(書況不佳,不介意再下單 恕不退書)放射物理學及輻射劑量學導論(Introduction to Radiological Physics and Radiation Dosimetry)

307P-001C/9789861266183

ISBN
9789861266183
作者/出版社
*朱鐵吉 / 合記
出版年代/版次
2009/1

定價NT$ 850
NT$ 765
數量

重量:1.1kg  頁數:632    裝訂:平裝  開數:16K  印刷:黑白

圖:共 193張
表:共 25張

譯者序:
本書著者FRANK H. ATTIX是世界上保健物理學界的著名學者,自從1986年本書問世以來,即成為美國威斯康辛 (Wisconsin) 大學極受歡迎的課程之一,是研究生或高年級大學生的教科書。目前在美國開設醫學物理或保健物理學程的著名大學均採用為教科書,是一部經典之著。清華大學的保健物理及醫學物理學程,自本書問世不久就採用為輻射劑量學的教科書,譯者也曾經授課多年,深深感到國內醫學放射系的學生很多,為了推廣這方面的知識,非常需要一本中文的輻射劑量學教科書。經多方面考慮覺得這本書是世界名著,將它譯成中文書是最佳的選擇,因此在授課之餘,即逐章的整理成講義,然後慢慢的譯成全文。2008年承蒙合記圖書出版社與John Wiley & Sons出版商接洽,獲得同意授權在台翻譯與印行,合記圖書出版社能不計成本出版翻譯的科技名著,嘉惠學子的作法,實令人敬佩。
本書的特色是將放射物理、輻射度量和輻射劑量學等三部分,由淺入深簡潔扼要的敘述,內容易懂,其詳細的綱要說明,詳述於原著序文。研讀本書相信對保健物理及醫學物理的基礎知識和應用上大有裨益,是一本適合大學高年級及研究生的經典教科書。
翻譯過程承蒙翁雅慧博士的鼎力協助,郭瓊文講師、翁儷瑜小姐及陳婉玉小姐等人的熱心幫忙和努力工作,全書的校正和打字得以順利完成,特此謹致謝忱。又衷心感謝黃籃婷小姐,全書的校正及編排都是由她付出極大的耐心和不懈的努力工作,才能使本書得以順利完成。
本書的出版旨在推廣放射物理學和輻射劑量學的知識,疏忽遺漏之處,在所難免,尚祈各界先進人士不吝指正為幸。

