科学 2

什么是辐射个人剂量仪,地震特辑

Posted by

这个大千世界是由声、光、电、热、力等各种基本现象组成的,它们都是物理世界中的研究对象。但从更深的物理视角来看,它们都是能量的表现形式。光能、电能、热能等各种形式的能量,都是用焦耳这个统一的单位来表示的。这些能量既不会凭空出现,也不会凭空消失,它们只能从一个物体转移到另一个物体上,或者从一种形式转化为另一种形式。一个
1 千克的物体从 1 米高的地方落下,释放的能量就是 9.8 焦耳;让一个 40W
灯泡发光一分钟,需要的电能就是 2400 焦耳;一个苹果所含能量约为 90
卡路里,换算成焦耳就是 300
多千焦耳。同样地,放射性元素放出的射线也是一种传递能量的方式,它的单位也是焦耳。

  什么是辐射剂量?什么是辐射个人剂量仪?

19
世纪末,科学界正在为物质放射性的发现欢欣鼓舞,却没有人注意到它可能带来的巨大危害。直到
1896 年,传奇发明家特斯拉(Nikola Tesla)故意把手指放在 X 光下,才发现 X
光竟能产生灼伤。放射性物质对基因的影响,则更是到了 1927 年才被发现。

  什么是辐射剂量、放射性活度、半衰期?什么是辐射个人剂量仪?

早期人们用“伦琴”(röntgen)这个单位来衡量放射性物质的照射量大小,这个单位通常简记作
R。这是为了纪念发现 X 射线的德国物理学家伦琴(Wilhelm
Röntgen)而设立的单位。1 伦琴就是在一个标准大气压下,在 0 摄氏度 1
立方厘米的空气中造成 1 静电单位的正负离子所需要的照射量。

  最常用的辐射剂量有3个:吸收剂量、当量剂量和有效剂量。

科学,不过,伦琴这个单位只能表示辐射量的大小,并不能反映生物组织吸收辐射的情况。为了更准确地量化人体遭受有害辐射的严重程度,人们提出了“吸收剂量”(absorbed
dose)的概念,即每千克人体组织吸收辐射的能量大小。

科学 1

但是,不同的辐射源对人体的伤害效果是不一样的。对于每一千克的人体组织来说,吸收
1 焦耳的 α 射线,其杀伤力远远高于吸收 1 焦耳的 X
光辐射。为此,科学家们又专门定义了一种叫做“当量剂量”(equivalent
dose)的物理量,让不同类辐射的杀伤力之间可以进行公平的比较。

  ①吸收剂量:是指单位质量的组织或器官吸收的辐射能量大小。吸收剂量的单位为戈瑞(Gy),1Gy相当于辐射授予每千克质量组织或器官的能量为1焦耳。早期使用的吸收剂量单位为拉德(rad为),1Gy=100rad。

和吸收剂量一样,当量剂量的单位也是焦耳每千克,区别在于当量剂量要在吸收剂量的基础上乘上辐射权重因数。不同性质的辐射,辐射权重因数是不一样的。X
射线、伽马射线的辐射权重因数都是 1;对人体破坏力极强的 α
射线,辐射权重因数则高达
20。核泄漏将会引发多种类型的辐射,没有一个确定的辐射权重因数,我们通常也就取
1 了。

  ②当量剂量:是组织或器官接受的平均吸收剂量乘以辐射权重因子后得到的乘积。X、γ和β射线的辐射权重因子为1,中子的辐射权重因子为5~20(取决于种子能量),α辐射权重因子为20。当量剂量的单位为希沃特(Sv)。早期使用的单位为雷姆(rem),1Sv=100rem。

为了区别吸收剂量和当量剂量两种单位相同但意义不同的物理量,科学界给这两种单位安上了不同的名字。为了纪念英国物理学家戈瑞(Louis
Harold Gray),我们把吸收剂量的单位记作“戈瑞”(gray),简称“戈”,用符号
Gy 来表示。每小时 1
戈瑞的辐射,就表示暴露在此辐射下每千克人体组织每小时吸收 1
焦耳的能量。为了纪念瑞典物理学家西弗(Rolf
Sievert),我们把当量剂量的单位记作“西弗”(sievert,也译作“希伏”、“希沃特”),用符号
Sv
来表示。两位物理学家都曾系统研究过辐射对生物的影响,对放射生物学都作出了杰出的贡献。

  ③有效剂量:当要评估辐射可能诱发的晚期损伤效应——癌症时,采用有效剂量这个量。有效剂量定义为各组织的当量剂量和各自的组织权重因子的乘积的总和。组织权重因子用于表示各组织器官对辐射的敏感程度。例如,骨髓和性腺对辐射敏感程度高,权重因子就大;皮肤对辐射不敏感,权重因子就小。有效剂量的单位也是希沃特(Sv)。

下面这些事实或许可以直观地告诉你,西弗到底是一个什么概念:吸收 1
西弗的辐射会让人感到恶心欲吐,2 到 5 西弗会引起脱发、出血,超过 6
西弗的剂量就很难存活了,超过 8 西弗后死亡率就达到 100%
了。可见,西弗是一个很大的单位,因此在实际使用时,我们通常用“毫西弗”这个单位,用
mSv 表示。两者的换算关系是,1 毫西弗等于 0.001
西弗。有时“毫西弗”也太大了,接受一次 X
光检查也才零点几个毫西弗。因此,我们偶尔也会用到“微西弗”这个单位,用 μSv
来表示。1 微西弗等于 0.001
毫西弗。正常人一年里接受的电视辐射大约就是几个微西弗。

  放射性活度的单位是贝可勒尔,简称贝可,符号为Bq。1贝可就是1秒钟发生1个衰变。早期使用的活度单位为居里(Ci),1Ci=37亿Bq。

戈瑞和西弗都是国际单位制的导出单位,属于国际标准单位。吸收剂量和当量剂量还有一些非国际标准的单位。吸收剂量有时也用“拉德”(rad)这一单位,1
拉德表示每千克人体组织吸收 0.01 焦耳的能量,也就是说 1 拉德等于 0.01
戈瑞。在数值上,1 伦琴大致就等于 1
拉德。在拉德的基础上乘以辐射权重因数,就能得到一个对应的当量剂量单位,通常被称作“人体伦琴当量”(Röntgen
equivalent man),英文里简称“雷姆”(rem)。自然地,1 雷姆也就等于 0.01
西弗了。

  放射性半衰期是放射性核素因放射性衰变而使其活度降低到原来的一半所经过的时间。一般来说,天然放射性核素的半衰期较长,而多数人工放射性核素的半衰期都较短。

 

科学 2

专业视角解读日本地震、核泄漏,请点击果壳
【地震特辑】

  雷腾核制造BH3084个人射线剂量仪是采用新型单片机技术制作而成的智能型仪器,主要用来监测X、γ射线照射人体后人体的吸收剂量。同时个人剂量仪声光报警频率与剂量率成正比,所以也可定性监测剂量率大小。

  雷腾核制造BH3084个人射线剂量仪主要技术指标符合国家标准和国际标准,广泛适用于辐照站、海关、工业无损探伤、核电站、核潜艇、同位素应用和医疗钴治疗等领域。

相关文章

Leave a Reply

电子邮件地址不会被公开。 必填项已用*标注