輻射源距離與輻射強度的關(guān)系

我們經(jīng)常聽說輻射強度與距離的平方成反比。

很多人理解1m距離的1μSv/h是2m距離的1/4，即0.25μSv/h。
然而，這實際上可能是不正確的，這取決于輻射源的形狀。

當說它與距離的平方成反比時，比如說監(jiān)測站的高度是20m，我們往往會認為它安裝在高處是為了讓輻射劑量顯得更小。然而，這實際上是錯誤的。

我將解釋距離和強度之間的關(guān)系。

當輻射源為點時

首先，輻射源是一個點。
舉個例子，想象一下這樣一種情況，例如，一坨放射性物質(zhì)掉下來了。
如果你遠離這坨東西，輻射強度就會與距離的平方成反比下降。
因此，如果在 1 m 處為 1 μSv/h，則在 2 m 距離處為 1/2 × 1/2，因此將為 0.25 μSv/h。

反之，如果從1m接近0.5m，強度的增加與距離的平方成反比，所以2×2就是4倍，4μSv/h。
但是，需要注意的是，這只有在距離達到一定程度的情況下才有效。
在解釋內(nèi)部輻射暴露時，聽到這樣的解釋：“1 微米是 1 米的 1/1,000,000，因此高出 1 萬億倍”，這是不正確的。

輻射強度與距離的平方成反比的原因是，輻射從輻射源的不同方向發(fā)出，所以照射到物體上的輻射量隨距離而變化。
如果距離增加一倍，從輻射源看到的物體的長度和寬度將減半，因此面積為1/4。
由于從各個方向發(fā)出的輻射偶然擊中物體的概率也是1/4，所以輻射的強度也將是1/4。

反之，隨著物體越來越近，從輻射源看物體越來越大，所以劑量也相應(yīng)增加。
但是，無論距離多近，輻射源發(fā)出的輻射量都不會增加。
如果在距輻射源 1m 處有一個 10cm x 10cm 的物體，大約有 0.08% 的發(fā)射輻射會擊中它。
在0.5米處，輻射劑量增加了4倍，達到0.32%，但即使物體離輻射源更近，輻射劑量也只有50%，因為最大的輻射劑量是物體所在一側(cè)發(fā)出的所有輻射。
如果將它帶入體內(nèi)，它將從各個方向擊中身體，因此將是100%，但即使是這樣，最大也只是100/0.08=1250倍的最大值。

當輻射源為一條線時

接下來是輻射源為線的情況。
這條線是一條向前方無限遠延伸的線。

這種情況類似于一條筆直的鐵軌或道路發(fā)出的輻射，一直延伸到不再可見的地方。

在這種情況下，輻射強度的降低與距輻射線的距離成反比。
因此，1m處為1μSv/h，2m處為1/2，所以為0.5μSv/h。

當輻射源為平面時

最后，當輻射源是平面時。
這個表面也是一個無限寬的平面。
就好像放射性物質(zhì)均勻地沉積在一望無際的平坦地面上。

在這種情況下，無論與輻射源的距離（高度）如何，輻射強度都是相同的。
這可能很難想象，但對于一個無限寬的平面來說就是這樣。

現(xiàn)實中并沒有無限寬的平面，地面高低不平，還有建筑物和其他障礙物遮擋。
因此，由于這些差異，輻射源離地表越高，輻射強度越弱。

然而，它并不像輻射源是一個點時那樣，與距離的平方成反比，可以想象，它的強度比線的強度弱得更慢。

衰減時數(shù)量減少而不是能量減少

輻射有多種類型，其中伽馬射線會根據(jù)距離衰減。

即使在空氣中也會衰減，如果用鉛等屏蔽，衰減會很大。
例如，如果輻射衰減到1/2，則輻射強度將是1/2，因此劑量率（Sv/h）的值將減半。然而，此時的輻射能量仍保持原來的大小。

看起來輻射的能量（MeV）就是強度，但能量是不變的，而且不隨輻射發(fā)出時的能量而變化。
在衰減的情況下，輻射發(fā)射的數(shù)量會發(fā)生變化。

將如下圖所示。
當能量為1MeV的輻射被一個障礙物衰減一半時，輻射的能量沒有減少，但能通過障礙物的射線數(shù)量減少了一半。