朱鐵吉謹識
日本東北大學理學博士
清華大學榮譽退休教授
2009年8月2日

原著序:
本書打算作為研究生或高年級大學生導論課程的教科書。在威斯康辛(Wisconsin)大學,這是極受歡迎的三門課程之一,這三門課程是:醫學物理學501、放射物理學以及劑量學。本書包括大約45堂課的講課和15堂課的問題討論,每一堂課50分鐘。以輕鬆引入為目標,且另外安排時間測驗,本書的內容可在一個學期內講完。講授順序的安排是從第1章到第16章。
本書是假定學生們已經學過微積分、原子物理學或近代物理學。因而,在用積分進行運算的地方就不必解釋微積分,並且也不再描述原子結構和基本粒子的導論章節。如果需要,可以把Johns和Cunninghan編的教科書《放射物理學》(第3版或第4版)的第1章作為補充讀物。
本教科書在方法上是講求實效和經典的,沒有必要像Anderson(1984)的佳作《游離輻射之吸收》一書中那樣,從第一個基本原理去推導方程。與相互作用過程有關的一些推導過程和省略的細節可以在該書中找到。或者查閱近來由Krieger出版的Robley Evans著的《原子核》(這是另一範疇的經典著作)一書。
在寫本書時,一個較為複雜的問題是如何限定本書的範圍,使之即能符合聯貫基本課程的要求,又能在一個學期內授完,而且還不會弄到不切實際和篇幅過長而不能出版的地步。為了使用方便,它必須是一卷本的教科書。不想使它成為
像由Attix,Roesch和Tochilin等主編的三卷本第二版的《輻射劑量學》那樣包羅萬象的參考書。雖然在某些課程中已經採用那本專門著作為教科書,但最初的確未曾想過它除了作參考書外還有其他用途。在界定本書的範圍時,刪掉了以下領域中的論題,因為威斯康辛大學醫學物理系已經將它們各自作為單獨的一門課程來教。這些領域是:輻射治療學物理、核醫學、放射學診斷物理、保健物理學(輻射防護)和放射生物學等。這些課程採用的是其它一些教科書。可發生游離輻射設備係依照專門用途而設計的這一類裝置分別安排在放射治療學和診斷物理學課程中介紹。
本書所含的內容是合乎科學的,並非依照歷史發展的那樣平鋪直敘。放射物理學的發展,在其最廣泛的含義上導致了輻射劑量學的出現。作為一種完美的自然結局不會有這種事情:即,總是根據以前的資料,對於當時為止尚未教過的實際內容,從不向前加以擴充。然而,本書各章的次序是從數年來在課堂上講授經驗中摸索出來的,實踐證明這種安排相當好。
關於幾點細節作如下說明:
本書全部使用國際單位制(SI)單位,但同時也引入了其它一些單位。這是因為在某些情況下,舊的單位用起來順手,而且都還沒有在人們的記憶中消失,在以往的文獻中將永遠記載著雷得、侖目、侖琴、居里和爾格等舊單位,我們還是應當熟悉它們。況且,也沒有理由限制我們用厘米或克。當自然的推出某一物體,就會將產生方便適用的大小數字。我認為單位不是擺飾,應當為人們所用。
本書中,採用國際輻射單位與度量委員會(ICRU)的建議作為放射學單位的重要基礎,並儘量跟隨它的發展。然而,由於放射物理學發展的需求,就採用已經定義的一些量(例如,碰撞克馬、轉移能量與淨轉移能量等)。
對幾個重要概念,例如輻射平衡、帶電粒子平衡、帶電粒子過渡平衡、寬束衰減、倒易原理(已將它推廣到均勻介質非各向同性場中)和Kramers x射線譜的嚴格推導等,都給予了較明確的定義或推廣。
把中子劑量學放到最後一章來講可能是具有主觀隨意性、和沒有什麼邏輯性的一種安排。最初剛開授本課時是兩個單元,第一個單元只是為放射物理學開的。由於時間的限制和指定的優先次序,把全部中子內容都集中放到第二個單元去講。現在本課程(和本教科書)已合二為一。儘管已經沒有前面所述的理由了,但仍把中子這一章放在第16章。因為看來最好在講授完所有計測偵測器之後再講它為妥。況且,這樣也好為引入微劑量學提供一種合適的編排。而微劑量學主要用於中子和n-γ混合場中。
附錄中的數據表,是依照人們希望的那樣,在一本導論性的教科書中能查到儘量多的資料而編排的。所有各章的參考文獻在各章中常反復被引用。參考文獻中列出了論文的題目。前面的詳細目錄和索引可以使讀者很容易找到所需要的資料。作者也是本書的讀者:本書自1977年開始寫,到1986年完成,剛開始是用手寫的講課筆記,作為其它教科書的補充。這些筆記逐漸演化分成了各個章節。經反復修改之後,保持了以大學生為對象的材料,並修改了不適合他們的內容。這種性質的題目,不是為短期培訓人員用的。
F. Orlando Canto. Kathryn A. Mcsherry和Colleen A. Schutz等同事們在本書中所劃的原圖是非常有用的。我也非常感謝威斯康辛大學醫學物理系允許我使用他們的影印設備。
最後,我非常感謝我的妻子Shirley,沒有她的通力合作和熱忱,本書是無法完成的。這不僅是在有合適的文字處理程序以前的一段時間內,她作了所有一遍又一遍地打字,而且她從不抱怨我沒完沒了地把時間花費在這本書上。

HERB ATTIX
1986年8月 於
Madison, Wisconsin

目錄:
譯者序 v
前 言 vii

第 1 章 游離輻射 1
I. 引言 1
II. 游離輻射源及其種類 2
III. 游離輻射場 5
A. 輻射無規則特性之後果 5
B. 用非隨機量簡單的描述輻射場 8
C. 隨能量和入射角的微分分布 10
D. 通量的另一種定義 15
E. 平面通量 15
習題 18
習題答案 19

