《放射物理與防護》教學(xué)課件：11第十一章放射線的屏蔽防護-

第十一章放射線的屏蔽防護首都醫(yī)科大學(xué)潞河教學(xué)醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像教研室王珍琦第十一章放射線的屏蔽防護首都醫(yī)科大學(xué)潞河教學(xué)醫(yī)院醫(yī)學(xué)1學(xué)習(xí)目的1、掌握外照射的防護方法；2、掌握屏蔽厚度的確定方法；3、了解常用屏蔽防護材料；4、了解屏蔽防護材料的屏蔽性能和散射性能。學(xué)習(xí)目的2根據(jù)源于體外或體內(nèi)對人體產(chǎn)生的照射，電離輻射可分為：外照射內(nèi)照射根據(jù)源于體外或體內(nèi)對人體產(chǎn)生的照射，電離輻射可分為：外照射3外照射

時間防護防護的基本方法距離防護

屏蔽防護—是一種重要防護措施

屏蔽防護直接關(guān)系到工作人員和公眾的受照劑量和安全。因此，在屏蔽防護中必須掌握和了解常用屏蔽材料的種類、性能以及屏蔽厚度的確定方法。外照射4內(nèi)照射最根本的防護方法是盡量減少放射性物質(zhì)進入人體的機會。包括：制定合理的放射衛(wèi)生管理制度；保持良好的通風(fēng)；密閉存放放射源；安全防護操作；合理的個人防護；等內(nèi)照射最根本的防護方法是盡量減少放射性物質(zhì)進入人體的機會5第一節(jié)外照射防護的基本方法一、時間防護時間防護是指在不影響工作質(zhì)量的前提下，盡量縮短人員受照射的時間。因為受照劑量與時間成正比，縮短受照時間，即可達到降低劑量的目的。第一節(jié)外照射防護的基本方法一、時間防護6做到時間防護的要求一切人員都應(yīng)減少在輻射場內(nèi)停留的時間；工作人員在操作前應(yīng)做好充分準備，操作中技術(shù)熟練、準確、迅速以盡量縮短檢查時間；普通X線透視，醫(yī)生在暗室中使用眼睛的暗視力系統(tǒng)觀察，視覺靈敏度低，影像亮度低，這就要求醫(yī)生應(yīng)充分做好眼睛的暗適應(yīng)，以縮短觀察時間。有條件的單位應(yīng)盡量采用帶影像增強的電視系統(tǒng)檢查；X線攝影應(yīng)優(yōu)選投照條件不出或少出廢片，以減少重復(fù)照射在特殊情況下，工作人員不得不在大劑量照射下工作，也應(yīng)嚴格限制操作時間。做到時間防護的要求一切人員都應(yīng)減少在輻射場內(nèi)停留的時間；7二、距離防護距離防護是指在不影響工作質(zhì)量的前提下，盡量延長人員到X線管和散射體的距離。對于點狀源，若不考慮空氣對射線的吸收，X線按平方反比法則衰減，可見距離防護是十分有效的。二、距離防護距離防護是指在不影響工作質(zhì)量的前提下，盡量延長人8三、屏蔽防護欲減少人員的受照劑量，單靠時間防護和距離防護是不夠的，往往還需要采用屏蔽防護。屏蔽防護是指在放射源和人員之間，放置能有效吸收放射線的屏蔽材料，從而衰減或消除射線對人體的危害。三、屏蔽防護欲減少人員的受照劑量，單靠時間防護和距離防護是不9在屏蔽防護中主要研究的問題是：屏蔽材料的選擇屏蔽厚度的確定在屏蔽防護中主要研究的問題是：10第二節(jié)屏蔽材料一、對屏蔽材料的要求一般來說，任何物質(zhì)或多或少都能使穿過的射線受到衰減，但并不都適合作屏蔽防護材料。在選擇屏蔽防護材料是，必須從材料的防護性能、結(jié)構(gòu)性能、穩(wěn)定性能和經(jīng)濟成本等方面綜合考慮。第二節(jié)屏蔽材料一、對屏蔽材料的要求11（一）防護性能防護性能主要是指材料對輻射的衰減能力，也就是說，為達到某一預(yù)定的屏蔽效果所需材料的厚度和重量。（一）防護性能防護性能主要是指材料對輻射的衰減能力，也就是說12在屏蔽效果相當(dāng)?shù)那闆r下，成本差別不大，厚度最薄，重量最輕的材料最理想。此外，還應(yīng)考慮所選材料的衰減入射線的過程中不產(chǎn)生貫穿型的次級輻射，或即時產(chǎn)生，也未嘗容易吸收。對于γ射線和中子并存的混合輻射場，所選的屏蔽材料應(yīng)既屏蔽γ射線也屏蔽中子。在屏蔽效果相當(dāng)?shù)那闆r下，成本差別不大，厚度最薄，重量最輕的材13（二）結(jié)構(gòu)性能屏蔽材料除應(yīng)具有很好的屏蔽性能，還應(yīng)成為建筑結(jié)構(gòu)的部分。因此，屏蔽材料應(yīng)具有一定的結(jié)構(gòu)性能；包括：物理形態(tài)力學(xué)特性機械強度等（二）結(jié)構(gòu)性能屏蔽材料除應(yīng)具有很好的屏蔽性能，還應(yīng)成為14（三）穩(wěn)定性能為保持屏蔽效果的持久性，要求屏蔽材料穩(wěn)定性能好，也就是材料具有抗輻射的能力，而且當(dāng)材料處于水、汽、酸、堿、高溫環(huán)境時，能耐高溫、抗腐蝕。（三）穩(wěn)定性能為保持屏蔽效果的持久性，要求屏蔽材料穩(wěn)定15（四）經(jīng)濟成本所選用的屏蔽材料還應(yīng)成本低、來源廣泛、易加工，且安裝、維修方便。（四）經(jīng)濟成本所選用的屏蔽材料還應(yīng)成本低、來源廣泛、易16二、常用屏蔽防護材料（一）對β射線的屏蔽材料

