《醫(yī)學(xué)物理學(xué)》課程原子核與放射性課件

第十五章原子核和放射性第十五章原子核和放射性*本章內(nèi)容第一節(jié)原子核的基本性質(zhì)第二節(jié)原子核衰變的類型第三節(jié)原子核的衰變規(guī)律第四節(jié)射線與物質(zhì)的相互作用第五節(jié)輻射劑量與射線防護*本章內(nèi)容第一節(jié)原子核的基本性質(zhì)第二節(jié)原子核衰變的一、學(xué)習(xí)本章后，我們應(yīng)該：1.掌握放射性核素的衰變類型；2.掌握放射性核素的衰變規(guī)律和應(yīng)用；3.理解射線與物質(zhì)相互作用的幾種形式；4.理解射線劑量的定義及射線的防護方法；5.了解放射性核素在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用。二、重點：原子核的衰變類型及衰變規(guī)律一、學(xué)習(xí)本章后，我們應(yīng)該：二、重點：原子核的衰變類型及衰變規(guī)原子的構(gòu)成中子原子的構(gòu)成中子第一節(jié)

原子核的基本性質(zhì)質(zhì)子中子原子核帶單位正電荷

e=1.602×10-19C質(zhì)量數(shù)為1（mp=1.623×10-27kg=1.007276u）

不帶電

質(zhì)量數(shù)為1（mn=1.675×10-27kg=1.008665u）一、原子核的組成與符號表示

原子核是由質(zhì)子和中子組成。質(zhì)子和中子統(tǒng)稱核子。第一節(jié)

原子核的基本性質(zhì)質(zhì)子中子原子核帶單位正電荷*原子核的符號表示：質(zhì)量數(shù)

元素符號原子序數(shù)

這一符號表達了原子核的兩大特征：質(zhì)量和電量。*原子核的符號表示：質(zhì)量數(shù)這一符號表達了原子核的*核素、同位素：核素：具有一定的Z值、N值的原子（原子核）稱為一種核素。比如：（三種核素）同位素：具有相同的Z值，而N值不同的核素稱為同位素。同位素具有相同的化學(xué)性質(zhì).比如：氧的三種同位素

氫的三種同位素*核素、同位素：核素：具有一定的Z值、N值的原子（原子核）*同量異位素：具有相同A值而Z值不同的核素。

比如:*同質(zhì)異能素：具有相同Z值和N值，但能量狀態(tài)不同的核素。

表示：基態(tài)激發(fā)態(tài)0.14260.14050.000099Tcm(氬)(鈣)(锝)*同量異位素：具有相同A值而Z值不同的核素。*同質(zhì)異能素：具二、

原子核的性質(zhì)1.原子核的大小和密度*原子核的形狀和大?。航茷榍蝮w

R=R0A

1/3

R0=1.210-15m

*原子核的平均密度：

=2.31017kg.m-3(地球平均密度=6103kg.m-3

）二、

原子核的性質(zhì)1.原子核的大小和密度*原子核的形狀和大小3.核能級

2.核力：核子間強相互作用力。

核力屬于短程力，其作用范圍：10-15m

核力是一種強相互作用核力具有飽和性

核力與電荷無關(guān)

原子核可以處于不同的能量狀態(tài)，且可發(fā)生核能級間的躍遷。特征3.核能級2.核力：核子間強相互作用力。原子核可三、原子核的結(jié)合能和質(zhì)量虧損1.原子核的結(jié)合能*核子結(jié)合成原子核時釋放的能量，稱為原子核的結(jié)合能。例子：2H（氘核）的結(jié)合能（2.22MeV）+P（質(zhì)子）n（中子）2H（氘核）釋放能量為2.22MeV的一個光子（反之亦然）三、原子核的結(jié)合能和質(zhì)量虧損1.原子核的結(jié)合能*核子結(jié)合成原2.原子核的質(zhì)量虧損（massdefect）*原子核的靜質(zhì)量比組成它的核子的靜質(zhì)量總和要小一些，這樣減少的質(zhì)量（m）稱為質(zhì)量虧損。*

質(zhì)量虧損（m)的計算：m=mi-m*質(zhì)量虧損的原因：由質(zhì)能公式

E=mC2知，釋放的能量變化（E）相當(dāng)于一定的質(zhì)量變化（m）

。(各個核子的總靜質(zhì)量）(原子核的靜質(zhì)量)2.原子核的質(zhì)量虧損（massdefect）*原子核的靜*

微觀粒子的質(zhì)量，常用（統(tǒng)一）原子質(zhì)量單位u來衡量。3.原子質(zhì)量單位（atomicmassunit）：*一個原子質(zhì)量單位等于12C原子質(zhì)量的1/12；

即1u=1.66054010-27kg*用u為質(zhì)量單位，用MeV為能量單位表示的質(zhì)能公式：

1u931.5MeVm(u)

=1.073510-3E(MeV)E(MeV)=931.5m(u)或C2*微觀粒子的質(zhì)量，常用（統(tǒng)一）原子質(zhì)量單位u來衡量。3.原四、原子核的穩(wěn)定性*平均結(jié)合能：=E/A*平均結(jié)合能表示松緊程度：（圖17-1平均結(jié)合能曲線）四、原子核的穩(wěn)定性*平均結(jié)合能：=E/A*平均結(jié)合能表3、重核（質(zhì)量數(shù)A200）：較小，原子核結(jié)合較松；

其中A209的核都是放射性核素。*中等核比重核和輕核都穩(wěn)定。由此知道獲得核能的兩種途徑：重核裂變和輕核聚變。1、輕核（質(zhì)量數(shù)A30）：

較小，原子核結(jié)合較松（除偶偶核外）2、中等核（質(zhì)量數(shù)A

為40~120）：較大，原子核結(jié)合較緊。3、重核（質(zhì)量數(shù)A200）：較小，原子核結(jié)合較松；*中*

輕核聚變：輕核聚合成較重的原子核，也會釋放出大量的能量。*

重核裂變：重核分裂成兩個中等核，會釋放出大量的能量。例子

鈾核裂變及其鏈式反應(yīng):慢中子轟擊235U核時，會分裂成兩個質(zhì)量大致相等的中等核和1-3個中子，并釋放出大量的能量；新的中子又引起其他鈾核裂變。這種核反應(yīng)可持續(xù)進行下去。原子彈（我國1964年）和原子反應(yīng)堆（我國1958年）例子

氘核聚變及其熱核反應(yīng)：在極高溫度（108K）下，氘核高速運動相互碰撞而發(fā)生大量聚合，單位質(zhì)量氘核聚變釋放能量是單位質(zhì)量鈾核裂變釋放能量的4倍左右。應(yīng)用氫彈（我國1967年）和太陽能源*輕核聚變：*重核裂變：例子鈾核裂變及其鏈原子彈的基本構(gòu)造

110秒蘑菇云37秒對流風(fēng)

11秒振波0秒爆炸原子彈的基本構(gòu)造110秒蘑菇云37秒對流風(fēng)

11秒振原子彈爆炸

氫彈

美國50年代研制出的第一顆航空投擲型氫彈－MK17型氫彈核電站原子彈爆炸氫彈美國50年代研制出的第一顆航空投擲型“LittleBoy”原子彈的照片“LittleBoy”原子彈的照片第二節(jié)

原子核的衰變類型

*核衰變過程嚴格遵守如下守恒定律：

能量守恒定律，動量守恒定律，電荷守恒定律，核子數(shù)守恒定律.

