文章转自：怀恩新浪博客

 

辐射分为两类。一类是电离辐射，这是指α（阿尔法）、β（贝塔）、γ（伽马）、X和中子等射线。这些射线能够直接或间接地使物质电离（即原子或分子获得或失去电子而成为离子）。电离辐射按粒子带电情况又可分为带电粒子辐射（如α、β、粒子）和不带电粒子辐射（如中子、X和γ射线）。另一类是非电离辐射，如可见光、紫外线、声辐射、热辐射和低能电磁辐射。

自然界中存在的天然核素有许多，例如：钋、镭，氡，铀，钍等等。1896年贝克勒尔在研究轴矿的荧光现象时发现轴盐矿发射出类似X射线的穿透性辐射。两年之后，法国物理学家居里夫人从轴矿中相继发现的另外两个能发射射线的新元素钋和镭。居里夫人称这种能自发释出射线的性质为放射性。

    核辐射物质通常称为放射性物质，这种物质的原子核会从一种能量状态衰变到另一种能量状态，在衰变过程中会放射出高能量的粒子流或电磁波，这些高能量的粒子流包括了电子、质子或中子；这些高能粒子流或是电磁波统称为核辐射。核辐射可以激发物质或是使得物质产生电离状态，因此也称为电离辐射。电离辐射又分直接致电离辐射和间接致电离辐射。直接致电离辐射包括质子等带电粒子。间接致电离辐射包括光子、中子等不带电粒子。

 电离辐射是一切能引起物质电离的辐射总称，其种类很多，高速带电粒子有α粒子、β粒子、质子，不带电粒子有中子以及X射线、γ射线。

    电离辐射能引起细胞化学平衡的改变，某些改变会引起癌变。电离辐射能引起体内细胞中遗传物质DNA的损伤，这种影响甚至可能传到下一代，导致新生一代畸形，先天白血病…在大量辐射的照射下，能在几小时或几天内引起病变，或是导致死亡。

阿尔法（α）辐射

    α射线是氦原子核流，一张纸或一层皮肤就可以将其完全吸收。如果发射α辐射的核素被吸入或摄入体内，会使肺或胃的内壁之类的临近组织受到较大的照射，危险比较大。

贝塔（β）辐射

    β射线是指当放射性物质发生β衰变，所释出的高能量电子，其速度可达至光速的99%，它们和中子流、宇宙射线统称粒子辐射。β粒子比α粒子小得多，能够在材料或人体组织中穿行一段距离。β辐射能够被塑料板、玻璃或金属板全部吸收，通常不能穿透皮肤的表层。但是，受到高能β发射体的较大照射会导致皮肤灼伤。β发射体被吸入或摄入体内也是较危险的。

    电子有正电子及负电子之分，因此β射线有左右之分。在β衰变过程当中，放射性原子核通过发射电子和中微子转变为另一种核，产物中的电子就被称为β粒子。在正β衰变中，原子核内一个质子转变为一个中子，同时释放一个正电子，在“负β衰变”中，原子核内一个中子转变为一个质子，同时释放一个电子，即β粒子。

    由于电子的质量比质子、中子要轻得多，当β粒子通过一个电场时，如果那是负电子，其路径会向正极的方向扭曲。在通过磁场时，如果磁场的方向是由内向外，其粒子会以逆时针方向扭曲，路径呈弧形。高能的β射线与物质之间会产生以下几种交互作用：

（1）电离和激发

　　电离：β粒子的比电离值比相同能量的α粒子小很多，带电粒子通过物质时，在径迹上将产生很多离子对，射线在单位路程上产生的离子对数目被称为比电离或电离密度。对于单能快速电子，在空气中的比电离值与电子的速度有关，速度越大，比电离值越小，(-dE/dx)也越小，穿透本领也越强。

　　物质原子电离（内层电子电离后外层电子补空位）后发射特征X射线：快速电子将壳层电子击出原子之外，该壳层就产生了空位，当外层电子向内层跃迁时，将两壳层间的能量差以Ｘ射线的形式发射出来，这种Ｘ射线具有确定的能量。

　　激发：物质原子激发（内层电子受激跃迁后退激）后发出可见光和紫外线：快速电子与物质相互作用时，还会将物质中的原子的价电子激发至更高的能级，而他们返回基态时，会发出可见光和紫外线，这些次级辐射总称为荧光。

（2）散射和吸收

　　散射：β 粒子与靶物质原子核库仑场作用时，只改变运动方向，而不辐射能量，这种过程称为弹性散射。由于电子的质量小，因而散射角度可以很大（与α粒子相比，β粒子的散射要大得多），而且会发生多次散射，最后偏离原来的运动方向。同时，入射电子能量越低，及靶物质的原子序数越大，散射也就越厉害。β粒子在物质中经过多次散射其最后的散射角可以大于90°，这种散射成为反散射。