防護β射線的材料可選用鋁、有機玻璃、混凝土等低原子序數(shù)的物質(zhì)，它們能將韌致輻射減小到最低限度。二、常用屏蔽防護材料（一）對β射線的屏蔽材料17（二）對X、γ射線的屏蔽材料屏蔽X、γ射線的材料：一類是高原子序數(shù)的金屬，一類是低原子序數(shù)的建筑材料。（二）對X、γ射線的屏蔽材料屏蔽X、γ射線的材料：181.鉛原子序數(shù)82，密度11350kg?m-3。優(yōu)點：具有耐腐蝕、在射線照射下不易損壞和強衰減X線的特性，是一種良好的屏蔽防護材料。缺點：鉛價格貴，結(jié)構(gòu)性能差，機械強度差，不耐高溫，具有化學(xué)毒性，對低能X線散射量較大。選用時需根據(jù)情況具體分析。例如，可用作X線管管套內(nèi)襯防護層、防護椅、遮線器、鉛屏風(fēng)和放射源容器等。1.鉛原子序數(shù)82，密度11350kg?m-3。19在X線防護的特殊需要中，還常采用含鉛制品：鉛橡皮：可制成鉛橡膠手套、鉛橡膠圍裙、鉛橡膠活動掛簾和各種鉛橡膠個人防護用品等；鉛玻璃：保持了玻璃的透明特性，可做X線機透視熒光屏上的防護用鉛玻璃，以及鉛玻璃眼睛和各種屏蔽設(shè)施中的觀察窗。在X線防護的特殊需要中，還常采用含鉛制品：鉛橡皮：可制成鉛20《放射物理與防護》教學(xué)課件：11第十一章放射線的屏蔽防護-21《放射物理與防護》教學(xué)課件：11第十一章放射線的屏蔽防護-22《放射物理與防護》教學(xué)課件：11第十一章放射線的屏蔽防護-232.鐵原子序數(shù)26，密度7800kg?m-3。優(yōu)點：鐵的機械性能好，價廉，易于獲得，有較好的防護性能，因此是防護性能與結(jié)構(gòu)性能兼優(yōu)的屏蔽材料；通常多用于固定式或移動式防護屏蔽。對100kv以下的X線，大約6mm厚的鐵板就相當(dāng)于1mm厚鉛板的防護效果。因此，可在很多地方用鐵代鉛。2.鐵原子序數(shù)26，密度7800kg?m-3。243.磚優(yōu)點：價廉、通用、來源容易。在醫(yī)用診斷X線能量范圍內(nèi)，一磚厚（24cm）的實心磚墻約有2mm的鉛當(dāng)量。對低kv產(chǎn)生的X線，磚的散射量較低，故是屏蔽防護的好材料，但在施工中應(yīng)使磚縫內(nèi)的砂漿飽滿，不留空隙。3.磚優(yōu)點：價廉、通用、來源容易。254.混凝土由水泥、粗骨料（石子）、砂子和水混合做成，密度約為2300kg?m-3，含有多種元素?；炷恋某杀镜土?，有良好的結(jié)構(gòu)性能，多用作固定防護屏障。為特殊需要，可以通過加進重骨料（如重晶石、鐵礦石、鑄鐵塊等），以制成密度較大的重混凝土。（重混凝土的成本較高，澆注時必須保證重骨料在整個防護屏障內(nèi)的均勻分布。）4.混凝土由水泥、粗骨料（石子）、砂子和水混合做成，密度約為265.水有效原子序數(shù)7.4，密度為1000kg?m-3。缺點：水的結(jié)構(gòu)性能和防護性能較差；優(yōu)點成本低、透明、可流動，常以水池的形式貯存放射源。在強輻射的情況下，水會分解生成有害的氣體，所以用于輻射屏蔽的水，以無離子水為好。5.水有效原子序數(shù)7.4，密度為1000kg?m-3。27（三）各種屏蔽材料厚度的折算若在現(xiàn)有建筑內(nèi)安裝X線機或其他放射源，在屏蔽計算時應(yīng)考慮建筑物中原有的磚、灰漿、石料等建筑材料對屏蔽的貢獻。由于這些材料都是由低原子序數(shù)物質(zhì)構(gòu)成的，因此，可用經(jīng)驗公式將它們的實際厚度（d材料）折合成等效的混凝土厚度（d混凝土）。d混凝土=d材料（ρ材料/ρ混凝土）式中，ρ材料、ρ混凝土分別為某建筑材料和混凝土的密度。

（三）各種屏蔽材料厚度的折算若在現(xiàn)有建筑內(nèi)安裝X線機或其他放28X、γ射線常用屏蔽材料的密度X、γ射線常用屏蔽材料的密度29（四）鉛當(dāng)量為了便于比較各種防護材料的屏蔽性能，通常用鉛當(dāng)量作為比較標準。把達到與一定厚度的某屏蔽材料相同屏蔽效果的鉛層厚度，稱為該一定厚度屏蔽材料的鉛當(dāng)量，單位：毫米鉛（mmPb）。（四）鉛當(dāng)量為了便于比較各種防護材料的屏蔽性能，通常用鉛當(dāng)量30屏蔽材料的鉛當(dāng)量不是固定不變的，它不僅隨射線的能量、材料的厚度而變化，還與照射野的大小有關(guān)。因此，凡談到防護材料的鉛當(dāng)量，必須說明是什么材料，厚度是多少，在多大射線能量下的鉛當(dāng)量。說明材料的屏蔽性能還可以用比鉛當(dāng)量的概念。

