醫(yī)用放射防護學總論詳解演示文稿

醫(yī)用放射防護學總論詳解演示文稿本文檔共47頁；當前第1頁；編輯于星期日\10點49分（優(yōu)選）醫(yī)用放射防護學總論本文檔共47頁；當前第2頁；編輯于星期日\10點49分第一單元

緒論、物質(zhì)的結構、核轉(zhuǎn)變本文檔共47頁；當前第3頁；編輯于星期日\10點49分l、輻射（放射）防護學的概念、任務、學習方法和要求輻射防護學概念：研究人類在生存、生產(chǎn)活動中，對輻射（放射）危害進行的合理、科學的防護措施與對策的學科。輻射防護的任務是：既要積極進行有益于人類的伴有電離輻射的實踐活動，促進核能利用及其新技術的迅速發(fā)展；又要最大限度地預防和縮小電離輻射對人類的危害。輻射防護的研究范圍非常廣泛，而研究和制定輻射防護標準是極其重要的內(nèi)容。輻射防護的目的是：防止確定性效應的發(fā)生；限制隨機性效應的發(fā)生率，使之達到被認為可以接受水平。確保放射工作人員、公眾及其后代的健康和安全。本文檔共47頁；當前第4頁；編輯于星期日\10點49分學習方法和要求使學生了解、掌握將來工作所需的放射物理學、放射劑量學、放射防護學的基本知識，這是該專業(yè)學生所必備的物理學基礎。要求：掌握、熟悉、了解本文檔共47頁；當前第5頁；編輯于星期日\10點49分2，輻射（放射）防護學簡史1896：H.Becquerel發(fā)現(xiàn)了鈾(U)放射現(xiàn)象;1897：P.&M.Curie發(fā)現(xiàn)釙(Po)和鐳(Ra);1899：盧瑟福發(fā)現(xiàn)a,b射線；1900：維拉德發(fā)現(xiàn)g射線;1903：盧瑟福證實a射線為He2+，b射線為電子；1911：盧瑟福提出原子的核式模型；1919：盧瑟福首次實現(xiàn)人工核反應，發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子。1932：J.Chadwick發(fā)現(xiàn)了中子;1934：F.&I.Joliot-Curie發(fā)現(xiàn)人工放射性；1939：O.Hahn等人發(fā)現(xiàn)重核裂變；1939：N.Bohr等提出液滴模型;1942：E.Fermi發(fā)明熱中子鏈式反應堆；1945：原子彈試爆成功，并在廣島上空爆炸；1952：氫彈試爆成功。本文檔共47頁；當前第6頁；編輯于星期日\10點49分核物理的偉大天才們可能最著名的一次索爾維會議是1927年10月召開的第五次索爾維會議。此次會議主題為“電子和光子”，世界上最主要的物理學家聚在一起討論重新闡明的量子理論。會議上最出眾的角色是愛因斯坦和尼爾斯·玻爾。前者以“上帝不會擲骰子”的觀點反對海森堡的不確定性原理，而玻爾反駁道，“愛因斯坦，不要告訴上帝怎么做”——這一爭論被稱為玻爾-愛因斯坦論戰(zhàn)。參加這次會議的二十九人中有十七人獲得或后來獲得諾貝爾獎。本文檔共47頁；當前第7頁；編輯于星期日\10點49分Becquerel發(fā)現(xiàn)放射現(xiàn)象物理學獎1903Marie.Curie發(fā)現(xiàn)鐳等元素物理學獎1911Marie.Curie化學獎1908Rutherford發(fā)現(xiàn)鈾能發(fā)射α和β粒子，化學獎1921FrederickSoddy放射性物質(zhì)和天然同位素研究，化學獎，“同位素”一詞也是他1913年與蘇格蘭物理學家MargaretTodd在一次午餐談話中提出.1921AlbertEinstein發(fā)現(xiàn)光電效應的定律獲物理獎1922Aston發(fā)現(xiàn)大量同位素及其質(zhì)譜獲化學獎1923Millikan在元素的光電效應電荷研究方面獲物理學獎1927Compton發(fā)現(xiàn)了以他本人名字命名的“Compton效應”獲物理學獎1935Joliot和他的妻子IrèneJoliot-Curie人工方法合成新的放射性元素獲化學獎諾貝爾獎本文檔共47頁；當前第8頁；編輯于星期日\10點49分1935Chadwick發(fā)現(xiàn)了中子獲物理學獎1936Anderson發(fā)現(xiàn)了正電子獲物理學獎1938Fermi用中子輻照和慢中子核反應生產(chǎn)出新的放射性核素獲物理學獎1930ErnestOrlandoLawrence生產(chǎn)出回旋加速器1939年獲得物理學獎1923Hevesy首先用同位素進行生命科學示蹤研究，提出了“示蹤技術”的概念，1943年獲諾貝爾化學獎。1944Hahn在原子核裂變研究方面獲化學獎1960Libby發(fā)明了放射性14C測齡技術獲化學獎1959Berson和Yalow建立了放射免疫分析法1977年Yalow獲諾貝爾醫(yī)學獎1984Jerne等在免疫系統(tǒng)的控制以及單克隆抗體的研究中獲醫(yī)學獎諾貝爾獎本文檔共47頁；當前第9頁；編輯于星期日\10點49分防護學簡史1895年X射線的發(fā)現(xiàn)也開始了輻射損傷研究的歷史,第二年“BritishMedicalJournal”第一次報道了初期X射線研究人員眼睛疼痛和皮膚出現(xiàn)紅斑的現(xiàn)象。1902年出現(xiàn)了因射線照射所致的皮膚癌患者死亡的病例,這一年Rollins首先提出放射線危險界限的概念。危險界限的確定方法為:當時的照像膠片照射7分鐘而未感光的X射線量有可能對人體是無害的。據(jù)推算這個劑量約為100mSv/天。本文檔共47頁；當前第10頁；編輯于星期日\10點49分防護學簡史直到1915年英國倫琴學會發(fā)表了“對X射線操作者進行防護的建議”,1921年英國設立了X射線與鐳防護委員會,該組織的建立很快波及到美國、法國等其他國家。1925年在倫敦召開的第一屆國際放射學大會上,提出了用于放射防護的第一個建議書,并建議建立國際組織。1928年在斯德哥爾摩舉行第二屆國際放射學大會時,接受了上述建議成立了國際X射線與鐳防護委員會(IXRPC)。本文檔共47頁；當前第11頁；編輯于星期日\10點49分防護學簡史1925年Mutscheller提出了耐受劑量(tolerancedose)的概念。他選擇若干有代表性的醫(yī)院為調(diào)查對象,調(diào)查了X射線技師的工作時間和工作內(nèi)容,研究了電離室測量結果與皮膚紅斑量的關系。將工作30天出現(xiàn)的紅斑量的1/100作為耐受劑量,約相當于0.2R/天。該耐受劑量限值1931年被美國、1934年被國際X射線與鐳防護委員會(IXRPC)所采用。但是隨著高管電壓X射線裝置的普及,射線對造血器官的影響較之以往的皮膚損傷更受重視,美國X射線與鐳防護委員會在1936年將耐受劑量降低為0.1R/天。