射治疗的基础在于对辐射效应的研究和应用，因此就离不开对电离辐射的计量，需要有各种辐射因此就离不开对电离辐射的计量，需要有各种辐射量和单位，并具有如下功能：量和单位，并具有如下功能：能够用以表征辐射源的特性；能够用以表征辐射源的特性；能够用于描述辐射场的性质；能够用于描述辐射场的性质；能够度量电离辐射与物质相互作用时能量传能够度量电离辐射与物质相互作用时能量传 递及受照射物体内部的变化程度和规律。递及受照射物体内部的变化程度和规律。HBCH RADIOTHERAPY DEPARTMENT湖湖 北北 省省 肿肿 瘤瘤 医医 院院 放放 疗疗 科科辐射剂量学的发展n n沿用了医药学中的沿用了医药学中的“剂量剂量”一词来描述，称为一词来描述，称为辐射剂量。辐射剂量。n n旧的概念和单位逐渐被淘汰。旧的概念和单位逐渐被淘汰。n n逐渐全面采用国际（逐渐全面采用国际（SISI）单位制。）单位制。uuSISI单位制是比较科学的计量单位制单位制是比较科学的计量单位制uu国际统一，便于交流；国际统一，便于交流；uu物理量的定义确定后，即可直接写出单位，无须记物理量的定义确定后，即可直接写出单位，无须记住各种换算系数。住各种换算系数。HBCH RADIOTHERAPY DEPARTMENT湖湖 北北 省省 肿肿 瘤瘤 医医 院院 放放 疗疗 科科 常用常用辐射量和射量和单位位历史演史演变简表表*RBE-相对生物效应HBCH RADIOTHERAPY DEPARTMENT湖湖 北北 省省 肿肿 瘤瘤 医医 院院 放放 疗疗 科科国际辐射单位和测量委员会n nInternational Commission on Radiation Units and Measurements（ICRU）n n成立于1925年，国际X射线单位委员会n nhttp：/www.icru.org/HBCH RADIOTHERAPY DEPARTMENT湖湖 北北 省省 肿肿 瘤瘤 医医 院院 放放 疗疗 科科法定计量单位n n法定计量单位是政府以法令形式明确规定的在全国范围法定计量单位是政府以法令形式明确规定的在全国范围内使用的计量单位；内使用的计量单位；n n我国使用的法定计量单位是国际单位制（我国使用的法定计量单位是国际单位制（SISI）为基础，）为基础，保留少数国内外习惯或通用的单位；保留少数国内外习惯或通用的单位；n n计量单位由主单位与倍数和分数单位构成，在国家法定计量单位由主单位与倍数和分数单位构成，在国家法定计量单位中，尽管一种物理量有大小若干单位，但有独计量单位中，尽管一种物理量有大小若干单位，但有独立定义的只有一个，即主单位。立定义的只有一个，即主单位。n n使用倍数或分数单位时，禁止使用两个词头来表示，如使用倍数或分数单位时，禁止使用两个词头来表示，如1010-12-12mm，只能记为，只能记为pmpm，而不能记为，而不能记为mm。HBCH RADIOTHERAPY DEPARTMENT湖湖 北北 省省 肿肿 瘤瘤 医医 院院 放放 疗疗 科科粒子注量(particle fluence)定义定义:对辐射场中以某一点为球心的一个小球，进对辐射场中以某一点为球心的一个小球，进 入该小球的粒子数入该小球的粒子数dNdN与其截面积与其截面积dada的比值。的比值。意义：意义：是以入射粒子数目来描述辐射场性质的物理是以入射粒子数目来描述辐射场性质的物理 量。量。dNdN 表达式：表达式：=单位：单位：mm-2-2 dada 粒子注量率：粒子注量率：单位时间内粒子注量的增量单位时间内粒子注量的增量 单位单位 mm-2-2 S S-1-1HBCH RADIOTHERAPY DEPARTMENT湖湖 北北 省省 肿肿 瘤瘤 医医 院院 放放 疗疗 科科能量注量(energy fluence)定义定义:对辐射场中以某一点为球心的一个小球，进对辐射场中以某一点为球心的一个小球，进 入该小球的所有粒子的能量入该小球的所有粒子的能量dRdR与其截面积与其截面积dada 的比值。