第七章 外辐射剂量学与防护学（External radiation dosimetry and Protection ）Ⅰ外辐射剂量学ERD 研究以人身为主的各种客体受体外辐射源照射的剂量学问题第一讲 体摸和射束一、体摸（Phantom ）·体模：在辐射防护、放射治疗和辐射加工中，为了模拟测量和计算受外部辐射源照射的人体，实验动物或辐照产品中的吸收剂量分布，设计或制作的一些具有约定尺寸和材料组成的模型。
·体模的形状、材料和尺寸形状：可根据模拟对象做成任意形状⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧似人的椭球形球形正方形矩形材料：组织等效指的是材料对不带电粒子的衰减系数、能量转移系数和能量吸收系数以及对带电粒子的碰撞阻止本领、辐射阻止本领和散射本领等均与组织的接近，因而对电离辐射的吸收，衰减和散射作用与组织的近似。
例如：对于光子和电子，水具有较好的组织等效性；对于中子，组织等效塑料（A150）聚甲基丙烯酸甲脂（PMMA ）。
尺寸：未受照部分（射束周围）的宽度，测量点以下的深度的大小须提供充分的反散射物质。
·典型的体模ICRU 球⎪⎩⎪⎨⎧==-%6.2:%;1.10:%;1.11:%;2.76:.1303N H C O cm g cm d ρMIRD 体模：见P.198.图7-1中国人体模：四川大学林大全教授·深度剂量分布：体模中D 沿参考轴的分布（参考轴为源的几何中心与光栏中心的直线）·水等效厚度：如果平行射束垂直照射水体模时深度Z w 处的吸收剂量，与照射介质m 组成的体模时深度Z m 处的吸收剂量相等，则称Z w 为介质层Z m 的水等效厚度。
定义：标度因子（Scaling factor ） mw m w Z Z SF =,； 对于不带电粒子射束：w m wm m w SF ,,)(ρμρρ=； 对于电子束：omow w m m w r r SF ⋅=ρρ,； 若对非平行射束：2)(wm m w Z f Z f D D ++= 二、电子束的特性参数1.能量参数2.射程参数三、光子束的品质 γ射线：用放射性核素的原子序数和原子量表征X 射线：·半价层厚度（Half-value thickness ）是使X 射线平行窄束的照射量减小到原来的1/2时所需要的铝，铜或铅的厚度。
·NACP(Nordic Association of Clinical Physics)⎩⎨⎧⨯==mm W cm f J J 100100100/0200100 其中，100J 为100mm 深处的电离量；200J 为200mm 深处的电离量。
四、核粒子束特性Bragg 峰第二讲 体模中吸收剂量的测量一、参考点吸收剂量的测量1.为什么测参考点的D ？·参考点附近的剂量剃度小，受散射辐射等干扰因素影响的程度也较小，容易实现D 的准确测量；·参考点的D 测准后，体模中的D 分布可以用相对方法测量；参考点D 的精确测量是体模中D 测量的关键。
2.测量参考点D 的方法的要求及选择方法选择要求：所选择的剂量计必须是经过国家标准实验室刻度或由国家标准传递的剂量计。
（1）电离室法·特点：应用普及、操作简便、精密度高； ·u g st u g st P r D D ,,=，其中g st r ,为由空腔气体的平均g D 到组织等效材料（体模）中st D 的转换因子；u P 为干扰修正因子。
（2）量热计·特点：①作为一次基准对其它剂量计进行刻度或给出各种剂量计测定D 所必需的参数；②量热计作为绝对测量装置处于剂量学测量仪器刻度链的顶点； ·ug w en gc w P D D ,)(ρμ&&=；pc r r gc k H C D )(=&，其中刻度因子c c mH IVT C = 二、剂量分布的测量三、非均匀体模中D 的测量四、射束监测五、辐射加工中的剂量测量六、测量数据的归一化表示1. 百分深度剂量（PDD ）和离轴比百分深度剂量（Percentage depth dose ）·定义：体模中射束轴上某一深度z 处的吸收剂量z D 与最大值点的吸收剂量m D 以百分数表示的比值。
用)(z p 表示：m z D D z p 100)(=，),,,()(Q f w z p z p m ⇒。
P.209图7.17 描述光子在水体模中的百分深度剂量分布特点。
·用)(z p 和a c K ,表示z D)%()%(,z p e b K f z p D D zm m a c k m z μ-==离轴比（off-axis ratio, OAR ）·定义 z z D x z D x g ),()(=·)(x g z 和)(z p 可以给出体模中D 的二维分布。