　　吸收：β粒子在一些束缚能比较大的靶材上穿过时，由于能量有限，当能量耗尽时还未穿出，就有可能被靶材原子所束缚，从而被吸收，称为介质原子核外电子的一员。其穿透距离（通常称为射程，记为Ｒ）与入射粒子能量大小有关。

（3）电磁辐射

　　轫致辐射：当电子经过原子核附近时受库伦场的加速会辐射电磁波，称为轫致辐射。辐射损失率与原子序数的平方成正比，即电子打到重元素中，容易发生轫致辐射。重带电粒子穿透介质时也有类似的辐射能量损失，只是因为质量较大而被忽略。

　　切伦科夫辐射：电子穿过介质时会使原子发生暂时极化，原子退极化时会发射波长在可见光范围内的电磁波，称为切伦科夫辐射。（卢希庭教授解释）

　　另解：当电子在介质中运动速度v超过电磁波在介质中的传播速度时，即v>c/n(n为介质折射率)，会在某一特定方向发射电磁波，称为切伦科夫辐射。（杨福家院士解释）

（４）正负电子湮没

    除负电子能发生的一系列作用外，正电子被慢化至静止状态时还会发生正负电子的湮没(annihilation)，向相反方向发射两个湮没光子，两个光子的能量均为0.511Mev。

　　β射线是一种带电荷的、高速运行、从核素放射性衰变中释放出的粒子。人类受到来源于人造或自然界(氚，C－14等)β射线的照射，β射线比α射线更具有穿透力，但在穿过同样距离，其引起的损伤更小。一些β射线能穿透皮肤，引起放射性伤害。但是它一旦进入体内引起的危害更大。β粒子能被体外衣服消减、阻挡或一张几毫米厚的铝箔完全阻挡。　　

 

伽玛（γ）辐射

    γ射线是波长很短的电磁波，称为电磁辐射，类似的还有X射线辐射等。γ辐射具有非常强的穿透能力，只有相当厚的铁或铅之类的高密度物质才能起到较好的屏蔽作用，当它穿过物质时，会使原子发生电离。因此，γ辐射在未吸入或未摄入体内的情况下，也能给体内器官造成明显的剂量。

X射线

    X射线与γ辐射一样也是一种高能光子，具有与γ辐射相似的穿透力，在没有高密度物质屏蔽的情况下，能给体内器官造成明显的剂量。

中子（n）辐射

    中子（n）辐射是指由不稳定原子核发射出的中子，特别是在核裂变或核聚变期间。除了宇宙射线中有一些中子外，它们通常是人工生产的。中子穿透力很强，当它们与物质或人体组织相互作用时，会引起物质或人体组织发射β和γ辐射。因此，需要较重的屏蔽材料才能降低中子辐射。

核辐射的来源

    电离辐射通过各种各样的途径进入我们的生活。有的来自天然的过程，例如地球上的铀的衰变；有的来自人工的操作，如医学中使用的X射线。因此，可以按照辐射的来源将它们分为天然辐射和人工辐射。

    天然辐射包括宇宙射线、来自地球本身的γ射线、空气中的氡的衰变产物、以及包含在食物及饮料中的各种天然存在的放射性核素。

    人工辐射包括医用X射线、来自大气核武器试验的放射性落下灰、由核工业排出的放射性废物、工业用γ射线等。

人工辐射源

    人类除受到天然本底的照射外，还经常受到各种人工辐射的照射。现今世界上的主要人工辐射源包括：医疗照射、核能生产应用中产生的人工辐射源或经过加工的天然辐射源，以及核爆炸和消费品中添加的辐射源等。

（一）医疗照射

    当今，世界人口受到的人工辐射源的照射中，医疗照射居于首位。医疗照射来源于X射线诊断检查、体内引入放射性核素的核医学诊断以及放射治疗过程。

    随着医疗保健事业的发展，接受医疗照射的人数愈来愈多。据统计，在发达国家接受X射线检查的频率每年每1000居民约为300～900人次，在发展中国家接受X射线检查的频率约为发达国家的10%。医疗照射造成的剂量小者每次在μGy量级，大者如介入放射诊疗受检者皮肤剂量可达20 Gy以上。

    全世界由于医疗照射所致的年集体有效剂量约为天然辐射产生的年集体有效剂量的1/5。与此相应的世界居民的年人均有效剂量为0.4 mSv。

每名医生的服务人数	每1000人每年的检查次数	平均年有效剂量（mSv）
＜1000 1000～3000 3000～10 000 ＞10 000	920 150 20 ＜20	1.2 0.14 0.02 0.02
全世界平均	330	0.4

