【正文】 醫(yī)用輻射診療工作的 安全與防護(hù) 楊 風(fēng) 林 2/2/2023 1 內(nèi)容提示： 一、放射防護(hù)基礎(chǔ)知識(shí) 射線的類型及其基本性質(zhì) α射線、 β射線、 γ射線與 X射線、中子 放射性衰變的基本規(guī)律 射線與物質(zhì)的相互作用 常用輻射劑量和單位 2/2/2023 2 內(nèi)容提示： 二、輻射防護(hù)的主要原則與措施 （一）內(nèi)照射防護(hù) (二 ) 外照射的防護(hù) 三、醫(yī)用診斷 X射線的防護(hù) （一） X射線透視、拍片的輻射防護(hù) (二 ) CT機(jī)的輻射防護(hù) （三）介入治療的防護(hù) (四 )放射治療的輻射防護(hù) 2/2/2023 3 射線的類型及其基本性質(zhì) ? α射線 (甲種射線 ) 一般只有在原子序數(shù) 82以上的重元素，才能放出此種射線。核內(nèi)聚集著過多成員，質(zhì)子間的推斥力加大，常會(huì)擠出 α粒子。 輻射并非是單一的，常見的有 α射線、 β射線、 γ射線、 x射線、中子等。 例如鈾與鐳、錒、釷、氡等原子核才能釋放出此種射線。如 95號(hào)元素Am241，質(zhì)子數(shù) 95，中子數(shù) 146，放出一個(gè) α粒子后，衰變成 93元素 Np237。 2/2/2023 4 ? α射線實(shí)際上是一種帶有兩個(gè)正電荷和質(zhì)量數(shù)等于 4的氦原子核。 α粒子的速度約為每秒兩萬公里，在空氣的射程 212cm。所以 α射線穿透力很弱。如238U釋放的 α射線（能量 ）， 就可吸收。千分之一厘米厚的鋁片或一張普通的紙，就可以完全擋住 α射線 。 ? α射線通過物質(zhì)時(shí)，它與物質(zhì)的原子相互作用，與物質(zhì)中的某兩個(gè)電子結(jié)合為氦原子時(shí)，既被吸收，使物質(zhì)電離。所以 α射線的電離本領(lǐng)很強(qiáng)。它進(jìn)入生物機(jī)體后，能引起很大的損傷。對(duì) α射線的防護(hù)，主要是防止進(jìn)入體內(nèi)造成內(nèi)照射危害。 2/2/2023 5 ?β射線 (乙種射線 ): 當(dāng)原子核內(nèi)某一個(gè)中子轉(zhuǎn)變成質(zhì)子時(shí) ,伴隨著電子的產(chǎn)生。這個(gè)電子就是 β射線。所以它是一種粒子，實(shí)際上就是一種電子流； β衰變 ——3H→ 3He 中子 質(zhì)子 2/2/2023 6 當(dāng)原子核內(nèi)某一個(gè)質(zhì)子轉(zhuǎn)變成中子時(shí)，放出帶正電的電荷，叫做正子（正電子）。正子的質(zhì)量、電離本領(lǐng)及穿透能力與電子一樣。 正 β衰變 ——11C→ 11B β射線的初速為二十萬 Km/秒，在空氣中的射程幾米 20米，其電離本領(lǐng)比 α射線小，但穿透能力比 α射線大。 2/2/2023 7 無線電波 紅外線 紫外線 γ射線 X射線 101 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 1010 （波長(zhǎng) cm） 可見光 γ射線（丙種射線）與 X射線 γ射線與 X射線和可見光、紫外線等一樣，亦是一種電磁輻射。但它們的波長(zhǎng)比可見光、紫外線更短、光子的能量更大，且能引起物質(zhì)電離，稱為電離輻射。其它電磁輻射稱為非電離輻射。 2/2/2023 8 X射線和 γ射線均由光子組成，它們?cè)诒举|(zhì)上或物理特性上沒有什么差別，在電磁輻射能譜中所占的范圍基本相同。