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基础篇 3

第一章 核辐射物理学基础 3

第一节 原子与辐射 8

一、原子物理学基础 8

二、原子核的稳定性 12

三、放射性及其单位 13

四、天然放射性系 27

五、常用天然放射性核素的特征 36

六、天然放射性核素的射线谱 38

七、感生放射性 46

八、电离辐射的主要来源 46

第二节 电离辐射与物质相互作用 47

一、带电粒子与物质的相互作用 48

二、非带电粒子与物质的相互作用 62

三、相互作用系数 66

四、核辐射的穿透能力 84

五、受照物质中的辐射能量分布 85

参考文献 89

第二章 放射生物学基础 90

第一节 辐射损伤 90

一、电离辐射损伤的化学基础 90

二、电离辐射损伤的分子生物学基础 94

第二节 辐射流行病学基础 100

一、概述 100

二、辐射流行病学的意义 101

三、辐射流行病学的评价指标 102

四、辐射流行病学调查结果的影响因素 104

五、辐射流行病学调查资料 107

六、分子流行病学基础 114

第三节 生物剂量学方法 116

一、概述 116

二、现行的生物剂量学指标和评价 117

三、染色体畸变分析估算生物剂量方法 118

四、微核分析 123

五、早熟凝聚染色体断片分析 125

六、稳定性染色体畸变（易位）分析 126

七、体细胞基因突变分析 128

第四节 辐射防护的生物学假设 133

一、随机性效应 134

二、确定性效应（有害的组织反应） 138

第五节 归因份额分析方法及其应用 139

一、概述 139

二、归因份额/病因概率 140

三、癌症归因份额的估计 141

四、不确定度 147

五、风险模型 148

六、归因份额计算结果的实际应用方法 151

参考文献 152

第三章 辐射防护基础 155

第一节 辐射防护体系 156

一、IAEA防护和安全系统 156

二、照射情况的类型 158

三、ICRP-60出版物和ICRP-103出版物 159

四、辐射防护正当性 160

五、辐射防护最优化 162

六、剂量限值 163

七、剂量约束和参考水平 165

第二节 常用外照射辐射防护方法 172

一、距离防护 172

二、时间防护 172

三、屏蔽防护 172

四、其他防护 173

第三节 放射源的分类 174

一、照射情景 177

二、危险放射源 179

三、对选定的D值的评述 215

四、放射源的分类 218

五、归一化因子和类别边界 219

第四节 辐射防护安全评价方法 225

一、安全检查表法 225

二、专家评议法 227

三、预先危险分析法 228

四、故障假设分析法 229

五、危险与可操作性研究 230

六、故障树分析法 232

七、事件树分析 235

八、六阶段安全评价法 237

第五节 突发事故概率估算 237

一、突发性事故成因分析 238

二、突发性事故概率估算 238

三、突发性事故的事故树分析 240

四、事故树实例分析 241

参考文献 244

第四章 辐射剂量学基础 246

第一节 辐射防护剂量学量 247

一、常用剂量学量 247

二、剂量学基本物理量 247

三、比释动能与吸收剂量的关系 255

四、瞬间剂量学量 259

第二节 放射性的量和单位 260

一、（放射性）活度 260

二、衰变常数 260

三、空气比释动能率常数 261

第三节 辐射防护评价量 262

一、用于辐射防护检测和评价的量 262

二、当量剂量 265

三、有效剂量 265

四、内照射防护评价量 270

第四节 辐射防护实用量 272

一、几个常用术语 274

二、周围剂量当量 275

三、定向剂量当量 276

四、个人剂量当量 276

五、实用量与空气比释动能的关系 277

六、中子注量到实用量的转换 279

七、比释动能、注量和实用量到有效剂量的转换 281

八、放射源活度与注量率之间的关系 284

第五节 其他常用量 284

一、器官剂量通常估算方法 284

二、利用典型位置处的空气比释动能率估算器官剂量 285

