文档介绍：中子与物质的相互作用及应用(2004年春季)
第十三讲(2004 年 4 月 6 日)
理论中子剂量学的一些基本概念
参考文献--
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1956).
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Monte Carlo Simulation in the Radiological Sciences, R. L. Morin, ed. (CRC Press, boca
Rotan, 1988).
除去在核反应堆中的应用之外,中子相互作用的另一个重要应用是在核医学领域。辐射在医
学中的应用在Wilhem C. Roentgen(伦琴)于1895年发现x射线(他为此获得了1901年的诺贝尔
物理学奖)之后不久就开始了。不仅是因为1899年第一例有记载的成功肿瘤治疗,而且也由于
早期的一些失败经历,使得人们认识到:理解和控制射线反应对人体的定量效果是多么的重要
和困难。辐射剂量问题包括物理和生物方面的因素,二者难以很明确地区分;对于中子剂量学
来说,挑战既来自于科学,又来自于技术——控制辐射的效果,并利用中子反应的特点来为人
体健康尽可能造福(或造成最小损伤)。
1. 一些基本的辐射剂量学概念
从最基本的层面上讲,核心问题是被照射物中的能量沉积。如何描述这个过程,包括辐射的
特性、射线与物质相互作用的一般知识,初看起来非常简单,但是稍作思考就会发现事情没有
这么容易。对射线的反应过程方面是没有什么问题的,但我们还是不清楚射线在介质中造成的
生物响应是怎样的。换句话说,如何将能量沉积的物理特性与随之而来的生物效应、破坏或者
治疗结合起来,是一个令人感到畏惧的挑战。我们在本课程中不会研究这个问题。
在剂量学中,沉积能量(辐射损失)和吸收能量(局部或者分散)不完全是一回事。当我们
谈到单位体积内沉积了多少能量的时候,我们也应该意识到生物效应或许也依赖于射线在其径
迹上释放能量的空间分布。能量沉积不是一个点函数,而是与其路径有关的,这使得它很难去
量化。在辐射剂量学中,分布式的过程为我们早先讨论过的关于中子反应的情况又提供了一个
例子,即由特定反应截面决定的单个反应事件与包含许多次碰撞、由分布函数描述的作用是不
同的。
在考虑介质中吸收能量与其所导致生物效应之间的关系时,吸收的局部范围起到了关键的作
用。直观地,我们会觉得有必要考虑一些有关生物系统内能量传输的描述。仅仅考虑吸收剂量
来反映从原子、分子的电离到临床症状的复杂过程是不合理的