定向剂量当量 （directional dose equivalent）相应于测量点处的扩展场在ICRU球内、指定方向Ω的半径深度d 处产生的剂量当量。对弱贯穿辐射，推荐d=0.07mm，此时H'(d,Ω)记为H'(0.07,Ω)。对强贯穿辐射，推荐d=10mm，此时H'(d,Ω)记为H'(10,Ω)。单位：J/ kg；专用名：Sv。

在工作场所或环境监测中，所说的剂量当量值，系指某一参考点而言。测量是在“无受体”的情况下进行的，即所关心的位置是人可能居留的一个位置，但实际上并没有人或模型在该位置上，而其他远离受体的各种物体以及这些物体发生的吸收、散射都存在。

为了使环境（区域）测量结果和剂量当量相联系，需要规定一个简化的标准体模，ICRU规定的这个体模叫ICRU球。ICRU球是由密度为1g/cm3的软组织等效材料做成的直径为750px的球体。它可以作为模拟人体躯干的模型，用球形作为标准受体就使得定义的量与体模的取向无关。ICRU球材料成分（按质量百分比）为氧76.2%，碳11.1%，氢10.1%，氮2.61%。

实用量的定义，还需规定某些由实际辐射场导出的辐射场。实际辐射场是指原来的，即无受体条件下的场，该场在参考点上辐射注量有确定的数值，同时具有确定的能谱分布和角分布。为简化测量和刻度仪器，希望实用量只取决于该点的辐射场。实用量要表征实际辐射场所产生的人体（或球体模）内剂量当量，是有受体的量，所以实用量并不是只和空间中的一个点相联系，而与包含该点的有限区域的辐射场有关，它们的值实际上要依赖于入射辐射的空间分布和角分布。规定辐射场是为了克服这一困难。为此引入“扩展场”和“齐向场”这样一些概念用于定义环境监测的实用量。有关术语的定义如下：

A. 贯穿（Penetration）

从实用量应用的角度，可以把辐射区别为弱贯穿的，或者强贯穿的，这取决于其计量当量在下述两类剂量限值中所占的份额哪一个更大。

B. 扩展场（Expanded Field）

扩展场是无受体情况下这样一种假想的均匀辐射场。在扩展场内，要研究的体积内注量和它的角分布以及能量分布与参考点处的实际辐射场中注量及其角分布、能量分布有相同的值。

C．齐向扩展场（Expanded and Aligned Field）

齐向扩展场被定义为这样一个假想的辐射场，与某一参考点的辐射场相应的齐向扩展场内，注量和它的能量分布保存与扩展场内相同，但注量是单向的（即用单向辐射代替原来有角分布的辐射）。

任意定向剂量当量的表述应当包括参考深度d和方向Ω。为了简化表述，d应当用mm为单位表示出来。H'(d,Ω)大致反映为以Ω方向为法线的人体躯干表面面积元下深度d处之点处于该点时所受到的剂量当量。

对于弱贯穿辐射，对皮肤使用0.07mm深度，对眼晶体使用3mm深度。这些定向剂量当量被记为H'(0.07,Ω) 与H'(3,Ω)，对于强贯穿辐射经常采用10mm深度。

测量定向剂量当量要求辐射场在仪器尺寸范围是均一的，而仪器要具有所要求的方向响应。用于测定由组织当量物质构成的平板中适当深度处的剂量当量的仪器（例如外推电离室）将适合于测量H'(0.07,Ω) 与H'(3,Ω)，这时要将平板的表面垂直于Ω。

指明方向Ω要求选用一个参考坐标系，方向Ω在这个坐标系中表示出来（例如方位角），参考系经常是能够与辐射场相关的。

在单向场的情况下（见下图），可以用逆向入射场的半径与指定的方向（Ω）之间的夹角α来表示方向，当α=0时，H'(d,0°)等于H*（d）。

定向剂量当量用于弱贯穿辐射的区域监测。定向剂量当量的值强烈依赖于方向Ω，也就是依赖于ICRU球在扩展场中是如何取向的。因为球中的吸收与反散射两者都随入射方向变化。在单向场中，H'(d,α)随辐射的类型和能量两者而变化。对于确定的辐射类型和能量，H'(d,α)随入射角的变化用依赖因子R（d,α）来描述。