三、利用典型位置处的注量率估算器官剂量 298

四、全身剂量估算方法 323

五、β外照射器官剂量估算 323

参考文献 329

第五章 辐射测量方法 332

第一节 通用辐射测量方法 332

一、空气比释动能测量 332

二、β射线剂量测量 336

三、中子剂量测量 339

第二节 放射性活度测量方法 346

一、活度测量方法基础知识 346

二、4πβ-γ符合测量方法 347

三、4πX-γ符合测量方法 352

四、其他符合测量方法 353

五、小立体角法 355

六、液体闪烁计数器 356

七、正比计数器 364

八、4π电离室 369

第三节X射线诊断中的剂量测量方法 373

一、测量的主要剂量学量 374

二、测量仪器的选择 376

三、测量仪器的能量响应 378

四、X射线诊断剂量学专用剂量学量 379

第四节 放射治疗中的剂量测量方法 383

一、高能光子和电子束剂量测量方法 384

二、中能千伏X射线剂量测量方法 389

三、低能千伏X射线剂量测量方法 390

四、重离子剂量测量方法 391

第五节 源和环境辐射测量 392

一、环境放射性 393

二、环境辐射现场监测技术 395

三、空气个人采样监测 401

四、生活饮用水中总α、总β放射性检测 402

五、食品放射性浓度监测 404

六、建材放射性水平测量 406

第六节X和γ射线能谱测量 407

一、能谱测量的基本知识 407

二、γ能谱量测量的一般考虑 412

三、测量条件的选择 416

四、能量刻度 417

五、探测效率刻度 419

六、谱数据的处理 425

第七节 半导体带电粒子谱仪 430

一、确定半导体探测器的偏压 431

二、α谱仪的能量刻度和能量分辨率 432

三、用偏置放大器来扩宽能谱 432

参考文献 433

第六章 外照射剂量监测及估算方法 435

第一节 外照射个人监测 435

一、个人监测技术标准 435

二、外照射个人监测对象 436

三、个人监测的目标量 436

四、监测类型 436

五、监测中常见辐射场 437

六、任务相关和特殊监测 438

七、个人监测的基本要求 438

八、剂量评价方法 438

九、主要性能和质量控制 451

十、β、X和γ个人剂量计 457

十一、中子个人剂量计 463

第二节 辐射防护场所监测 465

一、场所监测 465

二、光子（γ和X）场所测量仪器 471

三、β射线和低能光子测量仪器 472

四、中子测量仪器 473

第三节 剂量重建理论模拟方法 475

一、引言 475

二、剂量估算的基本算法 476

三、剂量估算中的人体数学模型 483

第四节 剂量重建直接测量方法 486

一、事故外照射剂量重建直接测量方法 486

二、电子顺磁共振方法 490

第五节 辐射监测与剂量估算中的常见问题 503

一、辐射防护监测的结果解释及规范要求 503

二、诊断防护测量仪器的常见问题 506

三、测量仪表和方法的最低探测水平（MDL）问题 506

四、测量数据及仪器校准数据的合理使用 507

第六节 外照射剂量估算软件 511

一、光子剂量估算模块的理论基础 511

二、剂量估算软件的逻辑关系 514

三、外照射剂量估算软件系统主要用户界面 515

参考文献 523

第七章 内照射剂量监测及剂量估算方法 524

第一节 内照射剂量估算的生物和剂量学模型 524

一、内照射生物动力学模型 525

二、不同核素的生物动力学模型参数 534

第二节 职业内照射个人监测 543

一、职业内照射个人监测计划的设计 543

二、内照射个人剂量估算方法 545

三、常规内照射个人监测 549

四、特殊内照射个人监测 550

五、个人剂量评价方法 550

第三节 公众成员内照射剂量估算 563

一、用摄入量估算内照射剂量 563

二、摄入量估算 565

三、内照射慢性照射的剂量评价方法 576

第四节 水和尿样中总α和总β检测方法 581

一、概述 581

二、水和尿中放射性核素的筛查和指导水平 581

三、总α和总β检测方法 588

第五节 核医学患者内照射剂量估算方法 596

一、基本考虑 596

二、吸收分数及其计算方法 598

