第三章Xγ射线的外照射防护.ppt

环境工程,Environmental Engineering,第一节：,x,或,辐射源及其辐射场第二节：,x,或,射线在物质中的减弱规律第三节：,x,或,射线的屏蔽计算,第三章,x,或,射线的外照射防护,外照射防护基本原则,（,1,）时间防护,(Time),累积剂量与受照时间成正比,措施：充分准备，减少受照时间,外照射防护三要素：,时间防护、距离防护、屏蔽防护。,（,2,）距离防护,(Distance),剂量率与距离的平方成反比,措施：远距离操作,任何源不能直接用手操作；,注意,射线防护,（,3,）屏蔽防护,(Shielding),设置屏蔽体,屏蔽材料和厚度的选择：,辐射源的类型、射线能量、活度等,第一节：,x,或,辐射源及其辐射场,X,射线的性质,(,一,),物理效应,1,穿透作用,2,电离作用,3,荧光作用,4,热作用,5,干涉、衍射、反射、折射作用,（二）,化学效应,1,感光作用,2,着色作用,某些物质如铂氰化钡、铅玻璃、水晶等，经,X,射线长期照射后，其结晶体脱水而改变颜色,(,三,),生物效应,当,X,射线照射到生物机体时，生物细胞受到抑制、破坏甚至坏死，致使机体发生不同程度的生理,、,病理和生化等方面的改变，称为,X,射线的生物效应。,一、,x,射线的产生,1,、,x,射线机的组成：,x,射线管,高压电源,阴极,阳极,组,成,2,、,x,射线剂量计算,1,）,x,射线机的发射率常数,x,A,、,定义：,x,射线机的发射率常数,x,：,当管电流为,1mA,时，距离阳极靶,1m,处，由初级射线束产生的比释动能率，单位,B,、,影响因素：,X,射线管类型、管电压、电压波形、靶的材料和形状、滤片的材料和厚度有关。,查图选择发射率常数时应注意：,1,、曲线给出的发射率常数是指不存在被照物时的空气比释动能率，如果在所考虑位置上有人体，则由于人体对射线的反射会使靠近人体表面处的比释动能率常数比曲线所示值的结果高出,20%40%,。,2,、必须注意电压波形的影响,当管电压和过滤条件相同时，恒定电压的发射率常数大约为单相半波整流脉动电压射线机的,23,倍，对于低电压、大电流状态下短时的工作脉动电压医用,x,射线机，如果改在低电流条件下用于荧光透视，则注意由于电缆电容的影响，会使管电压波形变得平稳趋于恒定。,2,）,x,射线剂量率的计算,在距离靶,r,（,m,）,处由于,x,射线机产生的初级,x,射线束造成的空气比释动能率可近似按下式计算：,在,x,射线辐射场中，同一点处以,Gy,为单位的比释动能,K,与以,Gy,为单位的吸收剂量指数,D,I,，以及以,Sv,为单位的剂量当量指数,H,I,数值上几乎相等。因此可上式算出距离阳极靶,r,（,m,）处的吸收剂量指数率、剂量当量指数率。,Di=Ka(1-g),由于低能,g,很小,二、加速器,X,射线源,1,、加速器,X,射线的发射率常数,1,）定义：,将,X,射线源看成点源，单位电流（,1mA,），在距离,1m,处所形成的吸收剂量指数率，,2,）影响因素：,电子能量、束流强度、靶物质的原子序数、靶厚度、束流的入射角度,2,、加速器,X,射线的剂量计算,在离靶,rm,处的吸收剂量指数率,三、,辐射源,点源：,辐射场中某点与辐射源的距离，比辐射源本身的几何尺寸大,5,倍以上，即可把辐射源看成是点源。,1,、,点源的照射量率,1,）,照射量率常数,非单能,源照射量率常数：,3,）,点源的照射量率计算,2,、,点源的吸收剂量率,在空气中的,在其它物质中的,3,、,点源的照射量率与粒子注量率之间的关系,带电粒子在平衡条件下，光子注量率与吸收剂量率的关系：,4,、,点源的空气比释动能率计算,1,）比释动能率常数,2,）比释动能率,在空气中,在某点物质中,在空气中的吸收,剂量率与空气中的比释动,能率在数值上使相等。