比鉛當(dāng)量是指單位厚度（mm）防護材料的鉛當(dāng)量。屏蔽材料的鉛當(dāng)量不是固定不變的，它不僅隨射線的能量、材料的厚31幾種X線防護材料的比鉛當(dāng)量推薦值注：*X線線質(zhì)80~120kv；2.5mmAL，所列比鉛當(dāng)量數(shù)值為該種防護材料常用型號數(shù)值幾種X線防護材料的比鉛當(dāng)量推薦值注：*X線線質(zhì)80~120k32第三節(jié)射線屏蔽厚度的確定方法為防御放射線的危害，需要各種屏蔽防護，不論是機房的建筑等固有防護設(shè)施，還是工作人員、受檢者或患者的個人防護用品，均需按一定要求對所有屏蔽材料的防護厚度進行計算。另外，劑量監(jiān)督部門在進行防護檢測中，以及使用單位在考慮防護設(shè)備是否滿足防護要求時，也需要進行必要的計算，以判斷屏蔽厚度是否能達到將照射量控制在允許范圍的目的。第三節(jié)射線屏蔽厚度的確定方法為防御放射線的危害，需要各種屏33一、確定屏蔽厚度的依據(jù)從放射線的衰減理論講，經(jīng)屏蔽后的放射線劑量永遠不會變成零。因此，放射線的屏蔽設(shè)計，并不在于確定一個完全吸收放射線的物質(zhì)層厚度，而使設(shè)法找到穿過屏蔽層的放射線劑量降低若干倍，并滿足劑量限值的屏蔽層厚度。做到既安全可靠，又經(jīng)濟合理。一、確定屏蔽厚度的依據(jù)從放射線的衰減理論講，經(jīng)屏蔽后34（一）當(dāng)量劑量限值和最優(yōu)化醫(yī)用射線的屏蔽計算，首先應(yīng)根據(jù)劑量控制原則進行，工作人員和公眾的受照射劑量均不得超過規(guī)定的當(dāng)量劑量限值，并按最優(yōu)化原則處理，即在考慮了經(jīng)濟和社會因素后，使輻射照射保持在可以合理做到的最低水平。（一）當(dāng)量劑量限值和最優(yōu)化醫(yī)用射線的屏蔽計算，35（二）屏蔽用途和距離被屏蔽的射線分為：有用射線散射線漏射線

應(yīng)根據(jù)屏蔽用途、放射線源的類型、放射線源的能量、放射線源的活度以及與放射源距離的遠近，設(shè)計防護放射線的各種防護設(shè)施和防護用品的防護厚度。防御有用射線的屏障為初級防護屏防御散、漏射線的屏蔽為次級防護屏（二）屏蔽用途和距離被屏蔽的射線分為：防御有用射線的屏障為36（三）屏蔽材料的防護性能由于屏蔽材料的種類、密度的不同，它們的防護性能也不同，因此，對于同一屏蔽設(shè)施所需的屏蔽厚度也各不一樣。（三）屏蔽材料的防護性能由于屏蔽材料的種類、密度的不37（四）工作負荷（W）

工作負荷（工作量）W，指周工作負荷，在數(shù)值上等于每周（w-1）X線機的曝光時間t（分鐘）與管電流I（毫安）的乘積，即W=It。單位：mA?min?w-1

W一般取數(shù)月或1年工作量的平均值。它表征X線機使用的頻繁程度，同時也是輸出量多少的一種標志。若是γ射線源，是指1m處線束（有用線束和漏射線）1周的空氣吸收劑量，單位：Gy?m?w-1（也可用Sv代替Gy）。（四）工作負荷（W）工作負荷（工作量）W，指周工作負荷38（五）居留因子（T）在控制區(qū)外，只要有人居住、逗留，對輻射源均應(yīng)設(shè)置足夠的防護屏障，以使非工作人員受到的照射，控制在相應(yīng)的限值以下。而人們在控制區(qū)外逗留的時間只是輻射源總的開啟時間的一個份額，這個份額稱為居留因子（五）居留因子（T）在控制區(qū)外，只要有人居住、逗留，39居留因子T取值對于非職業(yè)人員來說：在工作區(qū)（如辦公室、實驗室、病房、值班室）、生活區(qū)以及附近建筑有人居住的地方，屬全部居留區(qū)域，T取1；在走廊、休息室、電梯等處屬部分居留區(qū)域，T取1/4；在候診室、衛(wèi)生間、樓梯等處屬偶然居留區(qū)域，T取1/16；職業(yè)性照射人員所在區(qū)域的T值一般認為等于1。居留因子T取值對于非職業(yè)人員來說：40（六）利用因子（U）人員受到的照射還與輻射束的朝向有關(guān)。在屏蔽設(shè)計中，把源開啟時間內(nèi)，輻射束對準所關(guān)心的那個方向所占時間的分數(shù)，稱為這一方向?qū)椛涫睦靡蜃?。（六）利用因子（U）人員受到的照射還與輻射束的朝向有關(guān)。41利用因子只是在源的朝向有變化時，對工作負荷進行修正的一個因子，朝向不能改變的輻射源和非直接從源發(fā)出非輻射則無須考慮此項修正。一般按屏蔽點被有用射線照射的情況，可取地板為1，墻壁為1/4，天花板為1/16。利用因子只是在源的朝向有變化時，對工作負荷進行修正的一個因子42二、屏蔽厚度的計算

屏蔽防護的目的在于通過設(shè)置合適厚度的屏蔽體，使我們所關(guān)心的某一空間位置上，由輻射源造成的當(dāng)量劑量不超過相應(yīng)的劑量控制限值。二、屏蔽厚度的計算屏蔽防護的目的在于通過設(shè)置合適厚度43（一）X線屏蔽厚度計算1.透射量計算法：