三、模体及S值 599

四、累积活度和停留时间计算 599

五、核医学的靶向治疗及微剂量学方法 600

六、不确定度分析 604

第六节 内照射剂量估算软件 605

一、简介 606

二、各模块的主要流程框图 607

三、内照射剂量估算计算机模块 611

参考文献 619

第八章 蒙特卡罗方法在剂量估算中的应用 622

第一节 蒙特卡罗方法 622

一、蒙特卡罗算法的基本思路 622

二、蒙特卡罗算法的收敛性和误差 623

三、随机数及随机抽样 624

第二节 蒙特卡罗方法解粒子输运问题举例 628

一、辐射屏蔽问题 628

二、直接模拟方法 628

三、实现粒子输运计算机计算的主要程序 632

第三节 蒙特卡罗方法在通量计算中的应用 633

一、通量的定义 633

二、通量的能谱与角分布 633

三、计算体通量的模拟方法 634

四、计算面通量的模拟方法 636

五、计算点通量的模拟方法 637

六、与通量有关的物理量的计算 639

第四节 蒙特卡罗方法在积分计算中的应用 639

一、蒙特卡罗方法求积分 639

二、重要抽样 640

三、分裂和俄国轮盘赌 640

四、半解析（数值）方法 642

五、系统抽样 642

六、分层抽样 643

第五节 蒙特卡罗方法应用程序 643

一、常用蒙特卡罗方法的应用程序 643

二、MCNP程序输入的描述 644

参考文献 653

附录A放射性核素的衰变资料 654

附录B内照射剂量估算中的主要参数 740

附录C常用物理常数、单位及其关系 900

应 用篇 909

第九章 辐射防护屏蔽设计 909

第一节 常用光子屏蔽设计方法 909

一、光子初始线束屏蔽计算 909

二、光子次级线束屏蔽计算 922

三、房顶的屏蔽考虑 927

四、迷宫的屏蔽考虑 927

五、门的屏蔽考虑 932

第二节 中子和俘获γ的屏蔽设计 932

一、对高能线性加速器中子的屏蔽 932

二、迷宫处的俘获γ和中子剂量 933

三、迷宫门的屏蔽设计 936

第三节 医用加速器屏蔽设计方法 937

一、屏蔽设计方法举例一 937

二、屏蔽计算方法举例二 951

第四节 其他治疗源及设施的屏蔽设计方法 963

一、外线束远距治疗屏蔽设计举例 963

二、近距治疗屏蔽设计举例 968

三、模拟定位机的屏蔽设计举例 973

四、浅层和中压治疗机的屏蔽设计举例 981

五、特殊操作屏蔽设计举例 984

第五节 屏蔽设计相关的国家标准 990

一、放射治疗机房的辐射屏蔽规范 990

二、其他标准中的几个典型的屏蔽设计举例 993

第六节 辐射屏蔽防护设计的计算机系统 996

一、屏蔽计算用户主界面 996

二、各向同性入射屏蔽计算用户界面 997

三、其他方向入射屏蔽计算用户界面 997

四、普通医用X射线屏蔽计算用户界面 997

五、加速器治疗室屏蔽计算用户界面 998

六、锎-252中子治疗室屏蔽计算用户界面 999

七、散射辐射屏蔽计算用户界面 999

参考文献 1001

第十章 放射诊断中的辐射防护 1003

第一节 介入操作中的辐射防护问题 1003

一、患者和职业人员剂量水平 1003

二、介入操作中的特殊剂量学问题 1005

第二节X射线诊断剂量学量 1007

一、X射线诊断中吸收剂量的不确定性 1007

二、X射线诊断剂量学常用量 1009

第三节X射线诊断设备质量控制检测 1014

一、普通X射线摄影设备的质量控制检测方法 1014

二、X射线透视设备质量控制检测方法 1021

三、X射线计算机断层摄影装置质量控制检测 1023

四、介入操作中的防护剂量测量 1028

第四节 患者剂量测量 1039

一、普通拍片剂量测量 1039

二、普通透视剂量测量 1047

三、乳房照相剂量测量 1053

四、乳房照相的转换系数和剂量计算 1056

五、CT剂量测量 1059

六、牙科剂量测量 1062

七、X射线诊断中需要测量的量和方法总结 1067

第五节 指导水平及其制定方法 1068

一、指导水平在医学诊断中的应用 1068

二、指导水平的制定 1069

参考文献 1073

第十一章 放射治疗中的辐射防护 1075

第一节 放射治疗新技术中的辐射防护 1075