对于象水、,肌肉核软组织一类物质,5.,非点源的照射量率、比释动能率计算,一窄束,x,或,射线减弱规律,第二节,x,或,射线在物质中的减弱规律,窄束的概念（,narrow beam,）：,不包含散射成分的射线束,单能,射线在物质中的减弱规律,I,，,I,0,：,设置屏蔽前后的剂量率（强度）,d,：,屏蔽层厚度（,cm,）,线,衰减系数：,Linear attenuation coefficient,（,cm,-1,）,质量衰减系数（,cm,2,/g,）,两个常用的概念,能谱的硬化：,随着通过物质厚度的增加，不易被减弱的“硬成分”所占比重越来越大的现象。,平均自由程：,线减弱系数的倒数称为光子在物质中的平均自由程。即,=1/,。,表示光子每经过一次相互作用之前，在物质中所穿行的平均厚度。,二、宽束,(broad beam),辐射的衰减,B,：,累积因子（,build-up factor),描述散射光子影响的物理量。,表示某一点散射光子数所占份额,B,取决于：光子能量，屏蔽材料的原子数，,屏蔽层厚度，屏蔽层几何条件,1,、单一均匀介质的累积因子,B,值可以查表求得。,有时可用解析方程,1),入射光子能量越低，,B,就越大；,2,）原子序数越大，,B,就越小；,2.,多层介质的累积因子,B,1,）,Z,1,与,Z,2,相差不大时,2)Z,1,与,Z,2,相差较大时,a:Z,1,在,Z,2,前（,Z,1,Z,2,）,能量较低时,能量较高时,屏蔽计算中常用的几个参数,减弱倍数,K,：,辐射场中某点处没有设置屏蔽层时的当量剂量率,H,(0),，与,设置厚度为,d,的屏蔽层后的当量剂量率,H,(d),的比值。,K=H,(0),/H,(d),=e,d,/B(E,，,d),表示屏蔽材料对辐射的屏蔽能力。,无量纲。,2),透射比,定义：,=,H,(d,),/H,(0),=,B(E,，,d,),e,-d,=1/k,3),透射系数,设置厚度为,d,的屏蔽层之后，离,x,射线发射点,1m,处，由该射线装置单位工作负荷所造成的剂量当量指数。,Sv.m,2,(mA.min),-1,半,减弱厚度与十倍减弱厚度,半,减弱厚度,1/2,：,half value thickness,将入射光子数减弱一半所需的屏蔽层厚度,十倍减弱厚度,1/10,：,tenth value thickness,将入射光子数减弱到十分之一所需的屏蔽层厚度,常用,射线的,1/2,，,1/10,（,cm,）,核素,铅,钢铁,混凝土,1/2,1/10,1/2,1/10,1/2,1/10,Co-60,1.2,4,2.0,6.7,6.120.3,Cs-137,0.7,2.2,1.5,5.0,4.9,16.3,Ra-226,1.3,4.4,2.1,7.1,7.0,23.3,屏蔽材料选择的一般原则,第三节,x,射线的屏蔽计算,一、屏蔽计算的一般方程,加速器,X,射线源的屏蔽计算,1,、沿入射电子方向发射的初级,X,射线的屏蔽计算,上述计算查透射比曲线，,如用减弱倍数时，可用,十倍减弱厚度,1/10,计算，：,1,）先算与,x,相应的需要的,1/10,的数目,n,n=,lg,（,1/,x,）,则，,d=,1/10,，,1,+,（,n-1,）,1/10,，,e,1,、沿入射电子方向,90,o,发射的初级,X,射线的屏蔽计算,注意：查表时，用等效入射电子能量,E,来查。,E,由,E,查图得到,。,三、点源的屏蔽计算,直接用公式计算,利用减弱倍数法计算,利用半减弱厚度计算,令,K=2,n,，则,n=logK/log2,屏蔽厚度,d=n,1/2,例题,1,将,Co-60,所产生的剂量减弱,2000,倍，所需铅防护层厚度是多少？,解：已知,K=210,3,，,查表得,Co-60,的,1/2,=1.2cm,则：,n=,（,log 210,3,)/log2=11,R=n,1/2,=11 1.2=13.2cm,例题,2,要建筑一个,Co-60,辐照室，源活度为,3754,居里，墙外容许照射率为,0.25mR/h,若用混凝土建筑，需要屏蔽墙的厚度是多少？,解：,A=3754Ci,=1.32 Rm,2,/hCi,R=3m,X=0.25mR/h,无屏蔽时，墙外的照射量率为,300cm,减弱倍数为,K=X,0,/X=(5.0510,5,)/0.25=2.0210,6,查表：,Co-60,平均能量为,1.25MeV,需要混凝土的厚度约为,145cm,P,作业：,P119,5,、,6,、,7,、,8,、,9,