對X線的初級防護屏蔽厚度可用公式計算

公式11-2（一）X線屏蔽厚度計算1.透射量計算法：公式11-244式中，B為有用射線的最大允許透射量，單位mSv?m2?mA?min-1P為周劑量限值，對工作人員：P=1mSv?w-1，對公眾P=0.1mSv?w-1；d為參考點到焦點的距離，單位:m;WUT為有效工作負荷，其中W為周工作負荷，單位：mA?min?w-1；U為利用因子T為居留因子式中，B為有用射線的最大允許透射量，單位mSv?m2?mA45用公式求出透視量后，可從（書上）圖11-1或圖11-2中查得用混凝土或鉛作屏蔽材料時所需要的屏蔽厚度。用公式求出透視量后，可從（書上）圖11-1或圖11-246《放射物理與防護》教學(xué)課件：11第十一章放射線的屏蔽防護-47例題1一臺工作電壓為200kv的X線機，管電流30mA，每周工作5天，每天工作4小時，參考點與源的距離為3m，試計算初級防護屏混凝土屏障墻厚度是多少？若用鉛，厚度又是多少？（設(shè)T=1，U=1/4）例題1一臺工作電壓為200kv的X線機，管電流48解：W=It=30×4×5×60mA?min?w-1=36000mA?min?w-1WUT=36000×1/4×1mA?min?w-1=9000mA?min?w-1若取3/10周劑量限值作為屏蔽計算時的控制水平，則P=0.3mSv?w-1由公式有：

由圖11-1（a）查得混凝土的厚度為36cm；由圖11-2（a）查得鉛的厚度為0.52cm。

解：49若考慮2倍安全系數(shù)，可分別加上一個半價層厚度。從表（11-3）中查得200Kv是混凝土和鉛的半價層厚度分別為2.6cm和0.042cm，則實際所需混凝土厚度為36cm+2.6cm=38.6cm；鉛的厚度為0.52cm+0.042cm=0.562cm。若考慮2倍安全系數(shù)，可分別加上一個半價層厚度。從表（11-350不同管電壓下鉛和混凝土的半價層（cm）表11-3不同管電壓下鉛和混凝土的半價層（cm）表11-3512.查表法：

初、次級防護屏厚度的確定也可用查表法得到。表11-4和表11-5（書上）是在符合周劑量限制的前提下，通過理論計算和實際測量得到的鉛和混凝土的初、次級防護厚度。2.查表法：初、次級防護屏厚度的確定也可用查表法得到52鈷-60寬束γ線穿過密度為11.35g?cm-3的鉛時的透射曲線：圖11-3鈷-60寬束γ線穿過密度為11.35g?cm-3的鉛時的透射53鈷-60寬束γ線穿過密度為2.35g?cm-3的混凝土?xí)r的透射曲線圖11-4鈷-60寬束γ線穿過密度為2.35g?cm-3的混凝土?xí)r的透54例2有一臺200mAX線機，最高管電壓為150kv，平均周工作量是1000mA?min?w-1，焦點離防護墻的距離為2m，求初級和次級防護墻的厚度各是多少？解：從表11-4和11-5（書上）中分別查得初級、次級混凝土防護墻的厚度各是21.1cm和4.9cm例2有一臺200mAX線機，最高管電壓為150k55（二）γ射線遠距離治療室的屏蔽計算1.初級防護層屏蔽計算計算有用線束的透射量，同樣可以用公式B=Pd2/WUT計算，式中：B為γ射線的透射量，相應(yīng)于B的屏蔽厚度可由圖11-3和11-4中的透射曲線讀出；W為有用線束的工作負荷，單位是Gy?m2?w-1；其余物理量的意義同透射量計算法公式。（二）γ射線遠距離治療室的屏蔽計算1.初級防護層屏蔽計算56從患者體模上以不同角度散射的鈷-60寬束γ線穿過密度為11.35g?cm-3的混凝土?xí)r的透射曲線：圖11-5從患者體模上以不同角度散射的鈷-60寬束γ線穿過密度為11.57從患者體模上以不同角度散射的鈷-60寬束γ線穿過密度為2.35g?cm-3的混凝土?xí)r的透射曲線：圖11-6從患者體模上以不同角度散射的鈷-60寬束γ線穿過密度為2.358例3某60Co治療機，每周有效工作負荷為600Sv?m2?w-1，治療機操縱臺距60Co源3m，計算用混凝土和鉛做初級防護屏?xí)r的防護厚度是多少？解：取P=1mSv?w-1

查圖11-3得出鉛的厚度為20cm；查圖11-4得出混凝土的厚度為108cm

例3某60Co治療機，每周有效工作負荷為600Sv592.次級防護層屏蔽計算（1）散射線的屏蔽計算：散射線的透射量：

用公式計算散射線的透射量，從圖11-5和圖11-6的透射曲線中讀出屏蔽厚度。公式11-32.次級防護層屏蔽計算（1）散射線的屏蔽計算：公式11-360式中：Bs為散射線的透射量；ds是從散射體到考察電的距離，單位：m；S為入射輻射被散射到1m處的百分吸收劑量率，其值可從表11-6中查出；W為有用線束的工作負荷，單位：Gy?m2?w-1。若γ源到散射體之間的距離不是1m，應(yīng)該按平方反比法則加以修正；P,T含義同（公式11-2）。式中：Bs為散射線的透射量；6160Coγ射線被400cm2的等效體模散射至1m處的吸收劑量率的百分數(shù)表11-6注：*：橢圓形體模，長軸36cm，短軸20cm，照射野面積和散射角參考體模中心，線束沿長軸方向；**：照射于球形體模，等效體模質(zhì)量為0.9~30kg60Coγ射線被400cm2的等效體模散射至1m處的吸收劑量62（2）漏射線的屏蔽計算：γ射線漏射線的屏蔽計算，可用下列公式計算漏射線的NTVT值，應(yīng)該值乘以表11-7給出的數(shù)值即為該漏射輻射的屏蔽厚度。式中：WL為距源1m處漏射γ輻射在空氣中每周的比釋動能率；T、d、P的含義同公式（11-2）（2）漏射線的屏蔽計算：γ射線漏射線的屏蔽計算，可用下列公式6360Co寬束γ射線的近似半價層和十分之一價層表11-760Co寬束γ射線的近似半價層和十分之一價層表11-764小結(jié)外照射防護有三種基本方法：