的比值。意义：意义：是以进入辐射场内某点处单位截面积球体的是以进入辐射场内某点处单位截面积球体的 粒子总动能来描述辐射场性质的物理量。粒子总动能来描述辐射场性质的物理量。d dR R 表达式：表达式：=单位：单位：J mJ m-2-2 dada 能量注量率：能量注量率：单位时间内能量注量的增量单位时间内能量注量的增量 单位单位 J mJ m-2-2 S S-1-1HBCH RADIOTHERAPY DEPARTMENT湖湖 北北 省省 肿肿 瘤瘤 医医 院院 放放 疗疗 科科照射量(Exposure)定义：定义：电离辐射在单位质量空气中释放出来的所有电离辐射在单位质量空气中释放出来的所有的次级电子的次级电子 完全被空气阻止时在空气中形成的任何一完全被空气阻止时在空气中形成的任何一种符号离子的总电荷量的绝对值。种符号离子的总电荷量的绝对值。意义：意义：是根据电离辐射对空气电离本领的大小来度是根据电离辐射对空气电离本领的大小来度量量X X（）线的物理量。）线的物理量。HBCH RADIOTHERAPY DEPARTMENT湖湖 北北 省省 肿肿 瘤瘤 医医 院院 放放 疗疗 科科 表达式：表达式：X=d Q/d m d Q d Q 在质量为在质量为dmdm的一个体积元的空气中，当光子产生的全部电的一个体积元的空气中，当光子产生的全部电子均被阻止于空气中时，在空气中所形成的任一种符号的离子总电荷量子均被阻止于空气中时，在空气中所形成的任一种符号的离子总电荷量的绝对值的绝对值。与能量注量的关系与能量注量的关系：X=（en/）e/W e-每一离子的电荷，每一离子的电荷，W-W-空气中每形成一个离子对所消耗的平均空气中每形成一个离子对所消耗的平均能量，能量，（enen/）-空气对给定能量的光子的质能吸收系数。空气对给定能量的光子的质能吸收系数。HBCH RADIOTHERAPY DEPARTMENT湖湖 北北 省省 肿肿 瘤瘤 医医 院院 放放 疗疗 科科 单单 位：位：S I S I 单单 位：位：库仑库仑 千克千克-1-1（C C KgKg-1-1）沿用单位：沿用单位：伦琴（伦琴（R R）换换 算算 ：1 1 R=1R=1静电单位电量静电单位电量/0.001293/0.001293g g =0.333 =0.333 10 10-9-9C C/1.293/1.293 10 10-6-6KgKg =2.5810 =2.5810-4-4 C C KgKg-1-1 1 1 C C KgKg-1-1=3.877 10 =3.877 10-3-3R R (标准状况下）标准状况下）注：注：SISI单位单位 SystemeSysteme International International、HBCH RADIOTHERAPY DEPARTMENT湖湖 北北 省省 肿肿 瘤瘤 医医 院院 放放 疗疗 科科 应用范围：仅适用与仅适用与X X（）辐射；）辐射；仅适用一定发能量范围（仅适用一定发能量范围（10keV-3Mev10keV-3Mev）；）；仅适用于空气中。仅适用于空气中。、HBCH RADIOTHERAPY DEPARTMENT湖湖 北北 省省 肿肿 瘤瘤 医医 院院 放放 疗疗 科科照射量率定义定义:单位时间内照射量的增量 d x表达式表达式:X=d t单位单位:SI 单 位 CKg-1S-1 沿用单位 RS-1 Rmin-1 m Rh-1HBCH RADIOTHERAPY DEPARTMENT湖湖 北北 省省 肿肿 瘤瘤 医医 院院 放放 疗疗 科科吸收剂量定义定义定义定义:任何电离辐射任何电离辐射,授予质量授予质量 dm dm 的物质的平均能量的物质的平均能量 dd除以除以 dm dm 所得的商。所得的商。