一、立体定位治疗 1075

二、放射性粒子植入治疗 1075

三、重离子治疗 1076

第二节 放射治疗计划及质量控制 1094

一、概述 1094

二、型式检验 1094

三、放射治疗剂量测量仪表 1098

四、电离室剂量仪读数修正 1099

第三节 放射治疗剂量学主要参数 1100

一、辐射品质 1100

二、照射野均匀性 1101

三、照射野对称性 1101

四、照射野与灯光野重合性 1102

五、校准点吸收剂量 1102

六、60 Co γ射线的半影区宽度 1102

第四节 放射治疗设备的质量控制检测方法 1102

一、辐射品质检验方法 1102

二、照射野均整度检验方法 1104

三、照射野对称性检验方法 1105

四、照射野与灯光野重合性检验方法 1105

五、60 Co γ射线半影区宽度检验方法 1106

六、校准点吸收剂量检验方法 1106

七、后装治疗源的参考空气比释动能率或活度检测方法 1116

第五节 光子外线束治疗剂量学 1118

一、空气中小质量介质剂量 1118

二、剂量及剂量分布 1119

三、放射治疗参数 1121

四、放射治疗剂量 1125

五、离轴比和射束剖面图 1134

六、线束均整度 1135

七、线束对称性 1135

八、模体内等剂量分布 1135

九、单野照射患者的体内等剂量分布 1137

十、克拉克森分部求和技术 1140

十一、用电离室进行相关剂量测量 1142

十二、单一外线束剂量的传递 1143

十三、剂量计算举例 1144

十四、快门校正时间 1145

第六节 电子束治疗剂量学 1146

一、水中轴向剂量分布 1146

二、电子线束剂量学参数 1151

三、电子线束治疗的临床考虑 1154

四、不规则表面修正 1156

五、小圆材料 1157

六、非均匀修正 1157

七、电子线束组合 1158

八、电子弧形疗法 1159

第七节 近距治疗剂量学 1160

一、概述 1160

二、放射源特征 1161

三、临床应用和剂量学体系 1163

四、剂量描述和报告 1167

五、源周围的剂量分布 1167

六、剂量计算程序 1171

参考文献 1173

第十二章 核医学诊疗中的辐射防护 1175

第一节 核医学诊疗中的患者剂量估算 1175

一、核医学内照射剂量历史情况 1175

二、核医学内照射剂量计算基本公式 1175

三、核医学内照射剂量计算系统 1176

四、核医学计算模式的应用 1179

五、ICRP建议的核医学剂量估算系数 1186

第二节 核医学靶向治疗中的微剂量学 1303

一、细胞和亚细胞水平的活度不均匀分布 1303

二、细胞和亚细胞水平的剂量学方法 1303

三、核医学诊疗中的微剂量学 1304

第三节 核医学诊疗中的质量控制 1318

一、放射性药物及其质量控制 1318

二、设备质量控制 1321

第四节 核医学诊疗中的放射防护 1322

一、放射防护的基本要求 1322

二、核医学放射防护的要点 1322

参考文献 1330

第十三章 源和环境监测 1333

第一节 源监测的一般要求 1333

一、源监测项目的设计 1333

二、源监测技术的类型 1334

三、气溶胶和气体排放 1335

四、液体排放 1345

五、直接辐射 1347

六、系统可操作性 1348

七、系统的校准、操作控制和管理 1348

八、操作监测系统和测量程序的验证 1348

第二节 环境监测 1349

一、监测目标 1349

二、监测方案的设计 1350

三、空气放射性及其沉积物监测 1352

四、陆地环境监测 1354

五、水生环境监测 1356

六、环境监测中应测量的参数 1358

第三节 不同设施的源和环境监测 1359

一、源监测一般要求 1359

二、环境监测一般要求 1360

三、研究堆和核电站的源和环境监测方案 1361

四、铀的富集和核燃料生产厂的源和环境监测 1364

五、后处理设施 1367

六、存在天然放射性物质（NORM）的设施 1369

七、放射性药物设施和医院 1369

第四节氡、？及其子体监测 1370

第五节 源和环境监测方案的通用要求 1374