*核衰變:核素自發(fā)地放出射線變?yōu)榱硪环N核素的現(xiàn)象，稱為核衰變（nucleardecay）.*衰變能:核衰變過程釋放出來的能量，稱為衰變能（decayenergy）,記為Q。

第二節(jié)

原子核的衰變類型

*核衰變過程嚴格遵守如下守恒定律一、α衰變

*衰變:

A值超過209的重核發(fā)射核（也稱為粒子），而衰變?yōu)锳值減小4的另一種原子核。稱這種衰變?yōu)樗プ?decay)。*衰變式：

*位移法則：子核在元素周期表中位于母核前兩位。*子核可處于激發(fā)態(tài),所以有γ射線和內(nèi)轉(zhuǎn)換電子伴隨射線發(fā)射出來。1(5.5%)2(94.45%)0.1860.000(鐳)(氡)一、α衰變*衰變:*衰變式：《醫(yī)學(xué)物理學(xué)》課程原子核與放射性課件二、β衰變

原子核發(fā)射電子（也稱β-粒子：

)，這種衰變過程叫做β-衰變.1.β-衰變(β-

decay)：*衰變式：*位移法則：子核在元素周期表中位于母核后一位。*子核處于激發(fā)態(tài)，所以有γ射線伴隨β射線和反中微子射線發(fā)射出來。0.14260.0000β(81%)(鉬)(锝)二、β衰變原子核發(fā)射電子（也稱β-粒子：)2.β+衰變(β+decay)：

原子核發(fā)射正電子（也稱為β+粒子：

)，這種衰變方式稱為β+衰變.*衰變式：*位移法則：子核在元素周期表中位于母核前一位。*子核可以處于激發(fā)態(tài)；所以有γ射線伴隨β+射線發(fā)射出來。*

β+粒子與電子結(jié)合轉(zhuǎn)變?yōu)殡p光子（能量各為0.511MeV)發(fā)出。0.5460.0000.378EC(43%)β+(57%)1.022MeV(鐵)(錳)2.β+衰變(β+decay)：原子核發(fā)射正電子（也

原子核俘獲一個核外電子，發(fā)射一個中微子而轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N核，這個衰變過程稱為電子俘獲.3.電子俘獲（electroncapture；EC）：*衰變式：（中微子）*位移法則：子核在元素周期表中位于母核前一位。*子核發(fā)出標識X射線。探測電子俘獲的基礎(chǔ)。0.6470.0000.392EC(1.7%)EC(98.2%)(錫)(銦)原子核俘獲一個核外電子，發(fā)射一個中微子而轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪槐环@的電子主要來自核外的K、L層，電子被俘獲后將產(chǎn)生標識X射線或俄歇電子，俄歇電子：電子躍遷時不輻射標識射線，而將其能量傳給同一能級的另一電子，使其成為自由電子，此自由電子即為俄歇電子。被俘獲的電子主要來自核外的K、L層，俄歇電子：電子躍遷時不輻β-衰變β+衰變β-衰變β+衰變?nèi)?、衰變和?nèi)轉(zhuǎn)換*衰變(

decay):

射線是從原子核內(nèi)發(fā)出的高能量光子。原子核激發(fā)態(tài)的能量通過發(fā)出射線的衰變方式稱為衰變.例子：99Tc的衰變?；鶓B(tài)激發(fā)態(tài)能級（MeV)0.18110.14260.1405射線0.000099Tcm*內(nèi)轉(zhuǎn)換(internalconversion)：原子核激發(fā)態(tài)的能量也可直接傳遞給核外內(nèi)層電子，使從原子中飛出。三、衰變和內(nèi)轉(zhuǎn)換*衰變(decay):例子：99內(nèi)轉(zhuǎn)換（internalconversion)內(nèi)轉(zhuǎn)換（internalconversion)《醫(yī)學(xué)物理學(xué)》課程原子核與放射性課件《醫(yī)學(xué)物理學(xué)》課程原子核與放射性課件第一、二節(jié)小結(jié)核素同位素同質(zhì)異能素同量異位素原子核的組成核力原子核的密度核能級結(jié)合能和質(zhì)量虧損原子核的基本性質(zhì)核衰變四個守恒定律衰變類型第一、二節(jié)小結(jié)核素原子核的組成核力原子核的密度核能級原子核的第三節(jié)核衰變的規(guī)律*衰變定律：不穩(wěn)定核素的衰變率與現(xiàn)有的原子核個數(shù)N成正比一、衰變定律*

自發(fā)過程遵循統(tǒng)計規(guī)律。利用初始條件:t=0時，N=N0；對上式積分得到：*放射性物質(zhì)按指數(shù)規(guī)律衰減.第三節(jié)核衰變的規(guī)律*衰變定律：一、衰變定律*自發(fā)過程二、衰變常數(shù)和半衰期

(1)

衰變常數(shù)λ(decayconstant)單位：S-1物理意義：衰變常數(shù)λ越大的放射性核素，其衰變越快。(2)半衰期T

（half-life）

：定義：放射性核素減少至一半所需的時間。表達式：物理意義：半衰期越小的放射性核素，其衰變越快。單位：y(a),d,h,min,S等。衰變定律另一表式：二、衰變常數(shù)和半衰期(1)衰變常數(shù)λ(decayc（3）平均壽命τ*

定義：放射性核平均生存的時間注意上式中衰變常數(shù)、半衰期和平均壽命三者的關(guān)系。（3）平均壽命τ*定義：放射性核平均生存的時間注意上式中三、放射性活度（radioactivity，A）*

放射性活度的國際單位稱為貝可，記為Bq。

1Bq=1次核衰變/秒

常用舊單位是居里，用Ci表示。

1Ci=3.7×1010Bq。

=3.7×104MBq*

定義：用單位時間內(nèi)衰變的原子核數(shù)（-dN/dt）來表示放射性活度

A(即放射性強度)。

A=-dN/dt

單位：核衰變/秒*

放射性活度A的衰變規(guī)律：

1mCi=3.7×107Bq；1Ci=3.7×104Bq

三、放射性活度（radioactivity，A）*放射性活四、放射平衡*放射性核的衰變?nèi)暨f次衰變,形成放射族.鈾核如:鈾族8次α衰變和6次β衰變鉛核母核第一代子核第二代子核*子核按照自己的衰變規(guī)律進行衰變.經(jīng)過一定時間,子核每秒衰變的核數(shù)等于母核衰變而來的核數(shù).這種現(xiàn)象稱為放射平衡.*放射平衡的應(yīng)用:核素發(fā)生器(俗稱“母?！?.-----------制取短壽命的放射性核素.四、放射平衡*放射性核的衰變?nèi)暨f次衰變,形成放射族.鈾核如:*放射源內(nèi)原子核數(shù)目（N）的計算：m:放射源核素總質(zhì)量。μ:放射性核素的摩爾質(zhì)量。NA=6.0221023/mol補充：*放射源內(nèi)原子核數(shù)目（N）的計算：m:放射源核素總質(zhì)量例題：3215P經(jīng)過7.15天后留存的核數(shù)與開始時的核數(shù)之比為√2/2，求：（1）3215P的半衰期；（2）1.00ug的3215P的活度；（3）1.00ug的3215P在28.6天中所放出的β_粒子數(shù)。(1)由公式：N=N0(1/2)t/T(1/2)7.15/T=√2/2=(1/2)1/2

得：3215P的半衰期為T=14.3d.例題：3215P經(jīng)過7.15天后留存的核數(shù)與開始時的核數(shù)(2)設(shè)1.00ug的3215P共有N0個原子，則

N0=1.00×10-6/32×6.022×1023=1.88×1016(個)λ=0.693/T=0.693/14.3=0.0485d-1=5.61×10-7s-1活度為：A0=λN0=5.61×10-7×1.88×1016=1.05×1010Bq=0.285Ci(3)經(jīng)28.6d留存的核數(shù)為N，衰變掉的核數(shù)為：

N0

-N=N0(1-(1/2)t/T)=1.41×1016(個)(2)設(shè)1.00ug的3215P共有N0個原子，則第四節(jié)射線與物質(zhì)的相互作用射線1.帶電粒子射線：

α、β-

、β+2.光子射線：

X射線、γ射線3.不帶電粒子射線：中子射線第四節(jié)射線與物質(zhì)的相互作用射線一、帶電粒子射線與物質(zhì)的相互作用1.電離和激發(fā)2.散射和軔致輻射一、帶電粒子射線與物質(zhì)的相互作用1.電離和激發(fā)1.電離和激發(fā)1.1直接電離：帶電粒子使某個電子脫離原子成為自由電子過程稱為直接電離。形成的正、負離子稱為離子對。1.2間接電離：從原子中脫離的電子，因為具有動能仍將與其它原子作用，引起新的電離，這種電離稱為間接電離或次級電離。1.3比電離（specificionization)：每厘米長的徑跡上離子對的數(shù)目稱為比電離（又稱電離比值、電離比度）。1.電離和激發(fā)1.1直接電離：1.4影響電離比值大小的量a.帶電粒子的電荷量q

b.帶電粒子的速度v

c.物質(zhì)的密度ρ

1.5激發(fā)帶電粒子使核外電子由低能級躍遷到高能級的現(xiàn)象稱為激發(fā)。激發(fā)的結(jié)果：退激時產(chǎn)生光子或轉(zhuǎn)變?yōu)闊徇\動的能量。1.4影響電離比值大小的量a.帶電粒子的電荷量q1.2.散射和軔致輻射散射：帶電粒子在物質(zhì)中受原子核靜電力的作用而改變方向，此現(xiàn)象稱為散射。粒子能量不變，稱為彈性散射若粒子能量有損失，稱為非彈性散射軔致輻射

相關(guān)的兩個概念：（1）射程（2）吸收2.散射和軔致輻射散射：帶電粒子在物質(zhì)中受原子核靜電力的（1）射程粒子在物質(zhì)中停止運動以前沿運動軌跡所通過的距離稱為路程。路程沿入射方向的投影稱為射程。如：β粒子的射程：在空氣中可達數(shù)米，在生物體內(nèi)有數(shù)十毫米。α粒子的射程：在空氣中可達數(shù)厘米，在生物體內(nèi)只有幾百微米。（2）吸收射線能量完全喪失時，粒子射線將消失，此即射線被吸收。（1）射程粒子在物質(zhì)中停止運動以前沿運動軌跡所通過的距離稱為二、光子射線與物質(zhì)的相互作用光子與物質(zhì)相互作用的主要方式有三種：光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)、電子對效應(yīng)。1.光電效應(yīng)光電效應(yīng)的結(jié)果產(chǎn)生了：光電子標識X射線俄歇電子二、光子射線與物質(zhì)的相互作用光子與物質(zhì)相互作用的主要方式有三2.康普頓效應(yīng)

能量較高的光子與自由電子或原子中束縛不太緊的電子作用，把一部分能量傳給電子，使其脫離原子成為反沖電子，光子能量減小，以散射光子的形式改變前進方向，這種作用過程稱為康普頓效應(yīng)?？灯疹D效應(yīng)的結(jié)果產(chǎn)生了：反沖電子、散射光子。2.康普頓效應(yīng)能量較高的光子與自由電子或原子中束縛不太緊3.電子對效應(yīng)當(dāng)光子的能量hυ大于兩個電子的靜止質(zhì)量2mec2=1.022MeV時，光子在原子核靜電場作用下轉(zhuǎn)化為一個正電子和一個負電子，這種現(xiàn)象稱為電子對效應(yīng)（electronpairingeffect)。hυ>1.022MeV正電子負電子＋3.電子對效應(yīng)當(dāng)光子的能量hυ大于兩個電子的靜止質(zhì)量2mec

電子對湮滅正電子在真空中穩(wěn)定，在物質(zhì)中很難存在，當(dāng)正電子能量為零時會與一個負電子結(jié)合，轉(zhuǎn)化為兩個能量皆為0.511MeV、飛行方向相反的光子，此現(xiàn)象稱為電子對的湮滅(electronpairannihilation).hυ>1.022MeV正電子負電子＋正電子負電子hυ′=0.511MeVhυ′=0.511MeV結(jié)果：產(chǎn)生正電子、負電子和兩個光子電子對湮滅正電子在真空中穩(wěn)定，在物質(zhì)中很難存在，當(dāng)正電子能X、γ射線與物質(zhì)的相互作用比較復(fù)雜，產(chǎn)生的次級粒子射線及次級光子射線還會與物質(zhì)作用，發(fā)生間接電離和激發(fā)。0.010.10.51510光子能量(MeV)120100806040200吸收物質(zhì)的原子序數(shù)光電效應(yīng)電子對效應(yīng)康普頓效應(yīng)X、γ射線與物質(zhì)的相互作用比較復(fù)雜，產(chǎn)生的次級粒三、中子與物質(zhì)的相互作用1.中子的獲得：鈾裂變時可獲取中子：

23599U+10n=9038Sr+13654Xe+1010n2.中子分類：慢中子：能量介于0.03～0.1eV

熱中子：能量小于0.5eV

中能中子：能量介于0.5eV～10KeV

快中子：能量介于10KeV～10MeV

高能中子：能量大于10MeV

三、中子與物質(zhì)的相互作用1.中子的獲得：3.中子與物質(zhì)的相互作用中子主要與原子核發(fā)生作用，如：受原子核散射或與原子核發(fā)生核反應(yīng)，引起物質(zhì)間接電離。4.中子的防護：常用含氫較多的水、石蠟使中子減速且吸收中子，達到防護作用5.中子的醫(yī)學(xué)應(yīng)用：用中子照射腫瘤療效優(yōu)于X、γ射線。3.中子與物質(zhì)的相互作用第五節(jié)輻射劑量與防護及測量原理1.電離輻射：α射線、β射線、X射線、γ射線、中子射線等通過物質(zhì)時，皆能使物質(zhì)原子直接或間接產(chǎn)生電離作用，所以統(tǒng)稱這些射線為電離輻射。2.輻射效應(yīng)：各種電離輻射通過物質(zhì)時能使物質(zhì)發(fā)生變化，這些變化稱為輻射效應(yīng)。第五節(jié)輻射劑量與防護及測量原理1.電離輻射：3.生物效應(yīng)：人體或生物體組織吸收電離輻射能量后會產(chǎn)生物理、化學(xué)和生物學(xué)變化，導(dǎo)致組織的損傷，稱為生物效應(yīng)。生物效應(yīng)的程度:準確評估放射治療的療效和副作用的量?下面介紹幾個相關(guān)的量：3.生物效應(yīng)：人體或生物體組織吸收電離輻射能量后會產(chǎn)生物理、一、輻射劑量及其單位1.照射量X、γ射線的照射量定義為

