核醫(yī)學(xué)緒論、核物理基礎(chǔ)

DefinitionMaincontentNuclearmedicineandmedicaldevelopmentHistoryreviewPresentsituationDept.ofNMinUnionHospitalIntroduction第1頁(yè)，共78頁(yè)。Definition核醫(yī)學(xué)(Nuclearmedicine)是一門研究核技術(shù)在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用及其理論的學(xué)科，為臨床醫(yī)學(xué)的二級(jí)學(xué)科。核醫(yī)學(xué)是應(yīng)用放射性核素或核射線診斷、治療疾病和進(jìn)行醫(yī)學(xué)研究的學(xué)科。按照我國(guó)醫(yī)學(xué)專業(yè)學(xué)位點(diǎn)的設(shè)置，核醫(yī)學(xué)屬于“影像醫(yī)學(xué)與核醫(yī)學(xué)”學(xué)位點(diǎn)。核醫(yī)學(xué)又不是單純的影像學(xué)科，它還包含功能檢測(cè)、體外分析以及治療等內(nèi)容，有獨(dú)立的門診和核素治療病房。第2頁(yè)，共78頁(yè)。MainContentsExperimentalNuclearMedicineClinicalNuclearMedicine

Basicknowledge第3頁(yè)，共78頁(yè)。ExperimentalNuclearMedicine實(shí)驗(yàn)核醫(yī)學(xué)主要是以實(shí)驗(yàn)核技術(shù)為手段，研究生命現(xiàn)象的本質(zhì)和物質(zhì)代謝的變化規(guī)律，廣泛應(yīng)用于基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)、生物學(xué)的各學(xué)科；它同時(shí)側(cè)重核醫(yī)學(xué)技術(shù)的方法學(xué)探討，為實(shí)驗(yàn)核醫(yī)學(xué)和臨床核醫(yī)學(xué)創(chuàng)立和發(fā)展新的研究手段和診療方法。第4頁(yè)，共78頁(yè)。ClinicalNuclearMedicine

臨床核醫(yī)學(xué)是臨床醫(yī)學(xué)的重要組成部分，它是利用核醫(yī)學(xué)的各種原理、技術(shù)和方法來(lái)研究疾病的發(fā)生、發(fā)展，研究機(jī)體的病理生理、生物化學(xué)和功能結(jié)構(gòu)的變化，達(dá)到探討病因和診治疾病的目的。其核心技術(shù)是放射性核素示蹤技術(shù)。第5頁(yè)，共78頁(yè)。實(shí)驗(yàn)核醫(yī)學(xué)臨床核醫(yī)學(xué)放射性核素示蹤技術(shù)動(dòng)力學(xué)分析技術(shù)體外放射分析技術(shù)放射自顯影技術(shù)活化分析技術(shù)診斷核醫(yī)學(xué)體內(nèi)診斷體外診斷臟器顯像功能測(cè)定治療核醫(yī)學(xué)體內(nèi)治療體外治療RIAIRMAECL131I188Re89Sr153Sm32P90Sr-90Y60Co核醫(yī)學(xué)的主要組成部分第6頁(yè)，共78頁(yè)。Configurationofatom核素（nuclide）

原子核的質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)和原子核所處的能量狀態(tài)均相同的原子屬于同一種核素。如123I、125I和131I，99mTc與99Tc，3H、14C和32P等，都是各不相同的核素。Basicconcepts元素（element）

是具有相同核電荷數(shù)（質(zhì)子數(shù)）的同一類原子的總稱。元素又稱化學(xué)元素，用一般的化學(xué)方法不能使之變得更為簡(jiǎn)單。第7頁(yè)，共78頁(yè)。BasicconceptsConfigurationofatom

同位素（isotope）

凡原子核具有相同的質(zhì)子數(shù)而中子數(shù)不同的元素互為同位素。如123I、125I和131I等。kkk第8頁(yè)，共78頁(yè)。Configurationofatom同質(zhì)異能素（isomer）

核內(nèi)中子數(shù)和質(zhì)子數(shù)都相同但能量狀態(tài)不同的元素彼此稱為同質(zhì)異能素，其中處于激發(fā)態(tài)的原子在原子質(zhì)量數(shù)的后面加一小寫的“m”來(lái)表示。例如99mTc與99Tc互為同質(zhì)異能素。Basicconcepts99mTc99Tc第9頁(yè)，共78頁(yè)。StabilityofnucleusPatternofnucleardecayThelawofnucleardecayNucleardecay第10頁(yè)，共78頁(yè)。StabilityofnucleusNucleardecay庫(kù)侖斥力（coulombforce）短程核力（nuclearforce）核的穩(wěn)定性 輕核：N/Z≈1 中核：N/Z≈1.3～1.4 重核：N/Z≈1.5～1.6

20983Bi：N/Z=1.52中子數(shù)過(guò)少或過(guò)多，都會(huì)導(dǎo)致核不穩(wěn)定。第11頁(yè)，共78頁(yè)。Basicconcepts放射性核素（radionuclide）

是指原子核自發(fā)地發(fā)生衰變并釋放出射線，由一種核轉(zhuǎn)變成另一種核的核素。穩(wěn)定性核素（stablenuclide）

是指原子核能穩(wěn)定存在，不會(huì)自發(fā)地發(fā)生核轉(zhuǎn)變的核素。放射性衰變（radiationdecay）

是指放射性核素的原子核自發(fā)地放出射線并轉(zhuǎn)變成另一種核素的過(guò)程。第12頁(yè)，共78頁(yè)。Basicconcepts第13頁(yè)，共78頁(yè)。PatternofnucleardecayNucleardecayαdecay

β-

decay

βdecay

β+

decay

Electroncapture,EC

γdecay

第14頁(yè)，共78頁(yè)。PatternofnucleardecayNucleardecaydecay

不穩(wěn)定的原子核自發(fā)地發(fā)射出粒子而轉(zhuǎn)變成另一種核素的過(guò)程稱為衰變。粒子由兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子組成，實(shí)質(zhì)是氦原子核。Sg：Seaborgium（钅喜）Rf：Rutherfordium（钅盧）第15頁(yè)，共78頁(yè)。PatternofnucleardecayNucleardecay第16頁(yè)，共78頁(yè)。CharacteristicofAlphaparticleNucleardecay粒子由兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子組成，帶有兩個(gè)正電荷，其本質(zhì)是氦的原子核

衰變發(fā)生在原子序數(shù)大于82的重元素核素粒子的速度約為光速的1/10，即２萬(wàn)km/s,2s繞地球１周

在空氣中的射程約為３-８cm，在水中或機(jī)體內(nèi)為0.06

-

0.16mm。因其射程短，一張紙即可阻擋

粒子的電離能力很強(qiáng)，能量單一第17頁(yè)，共78頁(yè)。PatternofnucleardecayNucleardecayβ-

decay

放射性核素的原子核發(fā)射出β-粒子的衰變方式稱為β-衰變。β-粒子實(shí)質(zhì)上是一個(gè)帶負(fù)電荷的電子。第18頁(yè)，共78頁(yè)。PatternofnucleardecayNucleardecay第19頁(yè)，共78頁(yè)。CharacteristicofbetaparticleNucleardecayβ粒子實(shí)質(zhì)是帶負(fù)電荷的電子

衰變后質(zhì)量數(shù)不變，原子序數(shù)加１β粒子的能量分布從0～Qmax，具有連續(xù)能譜，其平均能量約為最大能量的三分之一

β粒子的穿透力比

粒子強(qiáng)，電離能量比粒子弱，能被鋁和機(jī)體吸收

v’表示反中微子（antineutrino），是一種靜止質(zhì)量近似地看作為零的中性粒子第20頁(yè)，共78頁(yè)。PatternofnucleardecayNucleardecayβ+

decay

放射性核素的原子核發(fā)射出β+粒子的衰變稱為β+衰變。β+粒子的本質(zhì)就是帶正電荷的電子，因而又稱為正電子衰變。189F9188O10At1/2=109.8min+第21頁(yè)，共78頁(yè)。Characteristicofβ+particleNucleardecay