表达式表达式表达式表达式:D=d/dm单单单单 位位位位:S IS I单单 位位:JKgJKg-1-1 专用名词专用名词:戈瑞（戈瑞（G yG y）1Gy=1JKg 1Gy=1JKg-1-1 沿用单位沿用单位:拉德（拉德（r adr ad）换换 算：算：1 1rad=10 rad=10-2-2GyGyHBCH RADIOTHERAPY DEPARTMENT湖湖 北北 省省 肿肿 瘤瘤 医医 院院 放放 疗疗 科科 在同样辐射条件下，不同物质吸收辐射能量的本领是不在同样辐射条件下，不同物质吸收辐射能量的本领是不 一样的，因此在使用吸收剂量的概念时，应注明辐射类一样的，因此在使用吸收剂量的概念时，应注明辐射类 型、受照射的介质种类和特定位置。型、受照射的介质种类和特定位置。与能量与能量注量的关系：注量的关系：D=（en/）HBCH RADIOTHERAPY DEPARTMENT湖湖 北北 省省 肿肿 瘤瘤 医医 院院 放放 疗疗 科科是度量单位质量的受照射物质吸收辐射能量多少的物是度量单位质量的受照射物质吸收辐射能量多少的物 理量；理量；适用于任何类型和任何能量的电离辐射；适用于任何类型和任何能量的电离辐射；使用时须明确辐射类型、介质种类和特定位置。使用时须明确辐射类型、介质种类和特定位置。特特 征征HBCH RADIOTHERAPY DEPARTMENT湖湖 北北 省省 肿肿 瘤瘤 医医 院院 放放 疗疗 科科吸收剂量率 各种电离辐射的生物效应，不仅与吸收剂量的大小有关，各种电离辐射的生物效应，不仅与吸收剂量的大小有关，还与吸收剂量的速率有关，因此，在研究电离辐射的生物效还与吸收剂量的速率有关，因此，在研究电离辐射的生物效应时，需要引入吸收剂量率的概念。应时，需要引入吸收剂量率的概念。定义：定义：单位时间内吸收剂量的增量。单位时间内吸收剂量的增量。dDdD 表达式：表达式：D=D=d t d t 单位：单位：SISI单位：单位：J kgJ kg1 1 S S 1 1 专用名称：专用名称：GyGy S S 1 1 或或 mGymGy h h 1 1 等等 沿用单位：沿用单位：radrad S S 1 1 或或 mradmrad h h 1 1 等等HBCH RADIOTHERAPY DEPARTMENT湖湖 北北 省省 肿肿 瘤瘤 医医 院院 放放 疗疗 科科比释动能比释动能n n定义定义定义定义：是间接致电离粒子与物质相互作用时，是间接致电离粒子与物质相互作用时，在单位质量物质中由间接致电离粒子释放出来在单位质量物质中由间接致电离粒子释放出来的全部带电粒子的初始动能总和。的全部带电粒子的初始动能总和。n n表达式：表达式：表达式：表达式：K=d K=d E E t rt r/dm/dmn n单位：单位：单位：单位：同吸收剂量。同吸收剂量。HBCH RADIOTHERAPY DEPARTMENT湖湖 北北 省省 肿肿 瘤瘤 医医 院院 放放 疗疗 科科比释动能比释动能n意义：是衡量在单位质量物质中转移给次级带电粒子初始动能总和的多少的物理量。n只适用于间接致电离辐射,但适用于任何物质。n在带电粒子平衡条件下,可表示为:K=（en/）/(1-g)HBCH RADIOTHERAPY DEPARTMENT湖湖 北北 省省 肿肿 瘤瘤 医医 院院 放放 疗疗 科科照射量、吸收剂量和比释动能的关系n n间接致电离辐射的间接致电离辐射的能量转移和吸收能量转移和吸收uu光子将部分或全部能量光子将部分或全部能量转移给介质释放出次级转移给介质释放出次级电子电子uu次级电子与原子中的电次级电子与原子中的电子作用，将能量转移给子作用，将能量转移给介质介质uu少数次级电子与介质原少数次级电子与介质原子的原子核作用发生韧子的原子核作用发生韧致辐射产生致辐射产生X X线。线。