時間防護：要求在給受檢者實施射線檢查時，應(yīng)在各個環(huán)節(jié)盡量縮短照射時間。

距離防護：由于射線對于距離按平方反比法則進行衰減，因此一切人員遠離射線是一種有效防護。

屏蔽防護：物質(zhì)可以吸收射線，可以根據(jù)需要采用不同的屏蔽材料進行防護。小結(jié)外照射防護有三種基本方法：65小結(jié)對于屏蔽射線的材料的選擇應(yīng)從材料的防護性能、結(jié)構(gòu)性能、穩(wěn)定性能和經(jīng)濟成本等方面進行綜合考慮。在確定屏蔽厚度時，應(yīng)考慮多種因素，可通過公式進行計算，也可通過查表確定。小結(jié)對于屏蔽射線的材料的選擇應(yīng)從材料的防護性能、結(jié)構(gòu)性能、66思考題1、防護外照射的方法有哪些？時間防護：要求在給受檢者實施射線檢查時，應(yīng)在各個環(huán)節(jié)盡量縮短照射時間。距離防護：由于射線對于距離按平方反比法則進行衰減，因此一切人員遠離射線是一種有效防護。屏蔽防護：物質(zhì)可以吸收射線，可以根據(jù)需要采用不同的屏蔽材料進行防護。思考題1、防護外照射的方法有哪些？時間防護：要求在給受67思考題2、選擇屏蔽防護材料應(yīng)從幾個方面考慮？對于屏蔽射線的材料的選擇應(yīng)從材料的防護性能、結(jié)構(gòu)性能、穩(wěn)定性能和經(jīng)濟成本等方面進行綜合考慮。思考題2、選擇屏蔽防護材料應(yīng)從幾個方面考慮？對于屏蔽射線68思考題3、衡量屏蔽防護材料的防護性能好與不好的標準是什么？為了便于比較各種防護材料的屏蔽性能，通常用鉛當(dāng)量作為比較標準。把達到與一定厚度的某屏蔽材料相同屏蔽效果的鉛層厚度，稱為該一定厚度屏蔽材料的鉛當(dāng)量，單位：毫米鉛（mmPb）。思考題3、衡量屏蔽防護材料的防護性能好與不好的標準是什么69思考題4、常用屏蔽X線或γ射線的材料有哪些？常用屏蔽X線或γ射線的材料有兩類：一類是高原子序數(shù)的金屬；一類是低原子序數(shù)的建筑材料。如：鉛、鐵、磚、混凝土、水。思考題4、常用屏蔽X線或γ射線的材料有哪些？常用屏蔽X線70謝謝謝謝71第十一章放射線的屏蔽防護首都醫(yī)科大學(xué)潞河教學(xué)醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像教研室王珍琦第十一章放射線的屏蔽防護首都醫(yī)科大學(xué)潞河教學(xué)醫(yī)院醫(yī)學(xué)72學(xué)習(xí)目的1、掌握外照射的防護方法；2、掌握屏蔽厚度的確定方法；3、了解常用屏蔽防護材料；4、了解屏蔽防護材料的屏蔽性能和散射性能。學(xué)習(xí)目的73根據(jù)源于體外或體內(nèi)對人體產(chǎn)生的照射，電離輻射可分為：外照射內(nèi)照射根據(jù)源于體外或體內(nèi)對人體產(chǎn)生的照射，電離輻射可分為：外照射74外照射

時間防護防護的基本方法距離防護

屏蔽防護—是一種重要防護措施

屏蔽防護直接關(guān)系到工作人員和公眾的受照劑量和安全。因此，在屏蔽防護中必須掌握和了解常用屏蔽材料的種類、性能以及屏蔽厚度的確定方法。外照射75內(nèi)照射最根本的防護方法是盡量減少放射性物質(zhì)進入人體的機會。包括：制定合理的放射衛(wèi)生管理制度；保持良好的通風(fēng)；密閉存放放射源；安全防護操作；合理的個人防護；等內(nèi)照射最根本的防護方法是盡量減少放射性物質(zhì)進入人體的機會76第一節(jié)外照射防護的基本方法一、時間防護時間防護是指在不影響工作質(zhì)量的前提下，盡量縮短人員受照射的時間。因為受照劑量與時間成正比，縮短受照時間，即可達到降低劑量的目的。第一節(jié)外照射防護的基本方法一、時間防護77做到時間防護的要求一切人員都應(yīng)減少在輻射場內(nèi)停留的時間；工作人員在操作前應(yīng)做好充分準備，操作中技術(shù)熟練、準確、迅速以盡量縮短檢查時間；普通X線透視，醫(yī)生在暗室中使用眼睛的暗視力系統(tǒng)觀察，視覺靈敏度低，影像亮度低，這就要求醫(yī)生應(yīng)充分做好眼睛的暗適應(yīng)，以縮短觀察時間。有條件的單位應(yīng)盡量采用帶影像增強的電視系統(tǒng)檢查；X線攝影應(yīng)優(yōu)選投照條件不出或少出廢片，以減少重復(fù)照射在特殊情況下，工作人員不得不在大劑量照射下工作，也應(yīng)嚴格限制操作時間。做到時間防護的要求一切人員都應(yīng)減少在輻射場內(nèi)停留的時間；78二、距離防護距離防護是指在不影響工作質(zhì)量的前提下，盡量延長人員到X線管和散射體的距離。對于點狀源，若不考慮空氣對射線的吸收，X線按平方反比法則衰減，可見距離防護是十分有效的。二、距離防護距離防護是指在不影響工作質(zhì)量的前提下，盡量延長人79三、屏蔽防護欲減少人員的受照劑量，單靠時間防護和距離防護是不夠的，往往還需要采用屏蔽防護。屏蔽防護是指在放射源和人員之間，放置能有效吸收放射線的屏蔽材料，從而衰減或消除射線對人體的危害。三、屏蔽防護欲減少人員的受照劑量，單靠時間防護和距離防護是不80在屏蔽防護中主要研究的問題是：屏蔽材料的選擇屏蔽厚度的確定在屏蔽防護中主要研究的問題是：81第二節(jié)屏蔽材料一、對屏蔽材料的要求一般來說，任何物質(zhì)或多或少都能使穿過的射線受到衰減，但并不都適合作屏蔽防護材料。在選擇屏蔽防護材料是，必須從材料的防護性能、結(jié)構(gòu)性能、穩(wěn)定性能和經(jīng)濟成本等方面綜合考慮。第二節(jié)屏蔽材料一、對屏蔽材料的要求82（一）防護性能防護性能主要是指材料對輻射的衰減能力，也就是說，為達到某一預(yù)定的屏蔽效果所需材料的厚度和重量。（一）防護性能防護性能主要是指材料對輻射的衰減能力，也就是說83在屏蔽效果相當(dāng)?shù)那闆r下，成本差別不大，厚度最薄，重量最輕的材料最理想。此外，還應(yīng)考慮所選材料的衰減入射線的過程中不產(chǎn)生貫穿型的次級輻射，或即時產(chǎn)生，也未嘗容易吸收。對于γ射線和中子并存的混合輻射場，所選的屏蔽材料應(yīng)既屏蔽γ射線也屏蔽中子。在屏蔽效果相當(dāng)?shù)那闆r下，成本差別不大，厚度最薄，重量最輕的材84（二）結(jié)構(gòu)性能屏蔽材料除應(yīng)具有很好的屏蔽性能，還應(yīng)成為建筑結(jié)構(gòu)的部分。因此，屏蔽材料應(yīng)具有一定的結(jié)構(gòu)性能；包括：物理形態(tài)力學(xué)特性機械強度等（二）結(jié)構(gòu)性能屏蔽材料除應(yīng)具有很好的屏蔽性能，還應(yīng)成為85（三）穩(wěn)定性能為保持屏蔽效果的持久性，要求屏蔽材料穩(wěn)定性能好，也就是材料具有抗輻射的能力，而且當(dāng)材料處于水、汽、酸、堿、高溫環(huán)境時，能耐高溫、抗腐蝕。（三）穩(wěn)定性能為保持屏蔽效果的持久性，要求屏蔽材料穩(wěn)定86（四）經(jīng)濟成本所選用的屏蔽材料還應(yīng)成本低、來源廣泛、易加工，且安裝、維修方便。（四）經(jīng)濟成本所選用的屏蔽材料還應(yīng)成本低、來源廣泛、易87二、常用屏蔽防護材料（一）對β射線的屏蔽材料