E=dQ/dm

式中dQ是當(dāng)射線在質(zhì)量為dm的干燥空氣中形成的任何一種符號（正和負）離子的總電量。

E的單位為：C/kg，

曾用單位為：倫琴（R）

1R=2.58×10-4C/kg一、輻射劑量及其單位1.照射量2.吸收劑量單位質(zhì)量的被照物質(zhì)從電離輻射中所吸收的能量稱為吸收劑量，用D

表示

D

=dE/dm單位：J/kg，稱為戈瑞（Gy），常用單位有：拉德（rad）

1

Gy

=

100

rad吸收劑量率：單位時間內(nèi)的吸收劑量稱為吸收劑量率，單位為：Gy/s2.吸收劑量單位質(zhì)量的被照物質(zhì)從電離輻射中所吸收的能量稱為3.當(dāng)量劑量(或劑量當(dāng)量)HT

當(dāng)量劑量是反映電離輻射對人體損傷程度的物理量,根據(jù)射線生物效應(yīng)的強烈程度，引入輻射權(quán)重因子ωR射線種類和能量范圍ωR

(近似值)射線種類和能量范圍ωR

(近似值)X、γ射線1中子（能量<10eV）5β-、β+射線1中子（100eV～2MeV）20質(zhì)子（能量>2MeV）5中子（2MeV～20MeV）10α射線20中子（>20MeV）53.當(dāng)量劑量(或劑量當(dāng)量)HT當(dāng)量劑量是反映電離輻射對當(dāng)量劑量=輻射權(quán)重因子×吸收劑量

即

HT=

ωR·

DT.R

劑量當(dāng)量HT的單位為：希沃特（Sv)，

常用的單位還有：雷姆（rem)

1Sv=100rem當(dāng)量劑量=輻射權(quán)重因子×吸收劑量二、輻射防護

人們在日常生活中一直受到的各種天然射線的照射，稱為本底照射，最大允許劑量（MPD）國際上規(guī)定：經(jīng)過長期積累或一次性照射后，對肌體既無損害又不發(fā)生遺傳危害的最大劑量稱為最大允許劑量（MPD）。我國規(guī)定的MPD值為每年不超過5rem，即50mSv;而每天不超過50μSv。二、輻射防護人們在日常生活中一直受到的各種天然射線的照射，1.外照射防護

放射源在體外對人體進行的照射稱為外照射。①對α射線的防護：工作時只要帶手套就能有效的進行外防護（射程短）；②對β射線的防護：使用原子序數(shù)中等的物質(zhì)，如用鋁、各種塑料和有機玻璃等。③對X、γ射線的防護：用原子序數(shù)較大的物質(zhì)，如鉛。1.外照射防護放射源在體外對人體進行的照射稱為外照射。2.內(nèi)照射防護內(nèi)照射：放射性核素注入體內(nèi)進行的照射稱為內(nèi)照射。任何射線的內(nèi)照射皆應(yīng)該避免，特別是α射線（電離比值大）,混泥土建筑物氡Rn的含量較高，散入空氣中，會隨塵埃吸入人肺中產(chǎn)生內(nèi)照射，22286Rn，半衰期為3.82d，產(chǎn)生α、γ射線，容易引起肺癌。2.內(nèi)照射防護內(nèi)照射：放射性核素注入體內(nèi)進行的照射稱為內(nèi)照射日常生活中接觸到的輻射劑量國家規(guī)定安全劑量5mSv/年北京地區(qū)天然本底2mSv/年吃食物0.2mSv/年磚制房屋0.4mSv/年乘飛機0.01mSv/小時吸煙20支/天1mSv/年泥土、空氣0.5mSv/年門診透視0.3mSv/次胸部透視0.1mSv/次消化道造影13.7mSv/次日常生活中接觸到的輻射劑量國家規(guī)定安全劑量5mSv三、射線的測量原理

射線探測器可以探測α、β、γ射線是否存在，甚至能探測其能量和數(shù)目。三、射線的測量原理射線探測器可以探測α、β、γ射第六節(jié)放射性核素在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用1.示蹤的原理2.放射診斷（1）γ照相機（2）ECT:SPECT;PET3.腫瘤放射治療第六節(jié)放射性核素在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用1.示蹤的原理第三、四、五節(jié)小結(jié)核衰變的規(guī)律衰變常數(shù)、半衰期、平均壽命、放射性活度射線與物質(zhì)的相互作用帶電粒子射線光子射線中子射線電離和激發(fā)散射和軔致輻射光電效應(yīng)康普頓散射電子對生成粒子射線電離輻射照射量吸收劑量劑量當(dāng)量防護第三、四、五節(jié)小結(jié)核衰變的規(guī)律衰變常數(shù)、半衰期、平均壽命、放作業(yè):P333：4、5、6、7、10、11作業(yè):P333：二、重點：原子核的衰變類型及衰變規(guī)律一、學(xué)習(xí)本章后，我們應(yīng)該：1、掌握放射性核素的衰變類型。2、掌握放射性核素的衰變規(guī)律和應(yīng)用。3、理解射線與物質(zhì)相互作用的幾種形式。4、理解射線劑量的定義及射線的防護方法。結(jié)束二、重點：原子核的衰變類型及衰變規(guī)律一、學(xué)習(xí)本章后，我們應(yīng)該SummaryofChapter3:Concepts:Idealfluid,Streamline,Tubeofflow,Steadflow,Laminarflow,Viscosity,Turbulentflow,Flowresistance,(1)Equationofcontinuity:ρ1A11

=ρ2A22

Foranincompressiblefluid:A11

=A22Formulas:(2)Bernoulli’sEquation:SummaryofChapter3:Concepts:(3)Poiseuille’sLaw:

(4)TheReynoldsnumberNR:NR=2R(5)Stoke’sLaw:F=6πηr(6)Thesedimentationvelocity:(7)

NR<1000flowislaminarNR>15000flowisturbulent1000<NR<15000flowisunstable(3)Poiseuille’sLaw:(4)TheSummaryofchapter4I=1.IntensityofwaveThesoundwave:f=20to20,000Hz.Theinfrasonicwave:f<20Hz;

Theultrasonicwave:f>20,000Hz;2.3.Thepressureamplitude:Ｐm＝cAConcepts:Formulas:Soundwave,Soundpressure,Acousticimpedance,Intensityofsound,Intensity-level,Loudnesslevel,Summaryofchapter4I=1.Int6.