本文檔共47頁；當前第12頁；編輯于星期日\10點49分防護學簡史第二次世界大戰(zhàn)結束后,核能的和平利用技術蓬勃發(fā)展,其應用領域日益擴大,1950年國際X射線與鐳防護委員會更名為國際放射防護委員會(InternationalCommissiononRadiologicalProtection:ICRP)。ICRP要求將放射防護作為一項重要課題開展范圍廣泛的研究,除了過去已知的對皮膚及造血器官的影響外,還要求開展對惡性腫瘤、白內(nèi)障、肥胖、妊娠損傷、壽命縮短、遺傳影響等方面進行研究。但是以當時的研究水平還不能明確回答在耐受劑量以下能否保證照射終生也不會產(chǎn)生損傷的問題,所以過去稱為耐受劑量并不確切,于是改稱作最大允許劑量(maximumpermissibledose:MPD)。本文檔共47頁；當前第13頁；編輯于星期日\10點49分防護學簡史1958年ICRP將過去的建議歸納整理出版了第1號出版物。在這個建議書中作為對職業(yè)照射的限制,性腺、造血器官、眼晶體的最大允許劑量為3rem/13周(30mSv/13周),增加了累積劑量允許值,為5(N—18)rem,(N:年齡;100rem=lSv)。此外,經(jīng)常出入管理區(qū)域的非放射工作者的最大允許劑量為1.5rem/年,管理區(qū)域周圍一般居民的最大允許劑量為0.5rem/年(5mSv/年)。1965年ICRP出版的第9號出版物表明了當時該委員會的基本立場。職業(yè)照射成人性腺和紅骨髓的最大允許劑量為5rem(50mSv)/年,公眾成員劑量限值為職業(yè)照射的10分之1,即0.5rem(5mSv)/年。本文檔共47頁；當前第14頁；編輯于星期日\10點49分防護學簡史1977年ICRP分析并吸收了近10年有關輻射損傷和防護方面的研究成果,對原來的建議進行了大幅度的修改,出版了第26號出版物。26號出版物提出了一些新的概念,指出輻射的生物效應可分為隨機性效應和非隨機性效應,輻射防護的目的在于防止有害的非隨機性效應的發(fā)生,并限制隨機性效應的發(fā)生率使之達到被認為可以接受的水平。該出版物提出的對職業(yè)人員和一般公眾的年劑量當量限值分別為50mSv/a和5mSv/a。包括中國在內(nèi)的世界上多數(shù)國家的放射衛(wèi)生防護法規(guī)及標準都是根據(jù)這個建議書制定的。本文檔共47頁；當前第15頁；編輯于星期日\10點49分防護學簡史1977年以來的十幾年間,放射防護領域的研究出現(xiàn)了新進展,特別是對日本廣島和長崎兩地原子彈受害者受照劑量的重新評價結果表明,原有的危險系數(shù)低估了輻射致癌的危險性。以此為契機ICRP于1990年發(fā)表了第60號出版物,將職業(yè)性照射的有效劑量限值降低為每年平均20mSv,連續(xù)5年內(nèi)為100mSv,并且任何一年不得大于50mSv;公眾限值為每年1mSv,在特殊情況下單獨一年內(nèi)可以高于1mSv,但5年的平均值不得大于1mSv。ICRP第60號出版物還提出或明確了一些其它概念本文檔共47頁；當前第16頁；編輯于星期日\10點49分3、物質(zhì)結構本文檔共47頁；當前第17頁；編輯于星期日\10點49分1，原子結構

