辐射剂量学是研究电离辐射场中因辐射产生的物理变化、化学变化和生物学变化之间定量关系的方法。它在宏观层面上通过整个辐照过程的若干平均物理参数的测定，估算预期的受照生物学效应。它的局限性在于，无法通过这样的平均物理量的测定得出受照体在电离辐射场中获得累积能量的统计学（概率）特性。

X射线或γ光子等非带电的电离辐射粒子与物质相互作用时，物质中原子核外电子接受能量形成次级粒子射线。在单位质量的物质中，不带电粒子转移给带电粒子的全部初始动能之和称为比释动能，其表达式为：

其中dE _tr是非带电致电离粒子在质量为dm的物质中释放的全部带电致电离粒子的初始动能之和。其单位为：焦耳/千克（J/kg）。它的专用名为戈瑞（Gy），1Gy = 1J/kg。比释动能的原用单位为拉德（rad），1rad = 0.01Gy。

比释动能率为：

其单位为：焦耳/（千克·秒）［J/（kg·s）］，戈瑞/秒（Gy/s）。

比释动能的单位与吸收剂量的单位是相同的。比释动能用于非带电粒子和任何物质。

照射量用于描述X射线或γ光子对空气电离能力。照射量仅适用于能量在10keV～3MeV范围内的X射线或γ射线。其定义是：X射线或γ光子在单位质量的空气中，与原子相互作用，释放出来的次级电子完全被空气阻止时，在导致空气电离的过程中所产生的同种符号离子的总电荷量。照射量X的表达式为：

其中dQ为在质量为dm的空气中，由光子电离产生的全部电子（正、负电子）在空气中完全被阻止时，在空气中产生的同种符号离子的总电荷的绝对值。

照射量的单位是：库仑/千克（C/kg），此单位没有专名。原用单位是伦琴（R），它的定义是：在X或γ射线照射下，当次级电子全部被吸收的时候，在0℃和1个标准大气压下，1cm ³干燥空气中产生为1静电单位的电荷量，此时的X射线的照射量为1伦琴。1伦琴= 2.58 × 10 ⁴库仑/千克。

照射量率为：

其单位是：库仑/（千克·秒）［C/（kg·s）］。

照射量率与放射性样品的活度的关系为：

其中：K _r是照射率常数，或电离常数，表示距离1mCi的点状放射源1cm处1小时内产生的照射量率，单位为［（R·cm ²）/（h·mCi）］，不同核素的K _r可查有关手册获得；C是点源的放射性活度，单位是毫居里；R是距点源的距离，单位是厘米。

若在所考虑时间内照射量率不变化，则照射量与放射性样品的活度的关系为：

上式揭示了外照射防护中的三个重要因素，即时间T、距离R和屏蔽（K _rC）。为了减少照射，应尽量缩短照射时间，增大与源的距离，并采用适当的屏蔽措施。

授予能ε是电离辐射授予一定体积内受照物体的能量：

式中：E _in为进入受照物体內的电离辐射能量；E _ex离开受照体的电离辐射能量；Q _Δm为受照体内有核变化时，全部原子核和基本粒子静止能量的变化。由于电离辐射与受照体的相互作用服从统计规律，因此授予能具有其随机特性，是一个服从特定统计规律的随机物理量。

吸收剂量的定义是：单位质量的物质吸收的任意种辐射的能量，表示为：

其中 是质量为dm的物质吸收的电离辐射的能量。吸收剂量的单位是：焦耳/千克（J/kg），专用单位为戈瑞（Gy），1Gy = 1J/kg。吸收剂量的原用单位为拉德（rad），它与Gy的关系为1Gy = 100rad。

照射量与吸收剂量在一定条件下相互可以换算。对于同种类、同能量的射线和同一种被照物质来说，吸收剂量是与照射量成正比的。由于X或γ射线在空气中产生一对离子的平均能量约为32.5eV，所以1R的X或γ射线在空气中的吸收剂量约为0.838rad；而在软组织中的吸收剂量约为0.931rad。

放射防护中，由于辐射类型和照射条件的不同，即使吸收剂量相同，生物效应可能大不相同。为此引进表达电离辐射生物学效应的当量剂量。当量剂量的定义是：比较辐射类型和照射条件对机体的危害程度，将吸收剂量根据机体组织的生物效应加权修正，所得到的剂量值称为当量剂量，用H表示。其表达式为：

其中：D为吸收剂量；w _R为辐射权重因子，可以通过查表获得（见表1-3-1）。

当量剂量的单位是：焦耳/千克（J/kg）或希弗（Sv），1Sv = 1J/kg。

当w _R由不同辐射类型和照射条件构成时，总当量剂量为各辐射当量剂量的线性叠加：

其中：H _T为组织或器官T所受照射的当量剂量；D _TR为辐射R在组织或器官T内产生的吸收剂量；w _R为辐射R的辐射权重因子。

单位时间的当量剂量，为当量剂量率：

当人体受到电离辐射照射时，同一个当量剂量对不同器官或组织有不同的效应。有效剂量是表示在多个器官或组织同时受照时，辐射对人体的总危害。其定义是：体内所有组织与器官经加权后的当量剂量之和。其表达式为：

其中：H _ER为有效剂量；D _ER为体内各受照组织和器官的当量剂量；w _T为体内各受照组织和器官的组织权重因子（见表1-3-2），它反映在全身均勻受照下，各组织或器官对总危害的相对贡献。有效剂量的单位是：焦耳/千克（J/kg）或希弗（Sv）。