β+粒子實(shí)質(zhì)是帶正電荷的電子

衰變后子核質(zhì)量數(shù)不變，但質(zhì)子數(shù)減１β+也為連續(xù)能譜，能量范圍0～Qmax天然核素不發(fā)生β+

衰變，只有貧中子的人工放射性核素才發(fā)生v表示中微子（neutrino），也是一種靜止質(zhì)量近似地看做為零的中性粒子第22頁(yè)，共78頁(yè)。PatternofnucleardecayNucleardecay正電子的射程僅1~2mm，在被物質(zhì)阻止而失去動(dòng)能時(shí)，與物質(zhì)中的自由電子結(jié)合轉(zhuǎn)化為電磁輻射，形成兩個(gè)方向相反、能量均為511keV的γ光子，這個(gè)過(guò)程稱為湮滅輻射，又稱為光化輻射（actinicradiation）。PET顯像正是通過(guò)探測(cè)方向相反的511keV光子而進(jìn)行顯像。湮滅輻射（annihilationradiation）第23頁(yè)，共78頁(yè)。PatternofnucleardecayNucleardecay第24頁(yè)，共78頁(yè)。PatternofnucleardecayNucleardecayElectroncapture,EC電子俘獲是指母體放射性核素的原子核俘獲其軌道上的一個(gè)電子而使核中的一個(gè)質(zhì)子轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)中子，同時(shí)放出中微子的過(guò)程。p+e-→n+v+Q發(fā)生電子俘獲后，軌道上缺少一個(gè)電子，留下空位。此時(shí)，外層軌道上的電子將發(fā)生躍遷來(lái)填補(bǔ)空位，其多余的能量或以特征X射線（characteristicXray）發(fā)射，或傳給另一電子使之獲得足夠能量而脫離軌道的束縛成為自由電子，該現(xiàn)象稱為俄歇效應(yīng)（Auger’seffect），該電子稱為俄歇電子（Auger’selectron）。第25頁(yè)，共78頁(yè)。PatternofnucleardecayNucleardecay特征X射線第26頁(yè)，共78頁(yè)。PatternofnucleardecayNucleardecayγdecayγ衰變是指原子核從激發(fā)態(tài)回復(fù)到基態(tài)，通過(guò)發(fā)射γ光子釋放多余能量的過(guò)程。γ射線的本質(zhì)是電磁輻射。在放射性核素發(fā)生α衰變、β衰變或核反應(yīng)后，形成的子體核素處于激發(fā)態(tài)，當(dāng)其躍遷到基態(tài)或較低能級(jí)狀態(tài)時(shí)，多余的能量以γ射線的方式發(fā)射，這個(gè)過(guò)程也稱為γ躍遷（γtransition）。當(dāng)處于激發(fā)態(tài)的子體核素的半衰期大于10-11s時(shí)，這種γ躍遷又稱為同質(zhì)異能躍遷（isomerictransition）。第27頁(yè)，共78頁(yè)。PatternofnucleardecayNucleardecay第28頁(yè)，共78頁(yè)。PatternofnucleardecayNucleardecayX線與γ射線的性質(zhì)基本上相同第29頁(yè)，共78頁(yè)。Characteristicofγ-rayNucleardecay

γ衰變是伴隨其它衰變而產(chǎn)生γ衰變后子核質(zhì)量數(shù)和原子序數(shù)均不變，只是能量改變?chǔ)蒙渚€為光子流，不帶電，穿透力強(qiáng)，電離能力弱γ射線在真空中速度為300000km/s第30頁(yè)，共78頁(yè)。PatternofnucleardecayNucleardecay