只能從它們的來源不同加以區(qū)分。 ? γ射線是從核內(nèi)產(chǎn)生的，而 X射線是從原子核外的電子層產(chǎn)生的 。 ? γ射線來自放射性核素的衰變，當(dāng)不穩(wěn)定的原子核分裂或衰變，多余的能量以 γ射線方式放出。變成穩(wěn)定的原子核。 3H→ 3He → γ 衰變 —— 3He β 2/2/2023 9 X射線是用電子裝臵產(chǎn)生的。在這種電子裝臵中，電子被加速到高能，然后轟擊靶（靶材料通常為鎢或金）而產(chǎn)生 X射線。 X射線的產(chǎn)生 1(韌致輻射 ) 高速電子，在靶原子核電場(chǎng)中突然受到阻滯或改變運(yùn)動(dòng)方向，這時(shí)電子動(dòng)能的一部分或全部變?yōu)?X 射線放出。 X 射線譜連續(xù)分布，能量從零一直到高能入射電子能量。 X射線的產(chǎn)生 2(特征 X 射線 ) 它是高速電子把原子的內(nèi)殼層電子擊脫，外層電子躍遷填充時(shí)，便將多余能量以 X 射線形式放出。特征 X 射線的質(zhì) ,完全由原子的結(jié)構(gòu)特性決定 ,而與管電壓無關(guān)。 (如鉬、鎢 ) 2/2/2023 10 ? γ射線與 X 射線都是高能光子流。它們不帶電，它的初速與光速一樣，為每秒三十萬公里。在空氣中的射程達(dá)幾百米。它們的貫穿能力比 α射線大 一萬 倍，比 β射線大 50100倍。它們的穿透能力與其本身的能量和被穿透物質(zhì)的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)有關(guān)。密度大的物質(zhì)具有較好的防護(hù)作用。它的直接電離本領(lǐng)比 α、 β射線小。因次，外照射時(shí)， γ射線與 X 射線具有較大的危險(xiǎn)性，應(yīng)加強(qiáng)防護(hù)。 2/2/2023 11 ? 中子 中子是原子核分裂時(shí)釋放出的不帶電粒子。根據(jù)中子的能量不同可分為超快中子（能量在 500萬電子伏特以上）、 快中子（能量在 100萬電子伏特以上）、 中速中子（能量在 100萬 —100電子伏特）、慢中子（能量在 100電子伏特以下）。 中子的質(zhì)量幾乎與質(zhì)子相等，但不帶電荷，因此它的穿透本領(lǐng)與 γ射線近似。但中子通常不穩(wěn)定，很快放出一個(gè)電子而變?yōu)橘|(zhì)子。質(zhì)子是重帶電粒子，其電離本領(lǐng)很強(qiáng)，故中子射入人體后，在體內(nèi)的損傷作用也是很強(qiáng)的。尤其是中子在輕物質(zhì)（如水）中很快減速，故對(duì)人體組織損害更大。 中子與 γ射線不同的是密度小的物質(zhì)比密度大的物質(zhì)更易使它慢化。也就是說密度小的輕型物質(zhì)對(duì)中子具有更好的防護(hù)效果。 2/2/2023 12 幾種主要的粒子貫穿能力比較 2/2/2023 13 放射性衰變的基本規(guī)律 ? 我們知道，放射性核素釋放射線的現(xiàn)象，不受外界環(huán)境溫度、壓力、化學(xué)變化和電磁場(chǎng)等因素的影響，按它自身的固有速率變化著。這是放射性核素的一種特性。 （ 1）半衰期 由于核衰變，放射性核素的原子數(shù)目隨時(shí)間逐漸減少，當(dāng)原子數(shù)目衰減到原來數(shù)目的一半所需時(shí)間，稱為核素的半衰期（通常用 Τ1/2表示）。核素的半衰期有長(zhǎng)有短，長(zhǎng)的可達(dá)幾億年，短的則不到萬分之億秒。 