防護β射線的材料可選用鋁、有機玻璃、混凝土等低原子序數(shù)的物質(zhì)，它們能將韌致輻射減小到最低限度。二、常用屏蔽防護材料（一）對β射線的屏蔽材料88（二）對X、γ射線的屏蔽材料屏蔽X、γ射線的材料：一類是高原子序數(shù)的金屬，一類是低原子序數(shù)的建筑材料。（二）對X、γ射線的屏蔽材料屏蔽X、γ射線的材料：891.鉛原子序數(shù)82，密度11350kg?m-3。優(yōu)點：具有耐腐蝕、在射線照射下不易損壞和強衰減X線的特性，是一種良好的屏蔽防護材料。缺點：鉛價格貴，結(jié)構(gòu)性能差，機械強度差，不耐高溫，具有化學(xué)毒性，對低能X線散射量較大。選用時需根據(jù)情況具體分析。例如，可用作X線管管套內(nèi)襯防護層、防護椅、遮線器、鉛屏風(fēng)和放射源容器等。1.鉛原子序數(shù)82，密度11350kg?m-3。90在X線防護的特殊需要中，還常采用含鉛制品：鉛橡皮：可制成鉛橡膠手套、鉛橡膠圍裙、鉛橡膠活動掛簾和各種鉛橡膠個人防護用品等；鉛玻璃：保持了玻璃的透明特性，可做X線機透視熒光屏上的防護用鉛玻璃，以及鉛玻璃眼睛和各種屏蔽設(shè)施中的觀察窗。在X線防護的特殊需要中，還常采用含鉛制品：鉛橡皮：可制成鉛91《放射物理與防護》教學(xué)課件：11第十一章放射線的屏蔽防護-92《放射物理與防護》教學(xué)課件：11第十一章放射線的屏蔽防護-93《放射物理與防護》教學(xué)課件：11第十一章放射線的屏蔽防護-942.鐵原子序數(shù)26，密度7800kg?m-3。優(yōu)點：鐵的機械性能好，價廉，易于獲得，有較好的防護性能，因此是防護性能與結(jié)構(gòu)性能兼優(yōu)的屏蔽材料；通常多用于固定式或移動式防護屏蔽。對100kv以下的X線，大約6mm厚的鐵板就相當(dāng)于1mm厚鉛板的防護效果。因此，可在很多地方用鐵代鉛。2.鐵原子序數(shù)26，密度7800kg?m-3。953.磚優(yōu)點：價廉、通用、來源容易。在醫(yī)用診斷X線能量范圍內(nèi)，一磚厚（24cm）的實心磚墻約有2mm的鉛當(dāng)量。對低kv產(chǎn)生的X線，磚的散射量較低，故是屏蔽防護的好材料，但在施工中應(yīng)使磚縫內(nèi)的砂漿飽滿，不留空隙。3.磚優(yōu)點：價廉、通用、來源容易。964.混凝土由水泥、粗骨料（石子）、砂子和水混合做成，密度約為2300kg?m-3，含有多種元素?；炷恋某杀镜土?，有良好的結(jié)構(gòu)性能，多用作固定防護屏障。為特殊需要，可以通過加進重骨料（如重晶石、鐵礦石、鑄鐵塊等），以制成密度較大的重混凝土。（重混凝土的成本較高，澆注時必須保證重骨料在整個防護屏障內(nèi)的均勻分布。）4.混凝土由水泥、粗骨料（石子）、砂子和水混合做成，密度約為975.水有效原子序數(shù)7.4，密度為1000kg?m-3。缺點：水的結(jié)構(gòu)性能和防護性能較差；優(yōu)點成本低、透明、可流動，常以水池的形式貯存放射源。在強輻射的情況下，水會分解生成有害的氣體，所以用于輻射屏蔽的水，以無離子水為好。5.水有效原子序數(shù)7.4，密度為1000kg?m-3。98（三）各種屏蔽材料厚度的折算若在現(xiàn)有建筑內(nèi)安裝X線機或其他放射源，在屏蔽計算時應(yīng)考慮建筑物中原有的磚、灰漿、石料等建筑材料對屏蔽的貢獻。由于這些材料都是由低原子序數(shù)物質(zhì)構(gòu)成的，因此，可用經(jīng)驗公式將它們的實際厚度（d材料）折合成等效的混凝土厚度（d混凝土）。d混凝土=d材料（ρ材料/ρ混凝土）式中，ρ材料、ρ混凝土分別為某建筑材料和混凝土的密度。