處于激發(fā)態(tài)的原子核在向較低能態(tài)躍遷時(shí)，也可把多余的能量直接交給核外的殼層電子，使軌道上的電子獲得足夠的能量而脫離軌道成為自由電子，這種現(xiàn)象稱為電子內(nèi)轉(zhuǎn)換。這種電子稱為內(nèi)轉(zhuǎn)換電子（internalconversionelectron）。 在發(fā)生內(nèi)轉(zhuǎn)換之后，由于軌道上出現(xiàn)了空位，外層電子在躍遷過(guò)程中還會(huì)發(fā)生標(biāo)志X射線或俄歇電子。內(nèi)轉(zhuǎn)換（internalconversion）第31頁(yè)，共78頁(yè)。PatternofnucleardecayNucleardecay第32頁(yè)，共78頁(yè)。PatternofnucleardecayNucleardecay9942Mo57Vβ-66.02hh99m43Tc56o6.02hj9943Tc56第33頁(yè)，共78頁(yè)。Nucleardecayα衰變質(zhì)量、質(zhì)子數(shù)都變?chǔ)滤プ冑|(zhì)子數(shù)變，質(zhì)量數(shù)不變?chǔ)盟プ冑|(zhì)子、質(zhì)量數(shù)都不變，而能量改變Comparisonofthreedecay第34頁(yè)，共78頁(yè)。PatternofnucleardecayNucleardecayα

粒子第35頁(yè)，共78頁(yè)。PatternofnucleardecayNucleardecay第36頁(yè)，共78頁(yè)。ThelawofnucleardecayNucleardecayDecaylawanddecayconstant(λ)HalftimeRadiationseriesRadioactivity

第37頁(yè)，共78頁(yè)。ThelawofnucleardecayNucleardecayDecaylaw

放射性核素是不穩(wěn)定的，它要自發(fā)地發(fā)生衰變而變成新的核素。放射性核素的衰變與周圍環(huán)境如溫度、壓力、濕度等無(wú)關(guān)。 放射性原子核并不是同時(shí)衰變的。對(duì)于某一個(gè)原子核而言，何時(shí)衰變是各自獨(dú)立沒(méi)有規(guī)律的，但對(duì)于某一種原子核的群體而言，它的衰變是有規(guī)律的，即原子核數(shù)目隨時(shí)間增長(zhǎng)按指數(shù)規(guī)律減少。第38頁(yè)，共78頁(yè)。ThelawofnucleardecayNucleardecay第39頁(yè)，共78頁(yè)。ThelawofnucleardecayNucleardecayDecayconstant(λ)

衰變常數(shù)（decayconstant，λ）的物理意義是表示在放射性核衰變過(guò)程中，每個(gè)原子核在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生衰變的機(jī)率。 如果說(shuō)呈指數(shù)遞減的衰變規(guī)律反映了放射性原子核衰變的“共性”，那么衰變常數(shù)，則反映了每種放射性核素的“個(gè)性”。因?yàn)?，迄今尚未發(fā)現(xiàn)任何兩種放射性核素具有相同的衰變常數(shù)值。因此λ值也就成為放射性核素的一個(gè)特征參數(shù)。λ值不受任何因素影響。第40頁(yè)，共78頁(yè)。ThelawofnucleardecayNucleardecayHalftime

放射性核素的衰變速率通常以物理半衰期（physicalhalftime,T1/2）表示，系指在單一的放射性核素衰變過(guò)程中，放射性核素的原子核數(shù)目衰變?cè)械囊话胨枰臅r(shí)間。T1/2和λ都是描述放射性核素衰變速率的特征量，兩者關(guān)系如下：

T1/2=0.693/λ

T1/2長(zhǎng)者可達(dá)1010a，短者僅有10-10s。T1/2<10h的核素稱為短半衰期核素。第41頁(yè)，共78頁(yè)。ThelawofnucleardecayNucleardecay

生物半衰期（biologicalhalf-life，Tb）是指生物體內(nèi)的放射性核素由于生物代謝過(guò)程從體內(nèi)排除一半所需要的時(shí)間。

有效半衰期（effectivehalflife，Te）是指放射性核素由于放射性衰變和生物代謝過(guò)程兩者共同的作用，使體內(nèi)的放射性減少一半所需要的時(shí)間。第42頁(yè)，共78頁(yè)。ThelawofnucleardecayNucleardecay例：I-131在甲狀腺的Te計(jì)算，I-131物理T1/2為8.1天，

