剂量学,全称“辐射剂量学”,或更啰嗦一点,称“电离辐射剂量学”,是研究电离辐射能量在物质中沉积的科学。
电离辐射与被照射物质相互作用,能量被该物质吸收。计量物质吸收的电离辐射能量的量称为吸收剂量,吸收剂量是能量与质量的商。
电离辐射与被照射物质相互作用的过程可以分为能量转移和能量沉积二个过程。首先电离辐射与物质相互碰撞,将能量转移给次级电子。如果原始电离辐射粒子是非带电的,那么所产生的这些次级电子时由初级辐射转移给次级电子的能量被称为“比释动能K(K = Kerma = kinetic energy releasedper unit mass)”。换句话说,次级电子所携带的初始能量就是比释动能K。
国际辐射量和单位委员会ICRU这样定义比释动能:
比释动能K是除以d所得的商,即
其中:是非带电粒子在质量d的材料中释放的全部带电粒子的初始动能之和。
然而在多数材料的比释动能测量很难实现,比较好实现的是空气。如果材料是空气,量比释动能就称为空气比释动能,用Ka表示。比释动能(空气比释动能)的单位是J/kg, 专名为为格瑞(Gy)。
被转移给次级电子的能量以动能的形式附加于次级电子,这些次级电子主要以电离的方式损失能量。以电离方式损失的能量会沉积在物质中,成为吸收剂量。但是也有部分次级电子以轫致辐射等形式损失能量,这部分能量被以光子的形式带离,没有在本地沉积,即没有形成吸收剂量。
吸收剂量是与辐射效应直接相关的量,是剂量学中最重要的量。生物效应是辐射效应中最重要的效应,生物组织的吸收剂量是研究辐射生物效应的基础。生物组织的吸收剂量难以测量,水吸收剂量便成为最常用的吸收剂量。通常在文献中没有指明材料的吸收剂量都是水吸收剂量。
国际辐射量和单位委员会ICRU对于吸收剂量的定义如下: