關於α粒子的輻射防護,下列敘述何者正確?
詳細解析
本題觀念:
游離輻射防護(Radiation Protection)中,不同種類的輻射(如 α 粒子、β 粒子、X 射線 / γ 射線、中子等)具有不同的物理特性及穿透能力,因此在輻射防護的策略上有著顯著差異。α 粒子(Alpha particles)是由兩個質子與兩個中子組成的氦原子核(He²⁺),具有質量大、帶雙正電、直線傳能密度(LET)高且游離能力極強的物理特性,但也因此導致其穿透力極弱。
選項分析:
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(A) α粒子能穿透皮膚深層,因此體外曝露危害大於體內曝露 錯誤。α 粒子的穿透力極弱,連人體皮膚表面的角質層(死細胞層)都無法穿透,因此對體外曝露(external exposure)的危害極小。然而,若 α 粒子發射體經由呼吸道、消化道或傷口進入人體造成體內曝露(internal exposure),由於其高 LET 特性,會將能量完全釋放在周圍微小的活組織範圍內,對細胞 DNA 造成嚴重的生物破壞(其輻射加權因數 )。因此,α 粒子的體內曝露危害遠大於體外曝露。
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(B) α粒子因穿透力強,所以可穿透數公尺空氣進入偵測器 錯誤。α 粒子的穿透力非常弱。在空氣中,α 粒子通常只能行進約數公分(幾公分內)就會因與空氣分子發生游離及激發作用而耗盡能量,最後捕捉電子成為中性的氦原子。因此無法穿透數公尺的空氣。
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(C) α粒子的屏蔽困難,需要使用厚重的鉛屏蔽 錯誤。因為 α 粒子的穿透力極弱,非常容易被屏蔽。只需一張普通的紙(paper)或人體的表皮角質層即可將其完全阻擋,不需要使用厚重的鉛(lead)來屏蔽。厚重的鉛屏蔽主要是用於防護穿透力強的光子(如 X 射線或 γ 射線)。
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(D) α輻射最主要的防護重點在於防止其進入人體體內 正確。如前所述,α 粒子在體外的危害可忽略不計,但一旦進入體內,將造成極大的組織游離與生物傷害。因此,針對 α 輻射的防護原則,最核心的重點在於「防止放射性核種進入體內」,防護措施包括:穿戴防護衣物、配戴呼吸防護具(如口罩、防毒面具)、禁止在輻射作業場所飲食或抽菸等,以避免吸入(inhalation)、食入(ingestion)或經傷口滲入。
答案解析:
綜合上述分析,α 粒子因質量與電荷較大,具有極高的游離能力,但相對地穿透力極差,連人體外層的死皮都無法穿透,故幾乎不會造成體外曝露的危害。然而,若 α 發射體透過食入、吸入或傷口進入人體,會直接對內部活細胞造成密集的游離傷害(高 LET,輻射加權因數高達 20)。因此,α 粒子的防護重點是絕對要避免體內曝露,所有的防護措施皆圍繞在阻絕放射性物質進入體內。故選項 (D) 為正確描述。
核心知識點:
醫事放射師在國考中必須熟練掌握以下輻射防護(Radiation Protection)與游離輻射物理(Radiation Physics)的基本觀念:
- 輻射種類與穿透力比較:
- α 粒子 (Alpha):穿透力最弱(紙張或皮膚角質層可阻擋),在空氣中射程僅數公分;游離能力最強(高 LET),體外曝露幾乎無害,但體內曝露危害極大()。
- β 粒子 (Beta):穿透力中等(壓克力、鋁板、玻璃可阻擋),游離耗能過程中易產生制動輻射(Bremsstrahlung)。防護時需先用低原子序物質(如壓克力)屏蔽 β 粒子,外層再加高原子序物質(如鉛)擋下產生的制動輻射。
- γ 射線 / X 射線 (Gamma / X-ray):穿透力強,需高原子序、高密度物質(如鉛、混凝土)進行屏蔽。
- 中子 (Neutron):穿透力極強,防護需使用含氫豐富的物質(如水、石蠟、塑膠)使其發生彈性碰撞而減速,再利用含硼(Boron)或鎘(Cadmium)材料吸收熱中子。
- 體外與體內曝露防護原則:
- 體外曝露(External exposure):落實時間(Time)、距離(Distance)、屏蔽(Shielding)三原則。
- 體內曝露(Internal exposure):阻絕放射性物質經由呼吸道、消化道或皮膚傷口進入體內(著重於環境阻絕、通風換氣、個人防護裝備與良好作業習慣)。