12 剂量计算常用量

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1、剂量计算中的常用量王德忠教授核科学与工程学院1一、粒子注量和注量率粒子的注量是根据入射粒子数目来描述辐射场性质的一个辐射量，在非定向辐射场情况下，粒子运动方向是杂乱无章的，则辐射场中某一点的注量定义为：进入以该点为球心，截面积为da的小球体内的粒子数dN除以da而得的商，即dNdada---小球体的截面积，单位米2；dN---进入小球体的粒子数（不包括从小球体内流出的粒子数）；Ф---粒子注量，SI单位为每平方米，用符号米-2（m-2）表示2/35粒子注量与粒子入射的方向无关由于小球体内的截面积可任意选取，对无论任何方向入射到小球体上的粒子，都可以选出相应的截面积，这就是说，粒子注

2、量与粒子入射的方向无关。应注意，一般情况下，通过单位截面积的粒子数不等于粒子的注量，而小于粒子的注量，只有在粒子束垂直入射的情况下才等于粒子注量。3/35粒子注量示意图粒子注量对粒子能量存在着谱分布实际遇到的辐射场，其中每个粒子不可能都具有相同的能量。即使最初从辐射源射出的能量为E的单能粒子，进入物质后，由0于相互作用，辐射场中任何一点都可能存在经E到0各种能量的粒0子。这就是说，辐射场中粒子能量具有谱的分布。谱分布有积分谱分布Φ（E）和微分谱分布Φ。E微分分布Φ是积分分布Φ（E）对E的导数，即Ed(E)/dEE它表示单位能量间隔内的粒子注量。4/35积分谱分布Φ（E）

3、积分谱分布Φ（E）：表示能量在0和E之间的粒子所构成的那部分注量，它等于进入小球的能量在0和E之间粒子数除以该球体的截面积所得的商。E(E)dEE0将积分上限取作∞即得到各种能量粒子的总注量Φ：()dEE0在计算具有谱分布的粒子的吸收剂量和比释动能时，常用到上式5/35离散型谱的粒子注量即能量为E，I种粒子注量求和。m(E)ii16/35粒子的注量率φ粒子注量率φ，它表示单位时间内，进入单位截面积的球体内的粒子数，定义为dФ除以dt而得的商，即2ddNdtdadtdФ---在时间间隔dt内，进入单位截面积的小球体内的粒子数，即在时间间隔

4、dt内注量的的增量；φ---注量率，SI单位为每平方米·秒，用符号米-2·秒-1（m-2·s-1）表示。7/35二、能注量和能注量率1．能注量Ψ在进行比释动能和吸收剂量的计算时，最终要通过粒子注量和粒子能量来计算电离辐射授与每单位质量受照物的能量。能注量是用通过辐射场中某点的粒子的能量来表征辐射场的性质。8/35能注量表达式把进入某点处单位面积的球体内的所有粒子能量之和（不包括静止能量）称为能注量。定义为dEfl除以da而得的商，即dEfldadEfl---进入截面积为da的球体内所有粒子的能量之和（扣除静止能量），单位为焦耳（J）；Ψ---能注量，SI单位为焦耳每平方

5、米，用符号焦耳·米-2（J·m-2）表示。对于粒子束定向平行的辐射场，能注量定义为通过与粒子束方向垂直的单位面积的粒子能量之和。9/352．能注量率ψ单位时间内进入单位截面积球体内所有粒子能量之和，称为能注量率。定义为dΨ除以dt而得的商，即ddtdΨ---在时间间隔dt内，进入截面积为da的球体内所有粒子能量之和，即在时间间隔dt内能注量的增量；ψ---能注量率，SI单位为焦耳每平方米秒，用符号焦耳·米-2·s-1(J·m-2·s-1)表示。10/353．能注量Ψ与粒子注量Ф的关系能注量Ψ与粒子注量Ф都是描述辐射场性质的辐射量，只是前者着眼于通过辐射场中某点的粒子能量，而

6、后者着眼于通过辐射场中某点的粒子数目。显然，如果知道每个粒子的能量，即可将两者联系起来。对于粒子能量为E的单能辐射场，则辐射场中某点的能注量Ψ就等于该点的粒子注量Ф与粒子能量E的乘积：E11/35能注量与其它量的关系对于粒子能量具有谱分布的辐射场，能注量的积分分布Ψ（E）和微分分布Ψ之间，也存在着同E注量的谱分布类似的关系式：d(E)/dEEE(E)dEE012/35离散型谱的能注量离散型谱的能注量率为m(E)iEii113/35三、质量衰减系数此量描述不带电粒子在物质中，经各种相互作用发生了能量或方向的改变而减弱。其定义：某物质对不带电致电离粒子的

7、质量衰减系数μ/ρ是dN/N除以ρdl所得的商：1dN/NdldN其中ρ是介质的密度，是粒子穿行距离dlN时发生相互作用的份额。质量衰减系数的单位是m2/kg或cm2/g。14/35质量衰减系数可以用总截面σ表示：NA/MNA为阿伏加德罗常数NA=6.022×1023mol-1，M为靶元素的摩尔质量。对于γ射线而言，应该有Zphcep式中，σph为介质原子的光电效应截面，σce为电子的康普顿散射