吸收剂量

吸收剂量（Absorbed Dose） 是辐射防护与放射治疗的核心概念，指单位质量物质吸收的辐射能量，量化辐射对物质的沉积能量。其国际单位为 戈瑞（Gray, Gy），1 Gy = 1 焦耳/千克（J/kg）。以下是其科学内涵与应用解析：

⚛️ 一、核心定义与公式

物理表达式

• $D$：吸收剂量（Gy）

• $d\varepsilon$：电离辐射授予某一体积元物质的平均能量（J）

• $dm$：该体积元物质的质量（kg）

旧单位换算

• 1 Gy = 100 rad（拉德）

• 1 mGy = 0.1 rad

📊 二、与相关辐射剂量的区别

关键系数：

• 辐射权重因子（WR）：X射线=1，α粒子=20

• 组织权重因子（WT）：骨髓=0.12，甲状腺=0.04

⚕️ 三、医学应用场景

1. 放射治疗（精准杀伤肿瘤）

• 根治性放疗：肿瘤靶区吸收剂量需达 60–80 Gy（分次照射），正常组织限量（如脊髓<45 Gy）。

• 剂量分布优化：

  • IMRT（调强放疗）：通过多叶光栅动态塑形，使高剂量区（≥95%）精确包裹肿瘤。

  • 质子治疗：布拉格峰效应→肿瘤后方剂量趋近于0。

2. 放射诊断（风险控制）

提示：遵循 ALARA原则（合理最低剂量），儿童剂量需降至成人1/3。

☢️ 四、辐射防护中的关键阈值

🔬 五、测量方法与仪器

🌍 六、环境与工业应用

1. 食品辐照保鲜

   • 剂量范围：1 kGy（抑芽）~ 10 kGy（灭菌），延长果蔬保质期5~10倍。

2. 材料改性

   • 聚乙烯电缆辐照（50~100 kGy）→ 交联增强耐热性。

3. 核事故监测

   • 土壤吸收剂量 > 10 μGy/h → 提示放射性污染（如切尔诺贝利禁区均值为5 μGy/h）。

⚠️ 七、安全限值与防护

• 公众年剂量限值：1 mSv（有效剂量），天然本底辐射约2.4 mSv/年。

• 职业照射限值：5年平均值≤20 mSv/年，单年≤50 mSv。

• 防护三原则：

  1. 时间：缩短暴露时间；

  2. 距离：剂量率∝1/距离²（距源1米→2米，剂量降至1/4）；

  3. 屏蔽：铅（γ射线）、硼聚乙烯（中子）。

💎 总结

吸收剂量是辐射能量沉积的物理基石：

1. 医学：放疗需毫米级剂量雕刻（IMRT/质子），诊断需严守 ALARA 原则；

2. 防护：区分确定性效应（有阈值） 与 随机性效应（无阈值），控制累积暴露；

3. 工业：食品辐照≤10 kGy 安全合规，材料改性需超50 kGy。

关键公式速记：

$$\text{当量剂量 } H_T = \sum_R D_{T,R} \cdot w_R$$$$\text{有效剂量 } E = \sum_T w_T \cdot H_T$$

警示：操作放射源时，便携式剂量仪报警值建议设为 1 μGy/s！