第 2 章 描述游離輻射與物質相互作用的量 20
I. 引言 20
II. 克馬 21
A. 定義 21
B. 克馬與光子能通量的關係 22
C. 克馬與中子通量的關係 23
D. 克馬的組成 24
E. 克馬率 26
III. 吸收劑量 26
A. 定義 26
B. 吸收劑量率 27
IV. 授予能、轉移能和淨轉移能的對比示例 27
V. 曝露量 29
A. 定義 29
B. W─的定義 30
C. 曝露量與能通量的關係 31
D. 曝露量率 32
E. 曝露量的意義 32
VI. 輻射防護中使用的諸量及其單位 34
A. 射質因數,Q 34
B. 等效劑量,H 34
C. 周圍輻射水平的表述 36
習題 36
習題答案 37

第 3 章 指數率衰減 38
I. 引言 38
II. 簡單的指數律衰減 38
III. 多種吸收模式的指數衰減 40
IV. 「窄束」不帶電游離輻射的衰減 42
V. 「寬束」不帶電游離輻射的衰減 44
VI. 某些寬束幾何條件 46
VII. 譜效應 50
VIII. 增建因數 53
IX. 倒易原理 55
習題 60
習題答案 60

第 4 章 帶電粒子平衡和輻射平衡 61
I. 引言 61
II. 輻射平衡 61
III. 帶電粒子平衡 65
A. 分布放射源的帶電粒子平衡 65
B. 對於外部射源發出的間接游離輻射的帶電粒子平衡 67
IV. 在曝露量度量中的帶電粒子平衡 70
V. 對於X和γ射線的吸收劑量與曝露量的關係 71
VI. 間接游離輻射場中造成帶電粒子平衡失效的幾種原因 72
A. 靠近射源 72
B. 靠近介質中不均勻性的邊界 72
C. 高能輻射 74
VII. 暫時帶電粒子平衡 (TCPE) 75
習題 77
習題答案 78

第 5 章 放射性介質中的吸收劑量 80
I. 引言 80
II. 放射性衰變過程 86
A. a衰變 86
B. b衰變 88
C. 電子捕獲 (EC) 躍遷 93
D. 內轉換與g射線發射的比較 96
E. 附錄C中劑量估算用的表 99
習題 100
習題答案 100

第 6 章 放射性衰變 101
I. 總衰變常數 101
II. 部分衰變常數 102
III. 活度的單位 102
IV. 平均壽命和半衰期 103
V. 放射性母核-子核間的關係 105
VI. 母核-子核活度間的平衡 107
A. 子核壽命比母核壽命長,λ2 < λ1 108
B. 子核壽命比母核壽命短,λ2 > λ1 108
C. 唯一一個子核且壽命小於母核,λ2 >> λ1 112
VII. 子核產物的取出 114
VIII. 由核反應產生的放射活化 115
IX. 曝露量率常數 117
習題 121
習題答案 123

第 7 章 γ-和X-射線與物質的相互作用 124
I. 引言 124
II. 康普頓效應 125
A. 運動學關係式 126
B. 康普頓效應的相互作用截面 129
C. 康普頓效應的能量轉移截面 134
III. 光電效應 138
A. 運動學關係式 138
B. 光電效應的相互作用截面 139
C. 光電效應的能量轉移截面 142
IV. 成對發生 146
A. 在原子核的庫侖力場中成對發生 148
B. 在電子場中成對發生 150
C. 成對發生的能量轉移係數 152
V. 瑞利(相干性)散射 153
VI. 光核反應 154
VII. 衰減、能量轉移和能量吸收總係數 154
A. 質量衰減係數 154
B. 質能轉移係數 155
C. 質能吸收係數 155
D. 化合物和混合物的係數 156
E. 光子相互作用係數表 157
習題 158
習題答案 159