Thereflectioncoefficientandrefractioncoefficientofintensity:==itt44.Theacousticimpedance:5.Intensityofsoundwave:mm6.Thereflectioncoefficient8.DopplerEffect9.UltrasoundandItsApplicationsinMedicine:Thevelocityvofredbloodcell:7.Theintensity-levelscale(Decibelscale):I0=10-12Wm-2

8.DopplerEffect9.UltrasoThesignSummaryofchapter5Concepts:Electricalcurrentdensity,Formulas:1,Electricalcurrentdensity:2,Kirchhoff’slaws:ThesignSummaryofchapter5Co基爾霍夫定律分析和計算電路電流的步驟：I>0（正值），電流實際方向與假定方向一致；I<0（負值），電流實際方向與假定方向相反。設(shè)電路有m條支路，n個節(jié)點，⑴假定各支路電流的方向和回路的循行方向；⑵列出節(jié)點電流方程n-1個；⑶列出回路電壓方程m-(n-1)個；⑷對m個獨立方程聯(lián)立求解；⑸判斷各支路電流實際方向；基爾霍夫定律分析和計算電路電流的步驟：I>0（正值），電=F/2L

（N/m2)Concepts:Surfaceenergy,Surfacetension

,

Additionalpressureofacurvedsurfaceofliquid,Contactangle,Capillaryphenomena,Surfactantadsorption,Surfactant,Airembolism.

Summaryofchapter5

1,Coefficientofsurfacetension

Formulas:2,Surfaceenergy=F/2L（N/m2)Concepts:SummP液內(nèi)-P0=附P液內(nèi)-P0=-附4,Additionalpressureofsoapbubble:

3,Additionalpressureofacurvedsurfaceofliquid:4(convexsurface)(concavesurface)P液內(nèi)-P0=附P液內(nèi)-P0=-附4,Additiona5,Heightofaliquidinacapillary:

5,HeightofaliquidinacapiSummaryofchapter10

1.Thefringe’sformulaofYoung’sdoubleslits:2.TheOpticalPath.S=nl3.DiffractionFromaSingleSlit.明紋公式暗紋公式Summaryofchapter101.Thefr5.PolarizationofLightMalus’Law:I=I0cos2θ

4.ThePlaneDiffractionGrating.

*Thegratingspacing:d=unitlength/thenumberofslitssinθ=mλ/d(m=0,1,2…)*Thebrightimage’sformulaConcepts:Coherentlightsource,OpticalPath,Diffractionoflight,Naturallight,Planepolarizedlight,5.PolarizationofLightMaSummeryofchapter111Theequationofrefractionasphericalsurface3nearandfarpoint,accommodation2dioptricpowerofsurface4nearsightedeye,farsightedeye,howtocorrectedthem=n1/f1=n2/f2Summeryofchapter111Thee5Theangularmagnificationofmagnifier:6Theoverallmagnificationofmicroscope7Theresolvingpower:SZU0.615TheangularmagnificationConcepts:Refractionasphericalsurface,Coaxialsphericalsystem,Opticalmodeloftheeye,Accommodationoftheeye,Viewingangle,Vision,Angularmagnification,

Resolvingpower.Concepts:μm=μ/

Massthickness:

Xm=X3.MassabsorptioncoefficientSummaryofchapter131,Thewavelengthofthislimit:

2,TheAbsorptionlawofX-ray

μm=μ/Massthickness:4,Halfvaluelayer

Concepts:BasicpropertiesoftheX-ray,IntensityandhardnessoftheX-ray,ContinuousX-rayspectrum,CharacteristicX-rayspectrum.4,HalfvaluelayerConcepts:Summaryofchapter14Concepts:Nuclide,Isotopes,

Isomer,

BindingEnergy,Massdefect,

Nucleardecay,rdecayandinternalconversion,decay,β-decay,β+decayandelectroncapture,Half-life,Radioactivity.

Summaryofchapter14Concepts:m(u)

=1。073510-3E(MeV)E(MeV)=931.5m(u)m=mi-mdN/dt=-λNN=N0exp(-λt)T=ln2/λ=0.693/λN=N0exp(-ln2t/T)=N0(1/2)t/T3,DecayLaw

1.Massdefect:2,Theequationofmassandenergy:4,Half-life

Formulas:m(u)=1。073510-3E(MeV)E(MA=-dN/dt=λN

A=λN0exp(-λt)=A0exp(-λt)=A0(1/2)t/T5,Radioactivity.N=mN0/mmol6.Thenumberofradioactivesource:1Ci=3.7×1010Bq。1mCi=3.7×107Bq；1Ci=3.7×104BqA=-dN/dt=λNA=λN0exp(第十五章原子核和放射性第十五章原子核和放射性*本章內(nèi)容第一節(jié)原子核的基本性質(zhì)第二節(jié)原子核衰變的類型第三節(jié)原子核的衰變規(guī)律第四節(jié)射線與物質(zhì)的相互作用第五節(jié)輻射劑量與射線防護*本章內(nèi)容第一節(jié)原子核的基本性質(zhì)第二節(jié)原子核衰變的一、學(xué)習(xí)本章后，我們應(yīng)該：1.掌握放射性核素的衰變類型；2.掌握放射性核素的衰變規(guī)律和應(yīng)用；3.理解射線與物質(zhì)相互作用的幾種形式；4.理解射線劑量的定義及射線的防護方法；5.了解放射性核素在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用。二、重點：原子核的衰變類型及衰變規(guī)律一、學(xué)習(xí)本章后，我們應(yīng)該：二、重點：原子核的衰變類型及衰變規(guī)原子的構(gòu)成中子原子的構(gòu)成中子第一節(jié)

原子核的基本性質(zhì)質(zhì)子中子原子核帶單位正電荷

e=1.602×10-19C質(zhì)量數(shù)為1（mp=1.623×10-27kg=1.007276u）

不帶電

質(zhì)量數(shù)為1（mn=1.675×10-27kg=1.008665u）一、原子核的組成與符號表示

原子核是由質(zhì)子和中子組成。質(zhì)子和中子統(tǒng)稱核子。第一節(jié)

原子核的基本性質(zhì)質(zhì)子中子原子核帶單位正電荷*原子核的符號表示：質(zhì)量數(shù)

元素符號原子序數(shù)

這一符號表達了原子核的兩大特征：質(zhì)量和電量。*原子核的符號表示：質(zhì)量數(shù)這一符號表達了原子核的*核素、同位素：核素：具有一定的Z值、N值的原子（原子核）稱為一種核素。比如：（三種核素）同位素：具有相同的Z值，而N值不同的核素稱為同位素。同位素具有相同的化學(xué)性質(zhì).比如：氧的三種同位素

氫的三種同位素*核素、同位素：核素：具有一定的Z值、N值的原子（原子核）*同量異位素：具有相同A值而Z值不同的核素。

比如:*同質(zhì)異能素：具有相同Z值和N值，但能量狀態(tài)不同的核素。

表示：基態(tài)激發(fā)態(tài)0.14260.14050.000099Tcm(氬)(鈣)(锝)*同量異位素：具有相同A值而Z值不同的核素。*同質(zhì)異能素：具二、