1911年盧瑟福提出原子“行星模型”，原子結構類似太陽系“行星”結構，在原子的中心有一個很小的核，叫做原子核。原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里。帶負電的電子在核外空間繞著核旋轉(zhuǎn)。即原子由原子核與電子組成。+++++582+15第1層第2層第3層K層L層M層原子核原子核帶正電核電荷數(shù)

本文檔共47頁；當前第18頁；編輯于星期日\10點49分電子層1.原子核外電子的分層排布

從盧瑟福原子模型，我們知道原子是由處于原子中心的原子核和核外電子組成的。為了形象地表示原子的結構，人們就創(chuàng)造了“原子結構示意圖”這種特殊的圖形。原子核外電子按一定軌道繞核高速旋轉(zhuǎn)，一個軌道只有一個電子，若干個軌道組成一個殼層，每個殼層電子數(shù)遵循2n2規(guī)律，但最外層電子數(shù)最多不超過8個，并由它決定物質(zhì)的化學性質(zhì)，且隨原子序數(shù)的增加而成周期性變化。2．原子核外電子的排布規(guī)律

各電子層最多容納的電子數(shù)是2n2(n表示電子層)；最外層電子數(shù)不超過8個(K層是最外層時，最多不超過2個)，次外層電子數(shù)目不超過18個，倒數(shù)第三層不超過32個；核外電子總是盡先排布在能量最低的電子層，然后由里向外從能量低的電子層逐步向能量高的電子層排布。本文檔共47頁；當前第19頁；編輯于星期日\10點49分電子層3．原子核外電子運動區(qū)域與電子能量的關系電子能量高在離核遠的區(qū)域內(nèi)運動，電子能量低在離核近的區(qū)域內(nèi)運動

，把原子核外分成七個運動區(qū)域，又叫電子層，分別用n=1、2、3、4、5、6、7…表示，分別稱為K、L、M、N、O、P、Q…，n值越大，說明電子離核越遠，能量也就越高。當內(nèi)層軌道電子獲得一定能量即會躍遷到外層軌道，稱激發(fā)；電子脫離原子稱電離。內(nèi)層電子空缺時，外層電子又會躍遷（激退）到內(nèi)層補缺，而多余的能量以標志（特征）X射線或俄歇電子形式放出。本文檔共47頁；當前第20頁；編輯于星期日\10點49分玻爾理論玻爾理論是1913年丹麥物理學家N.玻爾結合M.普朗克的量子概念、A.愛因斯坦的光子概念和E.盧瑟福的原子模型而提出的原子結構理論本文檔共47頁；當前第21頁；編輯于星期日\10點49分氫原子光譜本文檔共47頁；當前第22頁；編輯于星期日\10點49分波爾理論的三個假設①原子系統(tǒng)只能存在于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中(E1、E2、E3···)，在這些狀態(tài)中，電子繞核作加速運動而不輻射能量，這種狀態(tài)稱這為原子系統(tǒng)的穩(wěn)定狀態(tài)(定態(tài))頻率條件:當原子從一個定態(tài)躍遷到另一個定態(tài)時，發(fā)出或吸收單色輻射的頻率滿足:②只有當原子從一個較大的能量En的穩(wěn)定狀態(tài)躍遷到另一較低能量Ek的穩(wěn)定狀態(tài)時，才發(fā)射單色光，其頻率:反之，當原子在較低能量En的穩(wěn)定狀態(tài)時,吸收了一個頻率為n的光子能量就可躍遷到較大能量Em的穩(wěn)定狀態(tài)。③處于穩(wěn)定態(tài)中，電子繞核運動的角動量滿足角動量量子化條件結論:電子軌道是量子化，能量是量子化的，能量最低的狀態(tài)叫基態(tài)，其他狀態(tài)叫做激發(fā)態(tài)。本文檔共47頁；當前第23頁；編輯于星期日\10點49分優(yōu)點局限性成功解釋了氫原子光譜不連續(xù)的特點.成功的計算出氫原子的軌道半徑成功的計算出氫原子的能量引入了量子數(shù)這個理論本身仍是以經(jīng)典理論為基礎,且其理論又與經(jīng)典理論相抵觸.它只能解釋氫原子以及類氫原子(如鋰+離子，等)的光譜,在解決其他原子的光譜時就遇到了困難,如把理論用于其它原子時,理論結果與實驗不符,且不能求出譜線的強度及相鄰譜線之間的寬度.這些缺陷主要是由于把微觀粒子(電子,原子等)看作是經(jīng)典力學中的質(zhì)點,從而把經(jīng)典力學規(guī)律強加于微觀粒子上(如軌道概念)而導致的.."玻爾理論"的提出，打破了經(jīng)典物理學一統(tǒng)天下的局面，開創(chuàng)了揭示微觀世界基本特征的前景，為量子理論體系奠定了基礎，這是一種了不起的創(chuàng)舉，不愧為愛因斯坦的評價--玻爾的電子殼層模型是思想領域中最高的音樂神韻。本文檔共47頁；當前第24頁；編輯于星期日\10點49分原子核的組成中子

質(zhì)子統(tǒng)稱核子

UHeH114223592XAZ（核）電荷數(shù)質(zhì)量數(shù)