第 8 章 帶電粒子在物質中的相互作用 160
I. 引言 160
II. 帶電粒子庫侖力相互作用的類型 161
A. 「軟」碰撞 (b >> a) 161
B. 硬(或「撞擊」)碰撞 (b ~ a) 162
C. 庫侖力與外部核場的相互作用 (b << a) 163
D. 重帶電粒子的核相互作用 164
III. 阻止本領 165
A. 軟碰撞項 166
B. 重帶電粒子的硬碰撞項 167
C. 殼層修正項 171
D. 電子和正子的質量碰撞阻止本領 171
E. 極化效應或密度效應的修正 172
F. 質量輻射阻止本領 175
G. 輻射產率 177
H. 化合物的阻止本領 178
I. 限定阻止本領 179
IV. 射程 180
A. 連續減速近似射程 180
B. 投影射程 183
C. 歧離和多次散射 184
D. 電子射程 184
E. 光子的「投影射程」 186
V. 吸收劑量的計算 187
A. 薄箔中的劑量 187
B. 在較厚箔片中的平均劑量 190
C. 在厚度大於粒子最大投影射程的箔片中的平均劑量 192
D. 電子的反散射 193
E. 帶電粒子束的劑量隨深度的變化 195
習題 200
習題答案 201

第 9 章 X射線的生成及其品質 203
I. 引言 203
II. X射線的生成及其能譜 203
A. 螢光X射線 203
B. 制動X射線 210
III. X射線過濾和射束的品質 219
A. X射線的過濾 220
B. X射線束品質的詳細規範 221
習題 229
習題答案 230

第10章 空腔理論 231
I. 布拉格-戈雷理論 231
II. 布拉格-戈雷關係式的推論 235
A. 布拉格-戈雷的第一個推論 235
B. 布拉格-戈雷的第二個推論 235
III. Spencer(斯潘瑟)推導的布拉格-戈雷理論 237
IV. 阻止本領的平均 239
V. Spencer的空腔理論 242
VI. Burlin的空腔理論 248
VII. Fano定理 255
VIII. 其他空腔理論 257
IX. 在γ照射下兩種不同介質交界面附近的劑量 259
習題 262
習題答案 263

第11章 劑量學基礎 264
I. 引言 264
A. 何謂輻射劑量學 264
B. 何謂劑量計 264
C. 根據空腔理論建造的簡單劑量計模型 265
II. 解釋劑量計度量結果的一般導則 266
A. 對於光子和中子 266
B. 對於帶電粒子 274
III. 劑量計的一般特性 277
A. 絕對(度量)性質 277
B. 精密度和準確度 277
C. 劑量(量程) 279
D. 劑量率量程 281
E. 穩定性 282
F. 能量依存性 283
G. 零星雜談 290
習題 290
習題答案 291

第12章 游離腔 292
I. 引言 292
II. 自由空氣游離腔 292
A. 通常的設計 292
B. 設計新奇的自由空氣游離腔 300
III. 空腔游離腔 304
A. 指形游離腔 304
B. 扁平空腔游離腔 311
C. 透射監測游離腔 315
IV. 電荷和電流的度量 315
A. 一般考慮 315
B. 電荷的度量 319
C. 電流的度量 323
D. 大氣的校正 326
V. 游離腔的飽和與離子復合 330
A. 產生的電荷與收集的電荷之關係 330
B. 復合的類型 332
C. 氣體的類型 332
D. 電場強度與游離腔幾何形狀的關係 333
E. Mie氏關於在負電性氣體(例如空氣)中定常劑量率下
總體復合或體積復合的理論,Boag的推算方法 334
F. 對初始復合的外插 336
G. 脈衝輻射 337
VI. 游離、激發和W 339
A. W和W─的定義 339
B. W值的計算 340
C. W或W─值的實驗度量結果 341
D. W的能量依存性 342
E. W對輻射類型的依存關係 343
F. 氣體混合物的W值 343
G. 半導體中的「W」值 343
習題 343
習題答案 345

第13章 空腔游離腔對光子束和電子束劑量的測定與校正 346
I. 引言 346
II. 絕對度量的空腔游離腔 346
III. 用X射線或γ射線校正游離腔 347
A. 游離腔的曝露量校正 347
B. 游離腔的Ngas校正 350
C. 根據水中吸收劑量校正游離腔 356
IV. 用曝露量校正過的游離腔對光子束進行校正 357
A. 在自由空間中校正 357
B. 用曝露量校正過的游離腔在假體中校正光子束 366
C. 對於光子束的校正用塑膠材料假體取代水假體 372
V. 用Ngas方法在假體中對光子束進行校正 376
A. 游離腔壁材料與假體相同 376
B. 游離腔壁材料與假體不同 378
VI. 在假體中校正電子束 380
A. 用空腔游離腔作絕對度量 380
B. 關於假體中空腔游離腔引起的對電子束擾動的修正 380
C. CE方法 385
D. Ngas方法 388
習題 392
習題答案 394