表1 来自诊断性医疗操作的辐射照射

检查	常规X射线剂量（mSv）	计算机断层扫描剂量（mSv）
头部 牙齿 胸部 腹部 骨盆 下脊柱 大肠下段 四肢与关节	0.07 ＜0.1 0.1 0.5 0.8 2 6 0.06	2 - 10 10 10 5 - -

表2 患者受到的来自常规X射线检查及计算机断层扫描检查的典型剂量

    电离辐射在医学中有两种性质完全不同的用途，一是诊断，二是治疗。与任何使用辐射的情况一样，要求诊断与治疗所带来的利益必须大于危害。

大多数人都在一生中的某个时候做过X射线检查，以帮助医师诊断其体内的疾病或损伤。

有时，为了治疗恶性病证或失灵的器官，或许会用射线束照射身体患病的部分，或是给患者服用活度相当高的放射性核素。使用X射线检查患者，被称为放射诊断；用射线束治疗患者的操作，称为放射治疗。

（二）核能生产

核能生产包括铀矿开采、矿石加工、核燃料生产、反应堆动力生产、燃料后处理等一系列工业流程。核能生产的核燃料除用于制造核武器外，主要用作核电厂、舰船、潜艇等的核动力。在核能生产过程的各个环节中难免会有放射性物质排放到环境中。释放出的放射性物质的半衰期大部分较短，分散到较远的距离时已衰变掉很多，所以大部分放射性物质仅能造成局部环境污染。

核电厂周围居民人均年当量剂量为10 μSv。从事核能生产的职业人员接受的人工辐射的年有效剂量，基本与来自天然辐射源照射的平均值处于同一数量级。

（三）核爆炸

核爆炸在大气中形成的人工放射性物质是重要的人工辐射来源之一。核爆炸形成的放射性落下灰对居民的危害主要是通过食入引起内照射，其次是外照射。

除上述三种主要人工辐射源会给人类造成照射外，空中旅行、宇宙航行以及各种生活用品（例如：含放射性发光涂料的夜光钟、表，含铀、钍的制品，某些电子、电气器件等）也会给人类造成照射。不过，由这些人工辐射所致的世界居民的集体有效剂量与天然辐射源所致的相比，一般都很小，总计不过天然辐射源的1﹪。

 

来源	百分比（%）
宇宙射线	14
自然环境	18
人体内部	11
医疗	14
空气中氡的衰变产物	42.75
核工业	0.25

 

天然本底辐射

天然本底辐射包括宇宙射线和自然界中天然放射性核素发出的射线。

（一）宇宙射线

宇宙射线又分为初级宇宙射线和次级宇宙射线。初级宇宙射线是从宇宙空间进入地球的高能粒子流，主要由质子、α粒子和电子构成。初级宇宙射线与大气中的原子核（氮、氧等）相互碰撞而释放出次级质子、中子、介子、重子等形成次级宇宙射线。

宇宙射线的强度随海拔高度的增加而增大。因此，高原地区的人群受到的宇宙射线照射剂量比平原地区的人群高。在海平面上，宇宙射线对人体的年平均照射当量剂量约为0.3mSv。然而，居住在海拔相当高的地方，例如中国拉萨，居民接受的年剂量是居住在海平面高度的人的数倍。在飞机飞行的高度，宇宙射线的强度比地面高得多。在洲际航线的巡航高度上，剂量率可以达到地面值的100倍。

（二）天然放射性核素天然放射性核素可分为三类：

① 铀系、锕系和钍系三个天然放射系中的核素；

②地壳中存在的除以上三个放射系以外的天然放射性核素，如40K(钾)、87Rb(铷)等；

③宇宙射线与大气原子核相互作用而产生的3H（氚）、14C（碳）等放射性核素。

存在于自然界中的放射性核素一方面可对人造成外照射，另外还可以随空气、水和食物进入人体造成内照射。

（三）人体受天然本底照射的剂量

正常本底地区由天然辐射源对人类造成的照射水平的估计值见下表。天然辐射源对成年人造成的平均有效剂量约为2.4 mSv，其中内照射所致的有效剂量比外照射高。

    世界上有些地区，由于地表层含有高浓度的铀、钍，从而使地表γ射线剂量高于一般地区，称为高本底地区。例如，印度的克拉拉邦、巴西的大西洋沿岸以及我国广东省阳江县的部分地区。

 