設(shè)Tb為7天：

Te=（8.1×7）/（8.1+7）=3.75天第43頁(yè)，共78頁(yè)。ThelawofnucleardecayNucleardecayRadiationseries

當(dāng)衰變的子體核素也為放射性核素時(shí)，子體核素也會(huì)繼續(xù)衰變，直至變成穩(wěn)定核素，這種過(guò)程稱為連續(xù)衰變，即級(jí)聯(lián)衰變（cascadedecay）。級(jí)聯(lián)衰變的核素目前在臨床上常用，如：99Mo(T1/2=66h)→99mTc(T1/2=6.02h)→

99Tc(T1/2=2.12×105a)→

99Ru113Sn(T1/2=115d)→

113mIn(T1/2=1.66h)→

113In第44頁(yè)，共78頁(yè)。ThelawofnucleardecayNucleardecay9942Mo57Vβ-66.02hh99m43Tc56o6.02hj9943Tc56第45頁(yè)，共78頁(yè)。ThelawofnucleardecayNucleardecay第46頁(yè)，共78頁(yè)。ThelawofnucleardecayNucleardecay第47頁(yè)，共78頁(yè)。ThelawofnucleardecayNucleardecay第48頁(yè)，共78頁(yè)。ThelawofnucleardecayNucleardecayRadioactivity

放射性活度（Radioactivity，A）是指在單位時(shí)間內(nèi)衰變掉的原子數(shù)目，即A=dN/dt

其國(guó)際制單位貝可（Bq，Becquerel），1Bq表示樣品所含的放射性核素在1秒內(nèi)發(fā)生1次核衰變。舊的專用單位是居里(Curie，Ci)。新舊單位的換算如下：

１Ci=3.7×1010Bq=37GBq

１mCi=3.7×107Bq=37MBq

１μCi=3.7×104Bq=37kBq

１Bq=2.703×10-11Ci第49頁(yè)，共78頁(yè)。ThelawofnucleardecayNucleardecay

放射性活度的計(jì)算

A=A0·e-λt

放射性活度也隨時(shí)間的增長(zhǎng)而呈指數(shù)規(guī)律減弱。至于減弱的快慢，則隨衰變常數(shù)λ的大小而定，衰變常數(shù)大即半衰期短的放射性核素，放射性活度減弱得很快。

第50頁(yè)，共78頁(yè)。ThelawofnucleardecayNucleardecay第51頁(yè)，共78頁(yè)。ThelawofnucleardecayNucleardecay

值得注意的是

兩種放射性核素的放射性活度相等，只表示它們?cè)趩挝粫r(shí)間內(nèi)發(fā)生的核衰變數(shù)目相等，并不表示兩種放射性核素所發(fā)射的射線類型及數(shù)目相等，也不表示兩者所擁有的放射性原子核數(shù)目相等。如：

90Sr β-衰變 T1/228.0a 單一能量β射線

89Sr β-衰變 T1/250.5d 二組β，一組γ射線

85Sr EC T1/265.2d 三組γ射線第52頁(yè)，共78頁(yè)。ThelawofnucleardecayNucleardecay

放射性比活度（specificradioactivity）,簡(jiǎn)稱比活度，是指單位摩爾的放射性物質(zhì)中所含的放射性活度。常用單位有Bq·mol-1，mCi·mmol-1。當(dāng)分子量無(wú)法確定時(shí)，也可用單位質(zhì)量的放射性物質(zhì)所含有的放射性活度來(lái)表示，如Bq/g，mCi/g等。

放射性濃度（radioactiveconcentration）是指單位容積的放射性物質(zhì)中所含有的放射性活度，多用于液體或氣體。常用單位有Bq/ml，mCi/ml等。第53頁(yè)，共78頁(yè)。Interactionofchargedparticle

andmatterInteractionofphotonandmatterInteractionofneutronandmatterInteractionofrayandmatter第54頁(yè)，共78頁(yè)。ChargedparticleandmatterInteraction