hvhvhvhv hvhv”a ab bHBCH RADIOTHERAPY DEPARTMENT湖湖 北北 省省 肿肿 瘤瘤 医医 院院 放放 疗疗 科科照射量、吸收剂量和比释动能的关系n n间接致电离辐射的能量转移和吸收比释动能比释动能吸收剂量吸收剂量介质直直 接接致电离粒子致电离粒子间间 接接致电离粒子致电离粒子HBCH RADIOTHERAPY DEPARTMENT湖湖 北北 省省 肿肿 瘤瘤 医医 院院 放放 疗疗 科科 电子平衡：电子平衡：照射量定义中所说的电离电荷并不是在给定体照射量定义中所说的电离电荷并不是在给定体积内产生的，而是在给定体积内被积内产生的，而是在给定体积内被X X（）辐射的）辐射的光子释放出来的次级电子，在这个体积元内走完它光子释放出来的次级电子，在这个体积元内走完它们的路程时总共产生的电离电荷，因此，在测量时们的路程时总共产生的电离电荷，因此，在测量时就必须保持电子平衡。就必须保持电子平衡。HBCH RADIOTHERAPY DEPARTMENT湖湖 北北 省省 肿肿 瘤瘤 医医 院院 放放 疗疗 科科带电粒子平衡带电粒子平衡 定义：定义：如果进入一特定的小体积内的次如果进入一特定的小体积内的次级电子带入的能量，与离开这个小级电子带入的能量，与离开这个小体积的次级电子所带走的能量相等，体积的次级电子所带走的能量相等，则这个小体积内的中心点存在电子则这个小体积内的中心点存在电子平衡。平衡。VPd 平衡条件：平衡条件：由小体积由小体积V V向各个方向伸展的距离向各个方向伸展的距离d d，至少大于由初级辐射所产至少大于由初级辐射所产生的次级带电粒子的最大射程生的次级带电粒子的最大射程RmaxRmax。在在dRmaxdRmax的区域内辐射的强度的区域内辐射的强度和能谱恒定不变。和能谱恒定不变。在上述同样的区域内，介质对次级带电粒子的阻止本领及对初在上述同样的区域内，介质对次级带电粒子的阻止本领及对初级辐射的质能吸收系数恒定不级辐射的质能吸收系数恒定不 变。变。HBCH RADIOTHERAPY DEPARTMENT湖湖 北北 省省 肿肿 瘤瘤 医医 院院 放放 疗疗 科科带电粒子平衡带电粒子平衡VPd 下述情况下不存在下述情况下不存在 带电粒子平衡：带电粒子平衡：辐射源附近辐射场极不均匀，随辐射源附近辐射场极不均匀，随 着离源距离的增加而急剧变化。着离源距离的增加而急剧变化。两种物质相邻的界面附近。这里两种物质相邻的界面附近。这里 不但辐射场不均匀，而且两种物不但辐射场不均匀，而且两种物 质对初级辐射的质能吸收系数及对次级带电粒子的阻止本领不同，质对初级辐射的质能吸收系数及对次级带电粒子的阻止本领不同，且且d d RmaxRmax。高能辐射产生的带电粒子动能很大，当初级辐射穿过等于次级带电高能辐射产生的带电粒子动能很大，当初级辐射穿过等于次级带电 粒子的平均射程的物质厚度时有明显的减弱。粒子的平均射程的物质厚度时有明显的减弱。HBCH RADIOTHERAPY DEPARTMENT湖湖 北北 省省 肿肿 瘤瘤 医医 院院 放放 疗疗 科科照射量与吸收剂量的关系当在空气中满足电子平衡条件时当在空气中满足电子平衡条件时 X X=（enen/）e e/W/W D D=（enen/）D D=X X W/e W/e 1R=2.58 1R=2.581010-4 4 C C/kg/kg D Da a (cGycGy)=)=D Da a(J(J/kg)/kg)1010-2-2 =X X(R)2.58 (R)2.58 1010-4 4(C/kg)(C/kg)3 33.97(J/3.97(J/C)C)=0.876(cGy/R)=0.876(cGy/R)X X(R)(R)HBCH RADIOTHERAPY DEPARTMENT湖湖 北北 省省 肿肿 瘤瘤 医医 院院 放放 疗疗 科科照射量与比释动能的关系当在空气中满足电子平衡条件时当在空气中满足电子平衡条件时 X X=（enen/）e e/W/W K K=（enen/）/(1-g)/(1-g)K K=X X W/e (g W/e (g 忽略不计忽略不计)或或 K K=K Kcolcol +K Kradrad HBCH RADIOTHERAPY DEPARTMENT湖湖 北北 省省 肿肿 瘤瘤 医医 院院 放放 疗疗 科科吸收剂量与比释动能的关系n