簡介
這是一個過程的概念,是對在輻射場中受照物質吸收能量的測量。其目的是:①定量研究受照物質內部產生的輻射效應,即研究受照物質的吸收能量與所產生的物理、化學變化間的關係,這種關係常用離子產額和能量產額(G值)表示;② 監察輻射區內環境和人體的劑量,以確保在輻射地區內工作的人員受到的劑量不超過容許劑量標準;③作為輻射加工工業和輻射醫療中的質量控制參數。輻射工藝的目的是藉助物質吸收電離輻射能而產生所需要的輻射效應。這些效應能否達到,與物質吸收的能量有關,因此,控制劑量就能控制工藝效果。例如,輻射治療癌症時,如果使用的劑量太小,就不能有效地殺死癌細胞,達不到治療目的;相反,若劑量過大,則在殺死癌細胞的同時也破壞了正常組織,造成輻射損傷;因此,將劑量控制在某一範圍內就能達到最好的治療效果。劑量測量方法分物理方法和化學方法兩類。物理方法
通過測定物質吸收的能量在物質中產生的溫度變化和電離效應等物理變化及測定已知能量的帶電粒子束載帶的電荷來確定吸收劑量和照射量。物理方法雖然是劑量測量的絕對方法,但設備昂貴,技術要求苛刻,其廣泛套用受到限制,常用於一級標準刻度來校正其他劑量計。量熱法
根據射線通過物質後,物質將吸收的輻射能全部轉變為熱能(不轉換成化學能和其他形式的能)的原理,用靈敏儀器測定被照物質溫度的變化來確定輻射劑量。因此,量熱法是測量吸收劑量的絕對方法,適於測量各種類型射線的輻射劑量,其測量劑量率的範圍為10-4~104戈瑞/秒。量熱法主要用作一級標準來建立和校正一些其他的測量方法。歷史上曾用量熱法測量硫酸亞鐵劑量計的吸收劑量,定出G(Fe3+)=15.6。電離室法
通過測量射線在氣體中產生的電離效應來確定輻射劑量。常見的電離室劑量計有標準自由空氣電離室和空腔電離室,用來測量X射線和γ射線的照射量和吸收劑量(見核輻射探測器)。電荷收集法
帶電粒子的劑量可用量熱法測量,但也可利用帶電粒子帶電的特徵,通過收集和測量電荷的方法測量。用電荷收集法可測量加速器產生的電子、質子、氘核和氦核等帶電粒子的劑量。化學方法
射線與某物質作用所產生的化學效應在一定的劑量範圍內與該物質的吸收劑量成正比時,可用化學分析和儀器分析等法測量被照物質化學變化的程度以確定吸收劑量。化學劑量計製作簡單,並可製成各種形狀,不需要特殊的技術和設備,因此更適於一般實驗室和工廠日常工作中使用。但化學劑量計必須用物理劑量方法(如量熱法)校正。雖然電離輻射作用於許多化學體系都能產生化學變化,但是可以用於劑量測量的化學體系並不多,這是因為:①許多體系發生的化學變化與吸收能量之間的關係不清楚或過程複雜;②許多化學體系不能滿足化學劑量計所要求的條件(如輻解產額在很大範圍內與劑量率、劑量以及射線的類型無關,劑量計易於製備和分析等)。
使用最廣的化學劑量計是硫酸亞鐵劑量計,它通常使用由 0.4摩/升硫酸配製的空氣飽和的10-3摩/升硫酸亞鐵溶液。在射線作用下,Fe2+被氧化為Fe3+,測量形成的Fe3+數量和使用已知的G(Fe3+)值,便可測得硫酸亞鐵劑量計的吸收劑量。硫酸亞鐵劑量計可用來測定X射線、γ射線和快電子的吸收劑量,其劑量範圍為40~400戈瑞。硫酸亞鐵劑量計的最大優點是製作簡單、穩定性好,適於郵寄,因此可用於實驗室間的比對研究,也可作為一種標準系統來校正和刻度其他劑量計。硫酸鈰體系是另一種使用較為廣泛的化學劑量計,它可在5×102~1×105戈瑞範圍內測量γ射線和快電子的劑量,因此它是一種測量大劑量的化學劑量計,可用於輻射加工工業中。隨著脈衝技術的發展,脈衝劑量率高達106~1010戈瑞/秒,一般劑量計均不能滿足測量如此高的劑量率的要求。因此,由氧(或氧化二氮)飽和的5×10-3摩/升的中性亞鐵氰化鉀溶液組成的亞鐵氰化鉀劑量計替代了亞鐵和鈰劑量計,用於測量脈衝輻解劑量。
隨著輻射能和平利用的發展,要求建立簡單、方便、穩定、準確、供各種目的用的劑量計。因此又出現了固體薄膜劑量計、自由基劑量計、晶溶發光劑量計等。