原子核的性質(zhì)1.原子核的大小和密度*原子核的形狀和大?。航茷榍蝮w

R=R0A

1/3

R0=1.210-15m

*原子核的平均密度：

=2.31017kg.m-3(地球平均密度=6103kg.m-3

）二、

原子核的性質(zhì)1.原子核的大小和密度*原子核的形狀和大小3.核能級

2.核力：核子間強相互作用力。

核力屬于短程力，其作用范圍：10-15m

核力是一種強相互作用核力具有飽和性

核力與電荷無關(guān)

原子核可以處于不同的能量狀態(tài)，且可發(fā)生核能級間的躍遷。特征3.核能級2.核力：核子間強相互作用力。原子核可三、原子核的結(jié)合能和質(zhì)量虧損1.原子核的結(jié)合能*核子結(jié)合成原子核時釋放的能量，稱為原子核的結(jié)合能。例子：2H（氘核）的結(jié)合能（2.22MeV）+P（質(zhì)子）n（中子）2H（氘核）釋放能量為2.22MeV的一個光子（反之亦然）三、原子核的結(jié)合能和質(zhì)量虧損1.原子核的結(jié)合能*核子結(jié)合成原2.原子核的質(zhì)量虧損（massdefect）*原子核的靜質(zhì)量比組成它的核子的靜質(zhì)量總和要小一些，這樣減少的質(zhì)量（m）稱為質(zhì)量虧損。*

質(zhì)量虧損（m)的計算：m=mi-m*質(zhì)量虧損的原因：由質(zhì)能公式

E=mC2知，釋放的能量變化（E）相當(dāng)于一定的質(zhì)量變化（m）

。(各個核子的總靜質(zhì)量）(原子核的靜質(zhì)量)2.原子核的質(zhì)量虧損（massdefect）*原子核的靜*

微觀粒子的質(zhì)量，常用（統(tǒng)一）原子質(zhì)量單位u來衡量。3.原子質(zhì)量單位（atomicmassunit）：*一個原子質(zhì)量單位等于12C原子質(zhì)量的1/12；

即1u=1.66054010-27kg*用u為質(zhì)量單位，用MeV為能量單位表示的質(zhì)能公式：

1u931.5MeVm(u)

=1.073510-3E(MeV)E(MeV)=931.5m(u)或C2*微觀粒子的質(zhì)量，常用（統(tǒng)一）原子質(zhì)量單位u來衡量。3.原四、原子核的穩(wěn)定性*平均結(jié)合能：=E/A*平均結(jié)合能表示松緊程度：（圖17-1平均結(jié)合能曲線）四、原子核的穩(wěn)定性*平均結(jié)合能：=E/A*平均結(jié)合能表3、重核（質(zhì)量數(shù)A200）：較小，原子核結(jié)合較松；

其中A209的核都是放射性核素。*中等核比重核和輕核都穩(wěn)定。由此知道獲得核能的兩種途徑：重核裂變和輕核聚變。1、輕核（質(zhì)量數(shù)A30）：

較小，原子核結(jié)合較松（除偶偶核外）2、中等核（質(zhì)量數(shù)A

為40~120）：較大，原子核結(jié)合較緊。3、重核（質(zhì)量數(shù)A200）：較小，原子核結(jié)合較松；*中*

輕核聚變：輕核聚合成較重的原子核，也會釋放出大量的能量。*

重核裂變：重核分裂成兩個中等核，會釋放出大量的能量。例子

鈾核裂變及其鏈式反應(yīng):慢中子轟擊235U核時，會分裂成兩個質(zhì)量大致相等的中等核和1-3個中子，并釋放出大量的能量；新的中子又引起其他鈾核裂變。這種核反應(yīng)可持續(xù)進行下去。原子彈（我國1964年）和原子反應(yīng)堆（我國1958年）例子

氘核聚變及其熱核反應(yīng)：在極高溫度（108K）下，氘核高速運動相互碰撞而發(fā)生大量聚合，單位質(zhì)量氘核聚變釋放能量是單位質(zhì)量鈾核裂變釋放能量的4倍左右。應(yīng)用氫彈（我國1967年）和太陽能源*輕核聚變：*重核裂變：例子鈾核裂變及其鏈原子彈的基本構(gòu)造

110秒蘑菇云37秒對流風(fēng)

11秒振波0秒爆炸原子彈的基本構(gòu)造110秒蘑菇云37秒對流風(fēng)

11秒振原子彈爆炸

氫彈

美國50年代研制出的第一顆航空投擲型氫彈－MK17型氫彈核電站原子彈爆炸氫彈美國50年代研制出的第一顆航空投擲型“LittleBoy”原子彈的照片“LittleBoy”原子彈的照片第二節(jié)

原子核的衰變類型

*核衰變過程嚴格遵守如下守恒定律：

能量守恒定律，動量守恒定律，電荷守恒定律，核子數(shù)守恒定律.

*核衰變:核素自發(fā)地放出射線變?yōu)榱硪环N核素的現(xiàn)象，稱為核衰變（nucleardecay）.*衰變能:核衰變過程釋放出來的能量，稱為衰變能（decayenergy）,記為Q。

第二節(jié)

原子核的衰變類型

*核衰變過程嚴格遵守如下守恒定律一、α衰變

*衰變:

A值超過209的重核發(fā)射核（也稱為粒子），而衰變?yōu)锳值減小4的另一種原子核。稱這種衰變?yōu)樗プ?decay)。*衰變式：

*位移法則：子核在元素周期表中位于母核前兩位。*子核可處于激發(fā)態(tài),所以有γ射線和內(nèi)轉(zhuǎn)換電子伴隨射線發(fā)射出來。1(5.5%)2(94.45%)0.1860.000(鐳)(氡)一、α衰變*衰變:*衰變式：《醫(yī)學(xué)物理學(xué)》課程原子核與放射性課件二、β衰變

原子核發(fā)射電子（也稱β-粒子：

)，這種衰變過程叫做β-衰變.1.β-衰變(β-

decay)：*衰變式：*位移法則：子核在元素周期表中位于母核后一位。*子核處于激發(fā)態(tài)，所以有γ射線伴隨β射線和反中微子射線發(fā)射出來。0.14260.0000β(81%)(鉬)(锝)二、β衰變原子核發(fā)射電子（也稱β-粒子：)2.β+衰變(β+decay)：

原子核發(fā)射正電子（也稱為β+粒子：

)，這種衰變方式稱為β+衰變.*衰變式：*位移法則：子核在元素周期表中位于母核前一位。*子核可以處于激發(fā)態(tài)；所以有γ射線伴隨β+射線發(fā)射出來。*

β+粒子與電子結(jié)合轉(zhuǎn)變?yōu)殡p光子（能量各為0.511MeV)發(fā)出。0.5460.0000.378EC(43%)β+(57%)1.022MeV(鐵)(錳)2.β+衰變(β+decay)：原子核發(fā)射正電子（也