n电子平衡系数：电子平衡系数：光子辐射在某一小体积元内沉积的能光子辐射在某一小体积元内沉积的能量量depdep于光子辐射在同体积元内电离过程中释放的能于光子辐射在同体积元内电离过程中释放的能量量EcolEcol之比：之比：qe=Edep/E coluuq qe e1 1 时，平衡未建立，比释动能大于吸收剂量时，平衡未建立，比释动能大于吸收剂量uuq qe e 1 1 时，电子平衡建立，比释动能等于吸收剂量时，电子平衡建立，比释动能等于吸收剂量uuq qe e 1 1 时，平衡点以后，比释动能小于吸收剂量时，平衡点以后，比释动能小于吸收剂量HBCH RADIOTHERAPY DEPARTMENT湖湖 北北 省省 肿肿 瘤瘤 医医 院院 放放 疗疗 科科吸收剂量与比释动能的关系D&KD&KDEPTHDEPTH平衡深度AB间接致电离辐射间接致电离辐射 比释动能和吸收比释动能和吸收剂量随物质深度剂量随物质深度的变化的变化忽略衰减HBCH RADIOTHERAPY DEPARTMENT湖湖 北北 省省 肿肿 瘤瘤 医医 院院 放放 疗疗 科科剂量当量定义：定义：定义：定义：吸收剂量经若干无量纲的因数加权修正后，能更好吸收剂量经若干无量纲的因数加权修正后，能更好 地的同辐射所致有害效应的几率或严重程度相联系。地的同辐射所致有害效应的几率或严重程度相联系。修正后的吸收剂量叫做剂量当量。修正后的吸收剂量叫做剂量当量。表达式：表达式：表达式：表达式：H=D Q NH=D Q N D D 某点的吸收剂量某点的吸收剂量 Q Q 品质因数品质因数 N N 修正因数修正因数单单单单 位：位：位：位：SISI单位：单位：1 1JKgJKg-1-1 专有名词：专有名词：希伏希伏 （SVSV）沿用名词：沿用名词：雷姆雷姆 （remrem）换换 算：算：1 1雷姆雷姆(remrem)=10)=10-2-2JKgJKg-1-1=10=10-2-2希伏希伏(SV)SV)品质因数与辐射类型的关系品质因数与辐射类型的关系照射类型 射线种类 品质因数 、电子束 1 热中子、中能中子（E0.005MeV）3 外照射 中能中子（0.02MeV）5 中能中子（0.1MeV）8 快中子（0.510MeV)10 重反冲核 20 、+、e、1 内照射 10 裂变过程中的碎片、反冲核 20HBCH RADIOTHERAPY DEPARTMENT湖湖 北北 省省 肿肿 瘤瘤 医医 院院 放放 疗疗 科科放射性活度放射性活度(Activity)定义定义定义定义：在一确定时刻，某一特定能态的一定量的放射性在一确定时刻，某一特定能态的一定量的放射性 核素的活度核素的活度 A A 是是 dNdN 除以除以 dtdt 的商，其中的商，其中 dNdN 是是 在时间在时间 dtdt 内核能态上自发核跃迁数的期望值。内核能态上自发核跃迁数的期望值。表达式：表达式：表达式：表达式：A=d N/d tA=d N/d t 单位：单位：单位：单位：S I S I 单单单单 位：位：位：位：S S 1 1 专有名词：专有名词：专有名词：专有名词：BqBq （贝克勒尔）贝克勒尔）沿用单位：沿用单位：沿用单位：沿用单位：C i C i （居里）居里）换换换换 算：算：算：算：1 1C i=3.710C i=3.7101010 BqBq 1 1BqBq=2.7 10 =2.7 10 9 9 CiCi内含活度内含活度（Contained Activity）即裸源活度。外观活度外观活度（Apparent Activity）封装后的源表面活度。照射量率常数照射量率常数（）用于描述不同核素，单位活度，距单 位距离处照射量率大小 的物理量。空气比释动能率常数空气比释动能率常数（）用于描述不同活度，不同核素，距单位距离处比释动能率大小的物理量。部分核素的照射量率和空气比释动能率常数部分核素的照射量率和空气比释动能率常数 核核 素素 (R m2hr-1 Ci-1)(Gy m2 hr-1 MBq-1)钴-60 1.308 0.310 铯-137 0.332 0.0781 铱-192 0.469 0.111 碘-125 0.145 0.034HBCH RADIOTHERAPY DEPARTMENT湖湖 北北 省省 肿肿 瘤瘤 医医 院院 放放 疗疗 科科内含活度内含活度（Contained Activity）即裸源活度。