【汇旺担保】 辐射剂量测量

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[拼音]:fushe jiliang celiang

[外文]:determination of radiation dose

对在辐射场中受照物质吸收能量的测量。其目的是:

(1)定量研究受照物质内部产生的辐射效应,即研究受照物质的吸收能量与所产生的物理、化学变化间的关系,这种关系常用离子产额和能量产额(G值)表示;

(2)监察辐射区内环境和人体的剂量,以确保在辐射地区内工作的人员受到的剂量不超过容许剂量标准;

(3)作为辐射加工工业和辐射医疗中的质量控制引数。辐射工艺的目的是借助物质吸收电离辐射能而产生所需要的辐射效应。这些效应能否达到,与物质吸收的能量有关,因此,控制剂量就能控制工艺效果。例如,辐射治疗癌症时,如果使用的剂量太小,就不能有效地杀死癌细胞,达不到治疗目的;相反,若剂量过大,则在杀死癌细胞的同时也破坏了正常组织,造成辐射损伤;因此,将剂量控制在某一范围内就能达到最好的治疗效果。剂量测量方法分物理方法和化学方法两类。

物理方法

通过测定物质吸收的能量在物质中产生的温度变化和电离效应等物理变化及测定已知能量的带电粒子束载带的电荷来确定吸收剂量和照射量。物理方法虽然是剂量测量的绝对方法,但装置昂贵,技术要求苛刻,其广泛应用受到限制,常用于一级标准刻度来校正其他剂量计。

量热法

根据射线通过物质后,物质将吸收的辐射能全部转变为热能(不转换成化学能和其他形式的能)的原理,用灵敏仪器测定被照物质温度的变化来确定辐射剂量。因此,量热法是测量吸收剂量的绝对方法,适于测量各种型别射线的辐射剂量,其测量剂量率的范围为10-4~104戈瑞/秒。量热法主要用作一级标准来建立和校正一些其他的测量方法。历史上曾用量热法测量硫酸亚铁剂量计的吸收剂量,定出G(Fe3+)=15.6。

电离室法

通过测量射线在气体中产生的电离效应来确定辐射剂量。常见的电离室剂量计有标准自由空气电离室和空腔电离室,用来测量X射线和γ射线的照射量和吸收剂量(见核辐射探测器)。

电荷收集法

带电粒子的剂量可用量热法测量,但也可利用带电粒子带电的特征,通过收集和测量电荷的方法测量。用电荷收集法可测量加速器产生的电子、质子、氘核和氦核等带电粒子的剂量。

化学方法

射线与某物质作用所产生的化学效应在一定的剂量范围内与该物质的吸收剂量成正比时,可用化学分析和仪器分析等法测量被照物质化学变化的程度以确定吸收剂量。化学剂量计制作简单,并可制成各种形状,不需要特殊的技术和装置,因此更适于一般实验室和工厂日常工作中使用。但化学剂量计必须用物理剂量方法(如量热法)校正。

虽然电离辐射作用于许多化学体系都能产生化学变化,但是可以用于剂量测量的化学体系并不多,这是因为:

(1)许多体系发生的化学变化与吸收能量之间的关系不清楚或过程复杂;

(2)许多化学体系不能满足化学剂量计所要求的条件(如辐解产额在很大范围内与剂量率、剂量以及射线的型别无关,剂量计易于制备和分析等)。

使用最广的化学剂量计是硫酸亚铁剂量计,它通常使用由 0.4摩/升硫酸配制的空气饱和的10-3摩/升硫酸亚铁溶液。在射线作用下,Fe2+被氧化为Fe3+,测量形成的Fe3+数量和使用已知的G(Fe3+)值,便可测得硫酸亚铁剂量计的吸收剂量。硫酸亚铁剂量计可用来测定X射线、γ射线和快电子的吸收剂量,其剂量范围为40~400戈瑞。硫酸亚铁剂量计的最大优点是制作简单、稳定性好,适于邮寄,因此可用于实验室间的比对研究,也可作为一种标准系统来校正和刻度其他剂量计。硫酸铈体系是另一种使用较为广泛的化学剂量计,它可在5×102~1×105戈瑞范围内测量γ射线和快电子的剂量,因此它是一种测量大剂量的化学剂量计,可用于辐射加工工业中。随著脉冲技术的发展,脉冲剂量率高达106~1010戈瑞/秒,一般剂量计均不能满足测量如此高的剂量率的要求。因此,由氧(或氧化二氮)饱和的5×10-3摩/升的中性亚铁氰化钾溶液组成的亚铁氰化钾剂量计替代了亚铁和铈剂量计,用于测量脉冲辐解剂量。

随著辐射能和平利用的发展,要求建立简单、方便、稳定、准确、供各种目的用的剂量计。因此又出现了固体薄膜剂量计、自由基剂量计、晶溶发光剂量计等。

参考书目

J.W.T.Spinks and R.J.Woods,An Introduction toRadiation Chemistry, 2nd ed., John Wiley & Sons,New York,1976.

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