原子核俘獲一個核外電子，發(fā)射一個中微子而轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N核，這個衰變過程稱為電子俘獲.3.電子俘獲（electroncapture；EC）：*衰變式：（中微子）*位移法則：子核在元素周期表中位于母核前一位。*子核發(fā)出標識X射線。探測電子俘獲的基礎(chǔ)。0.6470.0000.392EC(1.7%)EC(98.2%)(錫)(銦)原子核俘獲一個核外電子，發(fā)射一個中微子而轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪槐环@的電子主要來自核外的K、L層，電子被俘獲后將產(chǎn)生標識X射線或俄歇電子，俄歇電子：電子躍遷時不輻射標識射線，而將其能量傳給同一能級的另一電子，使其成為自由電子，此自由電子即為俄歇電子。被俘獲的電子主要來自核外的K、L層，俄歇電子：電子躍遷時不輻β-衰變β+衰變β-衰變β+衰變?nèi)⑺プ兒蛢?nèi)轉(zhuǎn)換*衰變(

decay):

射線是從原子核內(nèi)發(fā)出的高能量光子。原子核激發(fā)態(tài)的能量通過發(fā)出射線的衰變方式稱為衰變.例子：99Tc的衰變?；鶓B(tài)激發(fā)態(tài)能級（MeV)0.18110.14260.1405射線0.000099Tcm*內(nèi)轉(zhuǎn)換(internalconversion)：原子核激發(fā)態(tài)的能量也可直接傳遞給核外內(nèi)層電子，使從原子中飛出。三、衰變和內(nèi)轉(zhuǎn)換*衰變(decay):例子：99內(nèi)轉(zhuǎn)換（internalconversion)內(nèi)轉(zhuǎn)換（internalconversion)《醫(yī)學(xué)物理學(xué)》課程原子核與放射性課件《醫(yī)學(xué)物理學(xué)》課程原子核與放射性課件第一、二節(jié)小結(jié)核素同位素同質(zhì)異能素同量異位素原子核的組成核力原子核的密度核能級結(jié)合能和質(zhì)量虧損原子核的基本性質(zhì)核衰變四個守恒定律衰變類型第一、二節(jié)小結(jié)核素原子核的組成核力原子核的密度核能級原子核的第三節(jié)核衰變的規(guī)律*衰變定律：不穩(wěn)定核素的衰變率與現(xiàn)有的原子核個數(shù)N成正比一、衰變定律*

自發(fā)過程遵循統(tǒng)計規(guī)律。利用初始條件:t=0時，N=N0；對上式積分得到：*放射性物質(zhì)按指數(shù)規(guī)律衰減.第三節(jié)核衰變的規(guī)律*衰變定律：一、衰變定律*自發(fā)過程二、衰變常數(shù)和半衰期

(1)

衰變常數(shù)λ(decayconstant)單位：S-1物理意義：衰變常數(shù)λ越大的放射性核素，其衰變越快。(2)半衰期T

（half-life）

：定義：放射性核素減少至一半所需的時間。表達式：物理意義：半衰期越小的放射性核素，其衰變越快。單位：y(a),d,h,min,S等。衰變定律另一表式：二、衰變常數(shù)和半衰期(1)衰變常數(shù)λ(decayc（3）平均壽命τ*

定義：放射性核平均生存的時間注意上式中衰變常數(shù)、半衰期和平均壽命三者的關(guān)系。（3）平均壽命τ*定義：放射性核平均生存的時間注意上式中三、放射性活度（radioactivity，A）*

放射性活度的國際單位稱為貝可，記為Bq。

1Bq=1次核衰變/秒

常用舊單位是居里，用Ci表示。

1Ci=3.7×1010Bq。

=3.7×104MBq*

定義：用單位時間內(nèi)衰變的原子核數(shù)（-dN/dt）來表示放射性活度

A(即放射性強度)。

A=-dN/dt

單位：核衰變/秒*

放射性活度A的衰變規(guī)律：

1mCi=3.7×107Bq；1Ci=3.7×104Bq

三、放射性活度（radioactivity，A）*放射性活四、放射平衡*放射性核的衰變?nèi)暨f次衰變,形成放射族.鈾核如:鈾族8次α衰變和6次β衰變鉛核母核第一代子核第二代子核*子核按照自己的衰變規(guī)律進行衰變.經(jīng)過一定時間,子核每秒衰變的核數(shù)等于母核衰變而來的核數(shù).這種現(xiàn)象稱為放射平衡.*放射平衡的應(yīng)用:核素發(fā)生器(俗稱“母?！?.-----------制取短壽命的放射性核素.四、放射平衡*放射性核的衰變?nèi)暨f次衰變,形成放射族.鈾核如:*放射源內(nèi)原子核數(shù)目（N）的計算：m:放射源核素總質(zhì)量。μ:放射性核素的摩爾質(zhì)量。NA=6.0221023/mol補充：*放射源內(nèi)原子核數(shù)目（N）的計算：m:放射源核素總質(zhì)量例題：3215P經(jīng)過7.15天后留存的核數(shù)與開始時的核數(shù)之比為√2/2，求：（1）3215P的半衰期；（2）1.00ug的3215P的活度；（3）1.00ug的3215P在28.6天中所放出的β_粒子數(shù)。(1)由公式：N=N0(1/2)t/T(1/2)7.15/T=√2/2=(1/2)1/2

得：3215P的半衰期為T=14.3d.例題：3215P經(jīng)過7.15天后留存的核數(shù)與開始時的核數(shù)(2)設(shè)1.00ug的3215P共有N0個原子，則

N0=1.00×10-6/32×6.022×1023=1.88×1016(個)λ=0.693/T=0.693/14.3=0.0485d-1=5.61×10-7s-1活度為：A0=λN0=5.61×10-7×1.88×1016=1.05×1010Bq=0.285Ci(3)經(jīng)28.6d留存的核數(shù)為N，衰變掉的核數(shù)為：

N0

-N=N0(1-(1/2)t/T)=1.41×1016(個)(2)設(shè)1.00ug的3215P共有N0個原子，則第四節(jié)射線與物質(zhì)的相互作用射線1.帶電粒子射線：

α、β-

、β+2.光子射線：

X射線、γ射線3.不帶電粒子射線：中子射線第四節(jié)射線與物質(zhì)的相互作用射線一、帶電粒子射線與物質(zhì)的相互作用1.電離和激發(fā)2.散射和軔致輻射一、帶電粒子射線與物質(zhì)的相互作用1.電離和激發(fā)1.電離和激發(fā)1.1直接電離：帶電粒子使某個電子脫離原子成為自由電子過程稱為直接電離。形成的正、負離子稱為離子對。1.2間接電離：從原子中脫離的電子，因為具有動能仍將與其它原子作用，引起新的電離，這種電離稱為間接電離或次級電離。1.3比電離（specificionization)：每厘米長的徑跡上離子對的數(shù)目稱為比電離（又稱電離比值、電離比度）。1.電離和激發(fā)1.1直接電離：1.4影響電離比值大小的量a.帶電粒子的電荷量q

b.帶電粒子的速度v

c.物質(zhì)的密度ρ

1.5激發(fā)帶電粒子使核外電子由低能級躍遷到高能級的現(xiàn)象稱為激發(fā)。激發(fā)的結(jié)果：退激時產(chǎn)生光子或轉(zhuǎn)變?yōu)闊徇\動的能量。1.4影響電離比值大小的量a.帶電粒子的電荷量q1.2.散射和軔致輻射散射：帶電粒子在物質(zhì)中受原子核靜電力的作用而改變方向，此現(xiàn)象稱為散射。粒子能量不變，稱為彈性散射若粒子能量有損失，稱為非彈性散射軔致輻射

