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电离辐射剂量与防护概论

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第二章 辐射剂量测量的基本原理第一节 电离法测量X或 射线剂量 第二节 β粒子和电子束的剂量测量

第三节 中子剂量的测量第四节 测量剂量的其它方法

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第一节 电离法测量X或 射线剂量

探测器 为了能探测电离辐射，人们用各种特殊的器件(或装置)使被测辐射粒子能产生相应的可观测信号。这种特殊的 器件称作电离辐射探测器，简称探测器。 探测器的作用就是将入射粒子的全部或部分能量转化为 可观测的信号(如电流、电压、热量、光信号)。

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电离法 电离是辐射与物质相互作用最基本的过程。 利用电离电荷测量剂量的方法称为电离法。 把电离电荷不加放大地完全收集起来的器件叫电离室。 将每个辐射粒子产生的初始电荷成比例地加以放大的气体放 电器件叫正比计数器。 另一种器件对每一个电离事件均给出一个经过放大但幅度与 初始电离事件的大小无关的信号，这种器件叫G-M计数管。

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电信号探测器的类别 依据探测器的工作介质、作用机制以及输出信号等可将它们 分成许多类别。在电信号探测器中按工作介质及作用机制， 可区分为气体电离探测器、闪烁探测器以及半导体探测器。 气体电离探测器是历史最悠久的探测器。早在1898年居里夫

妇发现并提取放射性同位素钋及镭时，就用“电离室”来监测化学分离过程中的各项产物。一百多年来，气体电离探测 器得到了蓬勃发展。

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气体电离探测器的类别气体探测器是以气体为工作介质，由入射粒子在其 中产生的电离效应引起输出电信号的探测器。由于产生 信号的工作机制不同，气体电离探测器主要有电离室、

正比计数器、G-M计数器等类型。它们均有各自的特点以及相应的适用领域。

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激发与电离 当电子能量大于气体原子激发能时，碰撞就可能使之激发。 当电子能量大于气体原子的电离能时，碰撞既可能使之电

离(产生离子-电子对),也可能使之激发。 使气体原子激发或电离的碰撞过程都是非弹性的，因为碰 撞后气体原子的壳层电子状态改变了。

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电离室测量原理常用电离室来测量γ射线照射量和吸收剂量。当把电

离室引入到测量物质中进行测量时，它就在测量物质中构成一个气体空腔。在射线作用下，在空腔单位体积气体中 所产生的电离(量)与单位体积的周围物质中所吸收的辐 射能量是有关的。收集空腔中的电离电量就可知道空腔周 围物质所吸收的能量。

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一、照射量的标准测量方法 1、自由空气电离室

(方杰，237图)

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照射量的测量式中：Q Xa 0 L

Q-总电荷量，C;

a0-

入射光栏截面积，m2;L-收集极有效长度，m;ρ-标准状况下空气密度， kg· -3。 mQ V

X 0 . 773

V a0 L

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比释动能的测量Ka Wa e 1 1 ga X

Ka

Wa e

1

1 g a V

Q

Wa e

33 . 85 J C

1

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按照照射量的定义设计，可以对照射量进行直接测量；

测量准确度可以达到1%以内； 体积大、结构要求高； 适用的X或 射线的能量范围一般限于50keV~3MeV。

低于50keV,空气吸收严重，测量误差大；高于3MeV,次级电子射程太长。

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2、布拉格-戈瑞原理前提--法诺定理

B-G条件(两条基本假设)a.腔室的线度比撞击腔室的带电粒子的射程小得 多，以致腔室的存在不会干扰带电粒子辐射场。 b.腔室内的吸收剂量完全是由穿过腔室的带电粒 子产生的。

穿过腔室--隐含腔室内产生的带电粒子可以忽略不计，进入腔室的带电粒子全部穿过腔室而不会停留 在其中。

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Dm

0

S E dE m ,E

Dm Dg

S / S / E

m g

Dg

0

S E dE g ,E

S / S /

m

S / 0

m ,E

dE

0E

E

dE

(方杰，238 空腔图)

g

S0

/

g , E dE

0

E

dE

电子平衡时，空腔中的电离量反映了 射线交给室壁材料的次级电子的能量。

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布拉格-戈瑞公式DmDg W qg e g

W qg S e g

m ,g

S

m ,g

S / S /

m g

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Dw

en en

/

w / a

Wa e

X

X qg S

w,g

en en

a / w/

Wg /e Wa / e

Dw

W qg S e g

w,g