（三）各種屏蔽材料厚度的折算若在現(xiàn)有建筑內(nèi)安裝X線機或其他放99X、γ射線常用屏蔽材料的密度X、γ射線常用屏蔽材料的密度100（四）鉛當(dāng)量為了便于比較各種防護材料的屏蔽性能，通常用鉛當(dāng)量作為比較標準。把達到與一定厚度的某屏蔽材料相同屏蔽效果的鉛層厚度，稱為該一定厚度屏蔽材料的鉛當(dāng)量，單位：毫米鉛（mmPb）。（四）鉛當(dāng)量為了便于比較各種防護材料的屏蔽性能，通常用鉛當(dāng)量101屏蔽材料的鉛當(dāng)量不是固定不變的，它不僅隨射線的能量、材料的厚度而變化，還與照射野的大小有關(guān)。因此，凡談到防護材料的鉛當(dāng)量，必須說明是什么材料，厚度是多少，在多大射線能量下的鉛當(dāng)量。說明材料的屏蔽性能還可以用比鉛當(dāng)量的概念。

比鉛當(dāng)量是指單位厚度（mm）防護材料的鉛當(dāng)量。屏蔽材料的鉛當(dāng)量不是固定不變的，它不僅隨射線的能量、材料的厚102幾種X線防護材料的比鉛當(dāng)量推薦值注：*X線線質(zhì)80~120kv；2.5mmAL，所列比鉛當(dāng)量數(shù)值為該種防護材料常用型號數(shù)值幾種X線防護材料的比鉛當(dāng)量推薦值注：*X線線質(zhì)80~120k103第三節(jié)射線屏蔽厚度的確定方法為防御放射線的危害，需要各種屏蔽防護，不論是機房的建筑等固有防護設(shè)施，還是工作人員、受檢者或患者的個人防護用品，均需按一定要求對所有屏蔽材料的防護厚度進行計算。另外，劑量監(jiān)督部門在進行防護檢測中，以及使用單位在考慮防護設(shè)備是否滿足防護要求時，也需要進行必要的計算，以判斷屏蔽厚度是否能達到將照射量控制在允許范圍的目的。第三節(jié)射線屏蔽厚度的確定方法為防御放射線的危害，需要各種屏104一、確定屏蔽厚度的依據(jù)從放射線的衰減理論講，經(jīng)屏蔽后的放射線劑量永遠不會變成零。因此，放射線的屏蔽設(shè)計，并不在于確定一個完全吸收放射線的物質(zhì)層厚度，而使設(shè)法找到穿過屏蔽層的放射線劑量降低若干倍，并滿足劑量限值的屏蔽層厚度。做到既安全可靠，又經(jīng)濟合理。一、確定屏蔽厚度的依據(jù)從放射線的衰減理論講，經(jīng)屏蔽后105（一）當(dāng)量劑量限值和最優(yōu)化醫(yī)用射線的屏蔽計算，首先應(yīng)根據(jù)劑量控制原則進行，工作人員和公眾的受照射劑量均不得超過規(guī)定的當(dāng)量劑量限值，并按最優(yōu)化原則處理，即在考慮了經(jīng)濟和社會因素后，使輻射照射保持在可以合理做到的最低水平。（一）當(dāng)量劑量限值和最優(yōu)化醫(yī)用射線的屏蔽計算，106（二）屏蔽用途和距離被屏蔽的射線分為：有用射線散射線漏射線

應(yīng)根據(jù)屏蔽用途、放射線源的類型、放射線源的能量、放射線源的活度以及與放射源距離的遠近，設(shè)計防護放射線的各種防護設(shè)施和防護用品的防護厚度。防御有用射線的屏障為初級防護屏防御散、漏射線的屏蔽為次級防護屏（二）屏蔽用途和距離被屏蔽的射線分為：防御有用射線的屏障為107（三）屏蔽材料的防護性能由于屏蔽材料的種類、密度的不同，它們的防護性能也不同，因此，對于同一屏蔽設(shè)施所需的屏蔽厚度也各不一樣。（三）屏蔽材料的防護性能由于屏蔽材料的種類、密度的不108（四）工作負荷（W）

工作負荷（工作量）W，指周工作負荷，在數(shù)值上等于每周（w-1）X線機的曝光時間t（分鐘）與管電流I（毫安）的乘積，即W=It。單位：mA?min?w-1