外观活度外观活度（Apparent Activity）封装后的源表面活度。照射量率常数照射量率常数（）用于描述不同核素，单位活度，距单 位距离处照射量率大小 的物理量。空气比释动能率常数空气比释动能率常数（）用于描述不同活度，不同核素，距单位距离处比释动能率大小的物理量。部分核素的照射量率和空气比释动能率常数部分核素的照射量率和空气比释动能率常数 核核 素素 (R m2hr-1 Ci-1)(Gy m2 hr-1 MBq-1)钴-60 1.308 0.310 铯-137 0.332 0.0781 铱-192 0.469 0.111 碘-125 0.145 0.034HBCH RADIOTHERAPY DEPARTMENT湖湖 北北 省省 肿肿 瘤瘤 医医 院院 放放 疗疗 科科电离辐射的测量n n基本原理n n仪器设备uu电离室uu静电计n n测量方法HBCH RADIOTHERAPY DEPARTMENT湖湖 北北 省省 肿肿 瘤瘤 医医 院院 放放 疗疗 科科电离室的种类n n自由空气电离室n n柱形电离室n n平行板电离室n n多极平行板电离室HBCH RADIOTHERAPY DEPARTMENT湖湖 北北 省省 肿肿 瘤瘤 医医 院院 放放 疗疗 科科自由空气电离室uu根据伦琴的定义而设计制造;uu一级标准(Primary Standard);uu校正因素较多：t t空气衰减t t离子复合t t空气密度（温度、气压和湿度）t t散射光子导致的电离等uu能量上限3Mev。HBCH RADIOTHERAPY DEPARTMENT湖湖 北北 省省 肿肿 瘤瘤 医医 院院 放放 疗疗 科科自由空气电离室结构自由空气电离室结构HBCH RADIOTHERAPY DEPARTMENT湖湖 北北 省省 肿肿 瘤瘤 医医 院院 放放 疗疗 科科柱形电离室n n电离室结构电离室结构n n电离室工作特性电离室工作特性uu电离室的方向性电离室的方向性uu电离室的饱和特性电离室的饱和特性uu电离室的杆效应电离室的杆效应uu电离室的复合效应电离室的复合效应uu电离室的极化效应电离室的极化效应uu环境因素对电离室工作特性的影响环境因素对电离室工作特性的影响n n电离室的维护与保养电离室的维护与保养HBCH RADIOTHERAPY DEPARTMENT湖湖 北北 省省 肿肿 瘤瘤 医医 院院 放放 疗疗 科科柱形电离室的结构空气壳空气壳空气腔空气腔固体空气壳固体空气壳空气腔空气腔绝缘体绝缘体中心电极中心电极室壁室壁空气腔空气腔HBCH RADIOTHERAPY DEPARTMENT湖湖 北北 省省 肿肿 瘤瘤 医医 院院 放放 疗疗 科科电离室的工作特性电离室的方向性：电离室的方向性：角度依赖性是角度依赖性是柱形电离室所固有柱形电离室所固有的，与电离室的灵的，与电离室的灵敏体积有关，与中敏体积有关，与中心电极和室壁的制心电极和室壁的制作工艺有关；与室作工艺有关；与室壁厚度的均匀性有壁厚度的均匀性有关。关。1801800090902702700.750.750.500.500.250.25Farmer 2571 Farmer 2571 指形电离室的灵敏度指形电离室的灵敏度与射线入射角度的关系（电离室方向性与射线入射角度的关系（电离室方向性HBCH RADIOTHERAPY DEPARTMENT湖湖 北北 省省 肿肿 瘤瘤 医医 院院 放放 疗疗 科科电离室的工作特性电离室的饱和特性：电离室的饱和特性：即即使使没没有有外外加加电电场场的的作作用用，电电离离辐辐射射产产生生的的正正、负负离离子子也也会会因因热热运运动动而而由由密密度度高高处处向向密密度度低低处处进进行行扩扩散散移移动动，随随着着电电离离室室工工作