第14章 積分劑量計 395
I. 熱發光劑量測定術 395
A. 熱發光過程 395
B. TLD計讀器 400
C. TLD螢光體 403
D. TLD的形式 403
E. 熱發光劑量計的校正 405
F. 優點和缺點 410
G. 參考文獻 411
II. 照相劑量測定術 411
A. 照相工藝 411
B. 膠片的光密度 412
C. X射線膠片的實際照射範圍 414
D. 對X射線能量的依存關係 414
E. 核徑跡乳膠 415
F. 照相劑量測定術的優缺點 416
G. 參考文獻 418
III. 化學法劑量測定術 418
A. 引言 418
B. 基本原理 418
C. 一般操作步驟 419
D. Fricke硫酸亞鐵劑量計 421
E. 其他化學劑量計 423
F. 液體化學劑量度量系統的一般優缺點 424
G. 參考文獻 425
IV. 量熱法劑量測定術 426
A. 溫度的度量 426
B. 量熱計的設計 427
C. 量熱法劑量度量的優缺點 435
D. 結論 435
習題 436
習題答案 437

第15章 用脈衝型偵測器度量劑量 438
I. 引言 438
II. 蓋革-牟勒 (GM) 計數器與比例計數器 438
A. 氣體倍增 438
B. 比例計數器 441
C. 蓋革-牟勒計數器 446
III. 閃爍劑量測定術 450
A. 引言 450
B. 光輸出效率 451
C. 閃爍體的類型 452
D. 光的收集和度量 452
E. 與游離腔的比較 455
F. 脈衝波形鑑別 456
G. b射線劑量度量 457
IV. 劑量度量用的半導體偵測器 457
A. 引言 457
B. 加反向偏壓的半導體結型偵測器的工作原理 457
C. 無偏壓的矽二極管 459
D. 鋰漂移的矽和鍺偵測器 459
E. Si(Li) 作為游離腔的替代使用 461
F. 加反向偏壓的Si(Li) 接合用作計數劑量率計 461
G. 快中子劑量度量 461
習題 462
習題答案 462

第16章 中子的相互作用與劑量度量 463
I. 前言 463
II. 中子的動能 464
A. 熱中子 464
B. 中能中子 465
C. 快中子 465
III. 中子與人體組織的相互作用 465
A. 組織的組成 465
B. 克馬的計算 466
C. 熱中子與人體組織的相互作用 468
D. 中能中子和快中子引起的相互作用 468
IV. 中子源 468
V. 中子的射質因數 472
VI. 在代表人體的圓柱形假體中吸收劑量的計算 472
VII. n+γ混合場的劑量度量 475
A. n+γ混合場的出現 475
B. n+γ劑量計回應的方程式 476
C. 用成對的劑量計分別度量中子和γ射線的劑量成分 477
D. 劑量計對中子和γ射線的相對靈敏度 479
E. 用作n+γ劑量度量的組織等效游離腔的校正 495
F. 用於雙劑量計法的低中子靈敏度劑量計的校正 498
VIII. 微劑量學 501
A. 徑跡-記述方法:直線能量轉移 501
B. 與微區有關的方法 503
C. 隨機量 503
習題 504
習題答案 505

參考文獻 506
附  錄 525
A.1 物理常數 525
A.2 轉換係數 526
B.1 元素數據表 527
B.2 混合物與化合物數據表 531
B.3 混合物成分 532
C. 核種輸出數據 533
D.1 自由電子克萊茵-仁科相互作用截面積 537
D.2 光子相互作用截面積 538
D.3 光子與各種介質相互作用的質量衰減係數,質能轉移
係數,及質能吸收係數 556
D.4 各種介質的質能吸收係數 562
E. 電子質量阻止本領,射程,輻射產率及密度修正 563
F. 中子克馬因數Fn 587
索  引 599