2. 组织-空气比（Tissue-air ratio, TAR ）·定义：体模中射束轴上给定点的z D 与空气中同一点处小块体模材料达到电子平衡时0D 之比，0)(D D z T z =； ·用空气中a c K ,和)(z T 表示z D)()(,,0z T K f D z T D z f a c k z +==习题：P ·237· 1、2、4、6第三讲 外辐射剂量计算理论计算法⎩⎨⎧-求解玻尔兹曼传输方程分析法随机采样的统计方法方法::C M经验数据法：应用体模中的测量数据进行计算一、经验数据法1.先说明P.212.的例子2.定义：⑴等效厚度系数ET C ：⎪⎩⎪⎨⎧='=为总线阻止本领）对带电粒子辐射（为线衰减系数）对不带电粒子辐射（tot w tot i tot w i ET S S S h h C ,,μμμ其中，h '为与h 厚的物质块对平行的初级射束的减弱作用相同的水层厚度。
⑵校正因子)()(z D z D CF w i = 3.Q 点在介质层下面水中时CF 的计算⑴物质衰减等效水层厚度Z 'h C Z h h Z Z ET )1()(-+='+-='⑵对于f 和m W 均相同的情况（b,a 情况）2222)()()(100)()()()(z f z f z P D z f z f z D z D m w i +'+'=+'+'= 22)()()()()()(z f z f z P z P z D z D CF w i +'+⋅'== ⑶对z f z f '+'=+且z z W W '=（b,c 情况）物质衰减和距离衰减均相同，因此Q Q ',点的D 相等。
),(),()()(z z w i w z T w z T z D z D CF '==，其中)()(z D z D w i '=。
4.当Q 点在介质层内时CF 的计算介质层h 对初级辐射的衰减校正与3讨论的相同。
但介质层对辐射的吸收作用与水不同。
故在计算吸收剂量校正因子时，还应该考虑对能量吸收的修正，即⎪⎩⎪⎨⎧=初级辐射为带电粒子初级辐射为不带电粒子w i w i en i L CF CF CF ,,)()(ρρμ二、互易定理1. 定理：若有两个粒子数相等的点状射束a 和b 垂直照到无限大均匀体模上，其间距为r ，A 和B 是两射束轴上深度为z 处的点，则射束a 在B 点产生的吸收剂量与射束b 在A 点产生的吸收剂量相同。
2. 互易关系式pm R pm pp pp N rdr r z D z D ⎰=Φ02),()0,(π3.实践意义用宽大的探测器在细束中测量或用小探测器在宽束中测量，均可得到宽束轴上的吸收剂量分布。
第四讲外辐射实用量一、外辐射实用量的引入1.辐射防护的目的：防止有害的确定性效应，并将随机性效应的发生几率限制到被认为可以接受的水平。
⇒需要测量H和ET⇒要精确地计算或者测定人体器官的当量剂量或有效剂量是极其困难甚至是不可能的⇒需要引入新的物理量：通过对这些量的测量来定量地描述个人或公众所接受的实际或潜在的照射，并将所的结果与主管当局所规定的防护限值进行比较，检查规范的执行情况和防护设施的可靠性。
2. 指数量i D 和i H辐射场中某点的吸收剂量指数i D ：是当ICRU 球心位于该点时，球内的最大吸收剂量。
辐射场中某点的当量剂量指数i H ：是当ICRU 球心位于该点时，球内最大当量剂量。
⇒浅层当量剂量指数[])1007.0(,-=m s i H H 深部剂量当量指数[])1510(,-=m d i H H限定指数量（狭指数量，限定了区域）⇒),(,,d i s i i H H Max H =非限定指数量或广义指数量⇒特点：·指数是不满足叠加原理，不易实现测量； ·与关键器官和组织相联系，对保护关键器官有利。
3. 外辐射适用量引入的必要性应具备的特点：·对各类电离辐射的通用性；·与辐射防护限值的相关性；·由空间指定点辐射场所决定的唯一性；·与人体或体模的相关性；·对各种电离辐射的可叠加性。
⇒ 解决可测量性二、外辐射实用量（剂量学量）1. 分类：①环境测量（监测）用当量剂量)(*d H ，)(d H '；②个人测量（监测）用当量剂量)(d H s ，)(d H p 。
2. 衍生辐射场衍生辐射场：由实际辐射场抽象出来的，具有某些规定特性的辐射场。
扩展场：注量及其角分布和能量分布在所关心的区域处处与实际辐射场中参考点的相同的辐射场。
齐向扩展场：注量及其能量分布在所关心的体积中处处与实际辐射场中参考点的相同，而能量是单向的衍生辐射场。
⇒目的是更好地定义使用量 弱贯穿辐射与强贯穿辐射：⎩⎨⎧>为强贯穿〈为弱贯穿1010E H s 3. 周围剂量当量)(*d H·用途：环境监测·定义：辐射场中某点的周围当量剂量)(*d H 是由相应的齐向扩展场在ICRU 球中对着齐向场方向的半径上深度d 处产生的当量剂量。
·特点：*)(*d H 值由参考点的辐射场唯一确定⎩⎨⎧满足叠加原理效对各方向辐射的响应等 *)(*d H 可用各向同性响应的测量仪器精确测量*可用)(*d H 表征有效剂量（有效剂量概念的实质是各器官和组织随机危险的叠加性），且可以给出有效剂量的偏安全的估计值（一般)(*d H 略大于E H ）（图7.35，)(d H '7.36）4. 定向当量剂量)(d H '·目的和用途：①避免皮肤受过量的辐射照射而产生确定性效应。