電離作用Ionization

激發(fā)作用Excitation

散射作用Scattering

韌致輻射Bremsstrahlung吸收作用Absorption第55頁(yè)，共78頁(yè)。ChargedparticleandmatterInteractionIonization

電離作用是指帶電粒子作用于物質(zhì)，與軌道電子產(chǎn)生靜電作用，使其獲得能量從原子中逸出，成為帶負(fù)電荷的自由電子，而原子則變成帶正電荷的離子，形成正負(fù)離子對(duì)。Chargedparticlee-IonpairsSecondaryionization33.85eV第56頁(yè)，共78頁(yè)。ChargedparticleandmatterInteraction

在電離過(guò)程中，帶電粒子本身動(dòng)能減少，但繼續(xù)在物質(zhì)中行進(jìn)，還可發(fā)生第二次、第三次乃至多次類似的效應(yīng)直到動(dòng)能消耗完畢。這是帶電粒子的初級(jí)電離或直接電離效應(yīng)。 初級(jí)電離所形成的電子稱作δ電子，通常有較高的動(dòng)能，可在物質(zhì)中行進(jìn)繼續(xù)引起物質(zhì)電離，稱為次級(jí)電離。 通常，次級(jí)電離占總電離的60%~80%。第57頁(yè)，共78頁(yè)。ChargedparticleandmatterInteraction

帶電粒子引起電離作用的結(jié)果是在它經(jīng)過(guò)的路徑四周形成許多離子對(duì)。 在單位路徑長(zhǎng)度上形成的離子對(duì)數(shù)目稱為電離密度（ionizationdensity）或稱比電離（specificionization），它是衡量射線粒子電離能力的指標(biāo)。 決定電離密度大小的因素有三個(gè)方面：帶電粒子所帶的電荷量、粒子行進(jìn)的速率和被帶電粒子作用的物質(zhì)密度。第58頁(yè)，共78頁(yè)。ChargedparticleandmatterInteractionExcitation

帶電粒子作用于物質(zhì)時(shí)，如果軌道電子獲得的能量不足以克服原子核對(duì)它的束縛，只能從內(nèi)層軌道躍遷到外層軌道，使原子從穩(wěn)定狀態(tài)變成激發(fā)狀態(tài)，這種效應(yīng)稱為激發(fā)作用（excitation）。被激發(fā)的原子很不穩(wěn)定，退激時(shí)可釋放光子或熱量。 電離和激發(fā)是射線探測(cè)器測(cè)量射線的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是射線引起輻射生物效應(yīng)的主要機(jī)制。第59頁(yè)，共78頁(yè)。ChargedparticleandmatterInteractionChargedparticleXray(deexcitation)第60頁(yè)，共78頁(yè)。ChargedparticleandmatterInteractionScattering

當(dāng)入射粒子通過(guò)介質(zhì)的原子時(shí)，受原子核靜電場(chǎng)的作用，使入射粒子的運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)，這種現(xiàn)象稱為散射（scattering）。 散射有兩種情況，一種是在帶電粒子引起電離或激發(fā)時(shí)，物質(zhì)向帶電粒子發(fā)出的反作用，使帶電粒子的繼續(xù)行進(jìn)偏離了原來(lái)的方向。另一種是由原子核的庫(kù)侖電場(chǎng)引起，入射粒子的動(dòng)能不變但是行進(jìn)路線卻改變方向，即所謂的彈性散射(elasticscattering)。第61頁(yè)，共78頁(yè)。ChargedparticleandmatterInteractionBremsstrahlung

當(dāng)快速運(yùn)動(dòng)的入射粒子通過(guò)介質(zhì)時(shí)，由于受到原子核靜電場(chǎng)的作用，運(yùn)動(dòng)速度突然降低，這時(shí)入射粒子的運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)，部分或全部動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂羞B續(xù)能譜的電磁輻射，稱為韌致輻射（bremsstrahlung）。 韌致輻射的發(fā)生率除了與帶電粒子的能量有關(guān)外，還與吸收物質(zhì)的原子序數(shù)的平方成正比，與帶電粒子質(zhì)量的平方成反比。第62頁(yè)，共78頁(yè)。ChargedparticleandmatterInteraction第63頁(yè)，共78頁(yè)。ChargedparticleandmatterInteractionAbsorption