2/2/2023 14 （ 2）衰變規(guī)律 放射性核素是按照什么規(guī)律減少呢？下式描述放射性核素的原子數(shù)隨時(shí)間變化的規(guī)律（服從指數(shù)衰減） N=Noe–λt A=Aoe–λt I=Ioe–λt N —時(shí)間為 t時(shí)放射性核素未衰變的原子核數(shù) No—時(shí)間 t=0時(shí)放射性核素的原子核總數(shù) λ —衰變常數(shù)： 表示單位時(shí)間內(nèi)原子核發(fā)生衰變的幾率。 λ = T —半衰期。 T = e —自然對(duì)數(shù)的底。 e–λt可由有關(guān)書中查出 2/2/2023 15 （ 3）位移規(guī)律： （在元素周期表中位置變化） 88 Ra226 19 K40 α β+ α β γ γ 86Rn222 18Ar40 20Ca40 α射線 —左移 2位 β+ —左移 1位 β —右移 1位 γ—不位移 2/2/2023 16 射線與物質(zhì)的相互作用 ? 研究射線與物質(zhì)的相互作用，其目的是為了了解各種射線與物質(zhì)的相互作用的原理、特點(diǎn)，以便趨利避害，讓射線更好的為人類服務(wù)。尤其在射線防護(hù)、射線應(yīng)用和射線探測(cè)方面提供依據(jù)。 ? 射線與物質(zhì)的相互作用而引起物質(zhì)的電離。電離可分為帶電粒子的 直接電離作用 和不帶電粒子 次級(jí)電離作用。 2/2/2023 17 （ 1）帶電粒子與物質(zhì)的相互作用 當(dāng)一個(gè)帶電粒子在物質(zhì)中穿過時(shí)，就會(huì)與原子核或核外電子發(fā)生類似與兩個(gè)帶電物體間的同性電荷相斥或異性電荷相吸的電力作用。這種電力作用的結(jié)果，一方面使得入射帶電粒子損失能量，同時(shí)又使與之作用的電子的得到能量。作用的結(jié)果將產(chǎn)生以下三種效應(yīng) : ⅰ 電離： 電 離 自由電子 帶電粒子與核外軌道電子碰撞 , 核外軌道電子獲得足夠能量脫離 + 核束縛 ,成為自由電子。這樣就 產(chǎn)生一對(duì)自由電子和正離子組成 αβ 的離子對(duì)。 + 2/2/2023 18 ⅱ 激發(fā)與退激： 如果核外軌道電子獲得能量比較小 ,不足以克服核束縛，則它從低能級(jí)軌道躍遷到高能級(jí)軌道，這種原子處于能量較高狀態(tài)，稱為激發(fā)態(tài)。 處于激發(fā)態(tài)的原子不穩(wěn)定，它會(huì)自發(fā)地回到基態(tài)，這一 過程叫退激。退激時(shí)，多余能量以可見光標(biāo)識(shí) X射線釋放出來。 + 激發(fā)與退激 αβ 光子 2/2/2023 19 ⅲ 散射與吸收 帶電粒子通過物質(zhì)的原子核時(shí)，由于與原子核庫侖電場(chǎng)的相互作用而改變運(yùn)動(dòng)方向的現(xiàn)象，稱為散射。尤其是 β粒子質(zhì)量很小，更容易發(fā)生 散射。而且可能發(fā)生多次散射。 帶電粒子通過物質(zhì)時(shí)，由于電離、激發(fā)和散射作用，使其損失能量和改變方向，最后大部分被阻止下來，被物質(zhì)吸收。 2/2/2023 20 (2) 不帶電粒子與物質(zhì)的相互作用 X、 γ射線是不帶電的中性粒子，它與物質(zhì)的相互作用過程和帶電粒子的情況有很大的不同。 X、 γ射線不能直接引起原子電離或激發(fā)，它與物質(zhì)作用時(shí)，所產(chǎn)生的電離幾乎全是次級(jí)電離，即產(chǎn)生次級(jí)電子。次級(jí)電子又與