專技高考-醫事放射師醫學物理學與輻射安全112 年第 8 題單選題
質子治療時,若質子於軟組織中之質量阻擋本領(mass stopping power)為 $S_{\rho}$ ,則軟組織之吸收劑量為 $S_{\rho}$ 與下列何者之乘積?
A通量(fluence, $\Phi$ )正確答案
B能量通量(energy fluence, $\Psi$ )
C通量率(fluence rate, $\varphi$ )
D能量通量率(energy fluence rate, $\psi$ )
A正確答案
吸收劑量 D = Φ × (S/ρ),即粒子通量乘以質量阻擋本領,這是帶電粒子劑量的基本關係式。
為什麼答案是 A
D = Φ × (S/ρ)。通量Φ單位為粒子數/面積[1/m²],質量阻擋本領S/ρ單位為[J·m²/kg],相乘恰得[J/kg]=Gy,單位完全吻合,為標準帶電粒子劑量計算式。
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完整詳解
Pro · 無限重點 吸收劑量 D = Φ × (S/ρ),即粒子通量乘以質量阻擋本領,這是帶電粒子劑量的基本關係式。
看單位:通量Φ[1/m²] × 質量阻擋本領[MeV·m²/kg] = MeV/kg = 劑量。能量通量會多乘一個能量單位,單位對不上。
逐選項分析
A✓ 正確
D = Φ × (S/ρ)。通量Φ單位為粒子數/面積[1/m²],質量阻擋本領S/ρ單位為[J·m²/kg],相乘恰得[J/kg]=Gy,單位完全吻合,為標準帶電粒子劑量計算式。
B✕ 陷阱
能量通量Ψ=Φ×E,單位為[J/m²]。若再乘S/ρ[J·m²/kg]會得[J²/kg],單位錯誤。能量通量常用於光子的克馬(kerma)計算而非帶電粒子直接劑量。
C✕
通量率φ是單位時間的通量[1/(m²·s)],乘S/ρ得到的是劑量率[Gy/s]而非吸收劑量本身。多了時間因子,與題意「吸收劑量」不符。
D✕
能量通量率ψ同時帶有能量與時間因子,單位與量綱都與吸收劑量[J/kg]不符,雙重錯誤,可直接排除。
輻射場量與劑量關係對照
| 物理量 | 符號 | 單位 | 用途 |
|---|
| 通量 | Φ | 1/m² | × S/ρ = 吸收劑量 |
| 能量通量 | Ψ | J/m² | × μ_en/ρ = 克馬/光子劑量 |
| 通量率 | φ | 1/(m²·s) | × S/ρ = 劑量率 |
| 能量通量率 | ψ | W/m² | 光子能量沉積率 |
本題核心在區分『通量』與『能量通量』、以及是否帶『率(rate)』。帶電粒子用通量Φ配阻擋本領;光子才用能量通量Ψ配吸收係數。帶『率』者算出的是劑量率而非劑量,務必用單位量綱檢驗。