相關(guān)的兩個概念：（1）射程（2）吸收2.散射和軔致輻射散射：帶電粒子在物質(zhì)中受原子核靜電力的（1）射程粒子在物質(zhì)中停止運動以前沿運動軌跡所通過的距離稱為路程。路程沿入射方向的投影稱為射程。如：β粒子的射程：在空氣中可達數(shù)米，在生物體內(nèi)有數(shù)十毫米。α粒子的射程：在空氣中可達數(shù)厘米，在生物體內(nèi)只有幾百微米。（2）吸收射線能量完全喪失時，粒子射線將消失，此即射線被吸收。（1）射程粒子在物質(zhì)中停止運動以前沿運動軌跡所通過的距離稱為二、光子射線與物質(zhì)的相互作用光子與物質(zhì)相互作用的主要方式有三種：光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)、電子對效應(yīng)。1.光電效應(yīng)光電效應(yīng)的結(jié)果產(chǎn)生了：光電子標識X射線俄歇電子二、光子射線與物質(zhì)的相互作用光子與物質(zhì)相互作用的主要方式有三2.康普頓效應(yīng)

能量較高的光子與自由電子或原子中束縛不太緊的電子作用，把一部分能量傳給電子，使其脫離原子成為反沖電子，光子能量減小，以散射光子的形式改變前進方向，這種作用過程稱為康普頓效應(yīng)?？灯疹D效應(yīng)的結(jié)果產(chǎn)生了：反沖電子、散射光子。2.康普頓效應(yīng)能量較高的光子與自由電子或原子中束縛不太緊3.電子對效應(yīng)當(dāng)光子的能量hυ大于兩個電子的靜止質(zhì)量2mec2=1.022MeV時，光子在原子核靜電場作用下轉(zhuǎn)化為一個正電子和一個負電子，這種現(xiàn)象稱為電子對效應(yīng)（electronpairingeffect)。hυ>1.022MeV正電子負電子＋3.電子對效應(yīng)當(dāng)光子的能量hυ大于兩個電子的靜止質(zhì)量2mec

電子對湮滅正電子在真空中穩(wěn)定，在物質(zhì)中很難存在，當(dāng)正電子能量為零時會與一個負電子結(jié)合，轉(zhuǎn)化為兩個能量皆為0.511MeV、飛行方向相反的光子，此現(xiàn)象稱為電子對的湮滅(electronpairannihilation).hυ>1.022MeV正電子負電子＋正電子負電子hυ′=0.511MeVhυ′=0.511MeV結(jié)果：產(chǎn)生正電子、負電子和兩個光子電子對湮滅正電子在真空中穩(wěn)定，在物質(zhì)中很難存在，當(dāng)正電子能X、γ射線與物質(zhì)的相互作用比較復(fù)雜，產(chǎn)生的次級粒子射線及次級光子射線還會與物質(zhì)作用，發(fā)生間接電離和激發(fā)。0.010.10.51510光子能量(MeV)120100806040200吸收物質(zhì)的原子序數(shù)光電效應(yīng)電子對效應(yīng)康普頓效應(yīng)X、γ射線與物質(zhì)的相互作用比較復(fù)雜，產(chǎn)生的次級粒三、中子與物質(zhì)的相互作用1.中子的獲得：鈾裂變時可獲取中子：

23599U+10n=9038Sr+13654Xe+1010n2.中子分類：慢中子：能量介于0.03～0.1eV

熱中子：能量小于0.5eV

中能中子：能量介于0.5eV～10KeV

快中子：能量介于10KeV～10MeV

高能中子：能量大于10MeV

三、中子與物質(zhì)的相互作用1.中子的獲得：3.中子與物質(zhì)的相互作用中子主要與原子核發(fā)生作用，如：受原子核散射或與原子核發(fā)生核反應(yīng)，引起物質(zhì)間接電離。4.中子的防護：常用含氫較多的水、石蠟使中子減速且吸收中子，達到防護作用5.中子的醫(yī)學(xué)應(yīng)用：用中子照射腫瘤療效優(yōu)于X、γ射線。3.中子與物質(zhì)的相互作用第五節(jié)輻射劑量與防護及測量原理1.電離輻射：α射線、β射線、X射線、γ射線、中子射線等通過物質(zhì)時，皆能使物質(zhì)原子直接或間接產(chǎn)生電離作用，所以統(tǒng)稱這些射線為電離輻射。2.輻射效應(yīng)：各種電離輻射通過物質(zhì)時能使物質(zhì)發(fā)生變化，這些變化稱為輻射效應(yīng)。第五節(jié)輻射劑量與防護及測量原理1.電離輻射：3.生物效應(yīng)：人體或生物體組織吸收電離輻射能量后會產(chǎn)生物理、化學(xué)和生物學(xué)變化，導(dǎo)致組織的損傷，稱為生物效應(yīng)。生物效應(yīng)的程度:準確評估放射治療的療效和副作用的量?下面介紹幾個相關(guān)的量：3.生物效應(yīng)：人體或生物體組織吸收電離輻射能量后會產(chǎn)生物理、一、輻射劑量及其單位1.照射量X、γ射線的照射量定義為

E=dQ/dm

式中dQ是當(dāng)射線在質(zhì)量為dm的干燥空氣中形成的任何一種符號（正和負）離子的總電量。

E的單位為：C/kg，

曾用單位為：倫琴（R）

1R=2.58×10-4C/kg一、輻射劑量及其單位1.照射量2.吸收劑量單位質(zhì)量的被照物質(zhì)從電離輻射中所吸收的能量稱為吸收劑量，用D

表示

D

=dE/dm單位：J/kg，稱為戈瑞（Gy），常用單位有：拉德（rad）

1

Gy

=

100

rad吸收劑量率：單位時間內(nèi)的吸收劑量稱為吸收劑量率，單位為：Gy/s2.吸收劑量單位質(zhì)量的被照物質(zhì)從電離輻射中所吸收的能量稱為3.當(dāng)量劑量(或劑量當(dāng)量)HT

當(dāng)量劑量是反映電離輻射對人體損傷程度的物理量,根據(jù)射線生物效應(yīng)的強烈程度，引入輻射權(quán)重因子ωR射線種類和能量范圍ωR

(近似值)射線種類和能量范圍ωR

(近似值)X、γ射線1中子（能量<10eV）5β-、β+射線1中子（100eV～2MeV）20質(zhì)子（能量>2MeV）5中子（2MeV～20MeV）10α射線20中子（>20MeV）53.當(dāng)量劑量(或劑量當(dāng)量)HT當(dāng)量劑量是反映電離輻射對當(dāng)量劑量=輻射權(quán)重因子×吸收劑量

即

HT=

ωR·

DT.R

劑量當(dāng)量HT的單位為：希沃特（Sv)，

常用的單位還有：雷姆（rem)

1Sv=100rem當(dāng)量劑量=輻射權(quán)重因子×吸收劑量二、輻射防護

人們在日常生活中一直受到的各種天然射線的照射，稱為本底照射，最大允許劑量（MPD）國際上規(guī)定：經(jīng)過長期積累或一次性照射后，對肌體既無損害又不發(fā)生遺傳危害的最大劑量稱為最大允許劑量（MPD