帶電粒子引起電離和激發(fā)的同時(shí)逐步損失能量，當(dāng)其動(dòng)能全部或接近全部消失時(shí)，會(huì)與周圍物質(zhì)發(fā)生一些特殊的作用，如β+湮沒(méi)、β-韌致輻射或成為自由電子等，其結(jié)果是原來(lái)的射線不再存在，這一現(xiàn)象稱為射線的吸收(absorption)。 射線從入射到完全消失所行經(jīng)的直線距離稱為射線的射程（range）。第64頁(yè)，共78頁(yè)。ChargedparticleandmatterInteraction α粒子失去全部動(dòng)能后，俘獲兩個(gè)自由電子而成為中性的氦原子。α粒子質(zhì)量大，電荷多，初速度小，電離能力極強(qiáng)，故在物質(zhì)中射程極短。（3MeVα:RA16mm,RT0.02mm）

β-粒子最終成為自由電子停留在物質(zhì)中；β+粒子則通過(guò)湮沒(méi)輻射作用而消失。由于β能譜是0→Emax的連續(xù)能譜，故各粒子的射程也不一致。所謂β射線的射程即是其最大射程，用Rm表示。第65頁(yè)，共78頁(yè)。PhotonandmatterInteraction γ射線、湮沒(méi)輻射、韌致輻射和特征X射線等，雖然它們的起源不一，能量大小不等，但都屬電磁輻射，都是中性光子流。電磁輻射與物質(zhì)相互作用的機(jī)制，一般與這些電磁輻射的來(lái)源無(wú)關(guān)，只與它們的能量有關(guān)。 光子與物質(zhì)相互作用，主要通過(guò)光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)和電子對(duì)形成所產(chǎn)生的次級(jí)電子，引起次級(jí)電離和激發(fā)。第66頁(yè)，共78頁(yè)。PhotonandmatterInteractionPhotoelectriceffect

當(dāng)入射光子與物質(zhì)原子中的軌道電子作用時(shí)，光子把全部能量移交給某個(gè)軌道電子(主要是K層電子)使之成為光電子，然后脫離軌道發(fā)射出去成為自由電子，而γ光子本身消失，這種現(xiàn)象稱為光電效應(yīng)（photoelectriceffect）。 光電子具有一定的動(dòng)能，可引起其他原子發(fā)生次級(jí)電離。同時(shí)，發(fā)射光電子的原子內(nèi)層電子出現(xiàn)空位，故可發(fā)射特征性X線。第67頁(yè)，共78頁(yè)。PhotonandmatterInteractionγ光子的能量一部分消耗于光電子脫離原子束縛（即克服核外電子的結(jié)合能），另一部分就作為光電子的動(dòng)能。K層電子發(fā)生光電效應(yīng)的幾率最大，其他層也可發(fā)生。自由電子不能吸收入射光子能量成為光電子。當(dāng)光子的能量小于0.5MeV時(shí)，在高原子序數(shù)的材料中產(chǎn)生光電效應(yīng)的可能性最大，很容易屏蔽電磁輻射。第68頁(yè)，共78頁(yè)。PhotonandmatterInteraction第69頁(yè)，共78頁(yè)。PhotonandmatterInteractionComptoneffect

當(dāng)入射光子和原子中的一個(gè)電子發(fā)生彈性碰撞時(shí)，入射光子只將部分能量交給軌道電子并使其脫離軌道而釋放，而入射光子本身則成為能量較低的散射光子并與自己初始運(yùn)動(dòng)方向成θ角而運(yùn)動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為康普頓效應(yīng)（Comptoneffect），所產(chǎn)生的電子稱為康普頓電子。 康普頓效應(yīng)總是發(fā)生在束縛最松的外層電子上?？灯疹D效應(yīng)發(fā)生的幾率與光子的能量和介質(zhì)的密度有關(guān)。第70頁(yè)，共78頁(yè)。PhotonandmatterInteraction第71頁(yè)