W一般取數(shù)月或1年工作量的平均值。它表征X線機使用的頻繁程度，同時也是輸出量多少的一種標志。若是γ射線源，是指1m處線束（有用線束和漏射線）1周的空氣吸收劑量，單位：Gy?m?w-1（也可用Sv代替Gy）。（四）工作負荷（W）工作負荷（工作量）W，指周工作負荷109（五）居留因子（T）在控制區(qū)外，只要有人居住、逗留，對輻射源均應(yīng)設(shè)置足夠的防護屏障，以使非工作人員受到的照射，控制在相應(yīng)的限值以下。而人們在控制區(qū)外逗留的時間只是輻射源總的開啟時間的一個份額，這個份額稱為居留因子（五）居留因子（T）在控制區(qū)外，只要有人居住、逗留，110居留因子T取值對于非職業(yè)人員來說：在工作區(qū)（如辦公室、實驗室、病房、值班室）、生活區(qū)以及附近建筑有人居住的地方，屬全部居留區(qū)域，T取1；在走廊、休息室、電梯等處屬部分居留區(qū)域，T取1/4；在候診室、衛(wèi)生間、樓梯等處屬偶然居留區(qū)域，T取1/16；職業(yè)性照射人員所在區(qū)域的T值一般認為等于1。居留因子T取值對于非職業(yè)人員來說：111（六）利用因子（U）人員受到的照射還與輻射束的朝向有關(guān)。在屏蔽設(shè)計中，把源開啟時間內(nèi)，輻射束對準所關(guān)心的那個方向所占時間的分數(shù)，稱為這一方向?qū)椛涫睦靡蜃?。（六）利用因子（U）人員受到的照射還與輻射束的朝向有關(guān)。112利用因子只是在源的朝向有變化時，對工作負荷進行修正的一個因子，朝向不能改變的輻射源和非直接從源發(fā)出非輻射則無須考慮此項修正。一般按屏蔽點被有用射線照射的情況，可取地板為1，墻壁為1/4，天花板為1/16。利用因子只是在源的朝向有變化時，對工作負荷進行修正的一個因子113二、屏蔽厚度的計算

屏蔽防護的目的在于通過設(shè)置合適厚度的屏蔽體，使我們所關(guān)心的某一空間位置上，由輻射源造成的當(dāng)量劑量不超過相應(yīng)的劑量控制限值。二、屏蔽厚度的計算屏蔽防護的目的在于通過設(shè)置合適厚度114（一）X線屏蔽厚度計算1.透射量計算法：

對X線的初級防護屏蔽厚度可用公式計算

公式11-2（一）X線屏蔽厚度計算1.透射量計算法：公式11-2115式中，B為有用射線的最大允許透射量，單位mSv?m2?mA?min-1P為周劑量限值，對工作人員：P=1mSv?w-1，對公眾P=0.1mSv?w-1；d為參考點到焦點的距離，單位:m;WUT為有效工作負荷，其中W為周工作負荷，單位：mA?min?w-1；U為利用因子T為居留因子式中，B為有用射線的最大允許透射量，單位mSv?m2?mA116用公式求出透視量后，可從（書上）圖11-1或圖11-2中查得用混凝土或鉛作屏蔽材料時所需要的屏蔽厚度。用公式求出透視量后，可從（書上）圖11-1或圖11-2117《放射物理與防護》教學(xué)課件：11第十一章放射線的屏蔽防護-118例題1一臺工作電壓為200kv的X線機，管電流30mA，每周工作5天，每天工作4小時，參考點與源的距離為3m，試計算初級防護屏混凝土屏障墻厚度是多少？若用鉛，厚度又是多少？（設(shè)T=1，U=1/4）例題1一臺工作電壓為200kv的X線機，管電流119解：W=It=30×4×5×60mA?min?w-1=36000mA?min?w-1WUT=36000×1/4×1mA?min?w-1=9000mA?min?w-1若取3/10周劑量限值作為屏蔽計算時的控制水平，則P=0.3mSv?w-1由公式有：

由圖11-1（a）查得混凝土的厚度為36cm；由圖11-2（a）查得鉛的厚度為0.52cm。

解：120若考慮2倍安全系數(shù)，可分別加上一個半價層厚度。從表（11-3）中查得200Kv是混凝土和鉛的半價層厚度分別為2.6cm和0.042cm，則實際所需混凝土厚度為36cm+2.6cm=38.6cm；鉛的厚度為0.52cm+0.042cm=0.562cm。若考慮2倍安全系數(shù)，可分別加上一個半價層厚度。從表（11-3121不同管電壓下鉛和混凝土的半價層（cm）表11-3不同管電壓下鉛和混凝土的半價層（cm）表11-31222.查表法：

初、次級防護屏厚度的確定也可用查表法得到。表11-4和表11-5（書上）是在符合周劑量限制的前提下，通過理論計算和實際測量得到的鉛和混凝土的初、次級防護厚度。2.查表法：初、次級防護屏厚度的確定也可用查表法得到123鈷-60寬束γ線穿過密度為11.35g?cm-3的鉛時的透射曲線：圖11-3鈷-60寬束γ線穿過密度為11.35g?cm-3的鉛時的透射124鈷-60寬束γ線穿過密度為2.35g?cm-3的混凝土?xí)r的透射曲線圖11-4鈷-60寬束γ線穿過密度為2.35g?cm-3的混凝土?xí)r的透125例2有一臺200mAX線機，最高管電壓為150kv，平均周工作量是1000mA?min?w-1，焦點離防護墻的距離為2m，求初級和次級防護墻的厚度各是多少？解：從表11-4和11-5（書上）中分別查得初級、次級混凝土防護墻的厚度各是21.1cm和4.9cm例2有一臺200mAX線機，最高管電壓為150k126（二）γ射線遠距離治療室的屏蔽計算1.初級防護層屏蔽計算計算有用線束的透射量，同樣可以用公式B=Pd2/WUT計算，式中：B為γ射線的透射量，相應(yīng)于B的屏蔽厚度可由圖11-3和11-4中的透射曲線讀出；W為有用線束的工作負荷，單位是Gy?m2?w-1；其余物理量的意義同透射量計算法公式。（二）γ射線遠距離治療室的屏蔽計算1.初級防護層屏蔽計算127從患者體模上以不同角度散射的鈷-60寬束γ線穿過密度為11.35g?cm-3的混凝土?xí)r的透射曲線：圖11-5從患者體模上以不同角度散射的鈷-60寬束γ線穿過密度為11.128從患者體模上以不同角度散射的鈷-60寬束γ線穿過密度為2.35