一、抽样 1374

二、实验室样品分析 1374

三、探测限和不确定度 1375

四、质量管理系统 1376

第六节 食品和饮用水中放射性物质检测方法 1378

一、样品的采集 1378

二、样品的运输和储存 1382

三、样品的处理 1382

四、分析方法 1384

第七节 测量分析过程的基本特征的描述 1416

一、引言 1416

二、基本概念和术语 1416

三、特征量应用中的问题 1419

四、实际应用举例 1422

参考文献 1431

第十四章 辐射水平分析 1433

第一节 职业照射水平 1433

一、引言 1433

二、职业照射监测、评价及其记录方法 1433

三、核燃料循环职业照射水平 1437

四、医用辐射职业照射水平 1448

五、其他职业照射 1461

六、人为活动引起的天然辐射职业照射 1465

七、职业照射汇总分析 1468

第二节 医疗照射水平 1473

一、引言 1473

二、医疗照射频度水平 1474

三、医疗照射剂量水平 1486

第三节 公众照射水平 1501

一、天然源的本底照射 1501

二、大气层核试验 1507

三、放射性流出物 1507

四、铀转化生产 1508

五、核电站 1510

六、切尔诺贝利事故致公众照射 1511

参考文献 1512

第十五章 核和放射事故医学应急 1514

第一节 威胁分类和应急状态的分级 1514

一、威胁分类 1515

二、应急状态的分级 1524

三、核事件分级 1525

第二节 事故应急地区和区域的划分 1528

第三节 事故应急防护行动及行动水平 1531

一、事故应急防护行动 1531

二、响应功能的时间目标 1532

三、与应急行动有关的机构和场地的设置 1533

第四节 事故污染地区的长期管理 1535

一、照射途径 1536

二、照射特点 1536

三、生活在污染地区居民的保护措施 1538

四、防护措施的实施 1542

五、防护监测和健康监护 1544

六、污染食品和其他商品的管理 1546

七、既往事件的管理经验 1555

第五节 事故应急监测 1563

一、源的应急监测 1563

二、烟云扩散期的监测 1564

三、烟云扩散后的监测 1565

四、长期监测 1567

五、个人监测 1568

六、事故监测中有意义的放射性核素 1568

第六节 我国的放射事故 1572

一、核设施事故照射 1572

二、核与辐射技术应用中职业人员和公众受照事故 1574

三、医疗照射中的事故照射 1581

四、其他 1581

五、结束语 1583

第七节 应急照射情况下的通用和实用准则系统 1584

一、通用和实用准则系统的基础及依据 1584

二、应急照射情况下的通用和实用准则系统 1585

三、通用准则 1586

四、预期剂量和接受剂量 1587

五、应急救援人员的指导值 1589

六、实用准则 1590

七、污染检测仪器的要求 1596

参考文献 1597

第十六章测量数据处理与统计分析 1600

第一节 测量数据处理 1600

一、有效数字及数字修约 1601

二、异常实验数据的判断及取舍方法 1605

三、实验数据的读取及有效位数确定 1608

第二节 不确定度及评定方法 1611

一、不确定度的引入 1611

二、不确定度的评定方法 1614

三、直接测量数据处理举例 1619

四、放射防护中的不确定度及其评价 1625

第三节 x2检验 1661

一、x2统计量与x2分布 1661

二、适合性检验 1662

三、独立性检验 1666

第四节 线性回归分析 1670

一、回归分析的基本思想 1670

二、一元线性回归的数学模型 1671

三、一元线性回归中未知参数的最小二乘法估计 1672

四、一元线性回归效果的显著性检验（F检验法） 1677

五、一元线性回归效果的显著性检验（相关系数检验法） 1681

六、一元线性回归的预测问题 1683

七、一元线性回归的控制问题 1689

第五节 放射性测量的统计误差 1692

一、计数率的误差计算 1693

二、多次测量结果的误差 1695

三、存在本底计数时计数率误差的计算 1696

参考文献 1696