照射成分	年有效剂量（毫希）
	正常本底地区	照射量升高的地区
宇宙射线	0.380	2.000
宇生放射性核素	0.010	0.010
陆地辐射：外照射	0.460	4.300
陆地辐射：内照射(氡除外)	0.230	0.600
陆地辐射：氡及其衰变物的内照射
吸入222Rn	1.200	10.000
吸入220Rn	0.070	0.100
食入222Rn	0.005	0.100
总计	2.400

 

天然辐射造成的公众平均年剂量值表

 

放射性沉降物（辐射尘）

放射性沉降物（radioactive fallout），也称放射性落下灰或原子尘，通常指的核武器爆炸时所制造出来的放射性尘埃。动物表皮沾染后可引起皮肤β射线损伤，进而可以导致整条食物链的污染。

核武器爆炸后会产生放射性沉降

核武器空爆后所产生的烟云中含有放射性粒子，在风和重力的作用下，边降落边向下风方向飘移。其中较重的粒子在数分钟内即开始降落，24小时内降落在爆区下风方向数百千米的范围内，造成近区沾染；较轻的粒子，在几十小时至几天内降落到下风方向更远的地面，造成远区沾染；美国核能管理机构研究认为，更轻的粒子随风飘移甚至可以环绕地球，经数日、数月，乃至数年后方能降落到地面，造成全球性沾染。

严重核事故也可能产生放射性沉降物

尽管核反应堆事故没有像核武器爆炸那么严重，但同样可以产生放射性沉降物。核爆炸所产生的放射性同位素特征与严重的反应堆事故（如切尔诺贝利事故）有很大的不同。两者最关键的差异是挥发性与半衰期。

辐射剂量

因为辐射对人体健康影响的大小不仅与辐射的类型、能量有关，而且与受辐射作用的人体组织、器官的特性（例如对辐射的敏感程度），以及放射性核素在体内滞留的时间等因素有关，所以使用辐射剂量来表示人体健康可能受到影响的程度。

最常用的辐射剂量有3个：吸收剂量、当量剂量和有效剂量。

吸收剂量反映的是被照射物质吸收电离辐射能量的大小。国际制单位：戈瑞（Gy）。旧的专用单位：拉德（rad），1戈瑞=100拉德。

当量剂量反映的是各种射线或粒子被吸收后引起的生物效应的强弱。在相同吸收剂量的情况下，α粒子和中子对身体的健康危害远大于β和X、γ射线。当量剂量的国际制单位：希[沃特]（Sv），在常规个人监测中更多使用的是毫希[沃特]（mSv）。旧的专用单位为雷姆（rem），1希沃特=100雷姆。

有效剂量反映的是人体各组织、器官接受不同当量剂量和对辐射产生不同敏感性时，发生随机性效应的几率。随机性效应是指辐射效应发生几率与剂量成正比而严重程度与剂量无关。 

物理量	老单位	新单位	换算关系
活度	居里(Ci)	贝可［勒尔］(Bq)	1Ci＝3.7× 1010Bq
照射量	伦琴(R)	库仑/千克(C/kg)	1R＝2.58×10-4C/kg
吸收剂量	拉德(rad)	戈［瑞］(Gy)	1Gy＝100rad
剂量当量	雷姆(rem)	希［沃特］(Sv)	1Sv＝100rem

 

辐射剂量单位对照表 

	定义	国际制单位	旧的专用单位	换算
吸收剂量	反映被照射物质吸收电离辐射能量的大小。	戈瑞（Gy）	拉德（rad）	1戈瑞=100拉德
当量剂量	反映各种射线或粒子被吸收后引起的生物效应的强弱。	希[沃特]（Sv） 毫希[沃特]（mSv）	雷姆（rem）	1希沃特=100雷姆
有效剂量	反映人体各组织、器官接受不同当量剂量和对辐射产生不同敏感性时，发生随机性效应的几率。	希沃特（Sv）

 

国际制单位：希沃特（Sv） 

辐射源	剂量（毫希/年）
放射诊断	0.22
放射治疗	0.03
医用同位素	0.002
放射性废物	0.002
核爆炸落下尘	0.01
职业照射	0.009
**辐射源	0.012
核电站周围	0.001～0.02

 

人工辐射量 

国际标准安全剂量限值	5年平均值（毫希/年）	任一年值（毫希/年）
职业照射	20	50
公众照射	1	5

 

剂量限值表 

注：中国将颁发的标准等效采用国际基本安全标准。 

日常生活	辐射照射剂量（毫希/年）
摄入的空气、食物、水	0.25
带夜光手表	0.02
乘飞机旅行2000公里	0.01
每天抽20支烟	0.5-1
一次X光检查	0.1

日常生活中的辐射剂量

 

这些看不见的辐射太厉害了。

進來認識一下。

看完俺后悔了~~（想不到滴恐怖）