原子核的組成10－15m

元素符號

本文檔共47頁；當前第25頁；編輯于星期日\10點49分原子核的質(zhì)量幾乎是整個原子的質(zhì)量，那么原子核又是怎樣構成的呢？

1．原子核的構成

1919年，盧瑟福用粒子轟擊氮核，得到了質(zhì)子，進而猜想原子核內(nèi)存在不帶電的中子，這一猜想被他的學生查德威克用實驗證實，并得到公認。原子核是由質(zhì)子和中子（統(tǒng)稱核子）組成。質(zhì)子和中子質(zhì)量數(shù)相近，質(zhì)子帶有一個正點荷，而中子不帶電荷（圖1－3）。原子核結構可表示為

，X為元素符號，Z為質(zhì)子數(shù)，N為中子數(shù)，A為質(zhì)量數(shù)，A為Z和N之和，通常可以略寫為AX。本文檔共47頁；當前第26頁；編輯于星期日\10點49分2．原子核的能級

原子核由于不斷運動而具有一定的能量。一般情況下，原子核都處于能量最低的狀態(tài)，稱為基態(tài)，在一定條件下，如：原子核在某些核反應、核裂變及放射性衰變后，原子核可以暫時處于較高的能量狀態(tài)稱為激發(fā)態(tài)。激發(fā)態(tài)的原子核可表示為AmX，如99mTc。處于激發(fā)態(tài)的核素都很不穩(wěn)定，要釋放過剩的能量而回到基態(tài)。原子核可處于不同的能量狀態(tài)。本文檔共47頁；當前第27頁；編輯于星期日\10點49分元素元素：凡質(zhì)子數(shù)相同的一類原子稱為一種元素。因質(zhì)子數(shù)相同，所以核外電子數(shù)就相同，最外層電子數(shù)亦相同，故其化學性質(zhì)也相同，它是組成不同物質(zhì)的基本單位。其中子數(shù)可以不同，因而物理特性亦不相同，它可有一種或多種同位素。H、O、C．．．．．．均為不同的元素。本文檔共47頁；當前第28頁；編輯于星期日\10點49分2023/6/2129自然界元素Z>83核力不能保持平衡全是不穩(wěn)定元素自然界少有Z<83至少存在一種穩(wěn)定的同位素本文檔共47頁；當前第29頁；編輯于星期日\10點49分同質(zhì)異能素

同質(zhì)異能素：核內(nèi)中子數(shù)和質(zhì)子數(shù)都相同，但能量狀態(tài)不同的核素彼此就稱為同質(zhì)異能素（isomer）。例如99mTc是99Tc的激發(fā)態(tài)，99mTc與99Tc互為同質(zhì)異能素（圖1—5）。本文檔共47頁；當前第30頁；編輯于星期日\10點49分

如質(zhì)子數(shù)相同，中子數(shù)不同，（質(zhì)量數(shù)當然不同），則互為————同位素。4．同位素：具有相同質(zhì)子數(shù)而中子數(shù)不同的原子，在元素周期表中處于同一位置，互稱同位素。同種元素的同位素具有相同的化學性質(zhì)。本文檔共47頁；當前第31頁；編輯于星期日\10點49分質(zhì)子中子核子質(zhì)子數(shù)核電荷數(shù)原子序數(shù)質(zhì)量數(shù)核子數(shù)中子+質(zhì)子同位素12核外電子數(shù)質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同本文檔共47頁；當前第32頁；編輯于星期日\10點49分放射性元素的衰變

原子核放出α粒子或β粒子，變成另一種原子核，把這種變化稱為原子核的衰變本文檔共47頁；當前第33頁；編輯于星期日\10點49分1、兩種衰變：α衰變、β衰變

α衰變：

β衰變：

本文檔共47頁；當前第34頁；編輯于星期日\10點49分原子核發(fā)生衰變時，衰變前后的電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)都守恒．α衰變：

β衰變：

說明：1.中間用單箭頭，不用等號；2.是質(zhì)量數(shù)守恒，不是質(zhì)量守恒;3.方程及生成物要以實驗為基礎，不能杜撰。3．規(guī)律：本文檔共47頁；當前第35頁；編輯于星期日\10點49分實質(zhì)：β衰變α衰變α衰變或β衰變后產(chǎn)生的新核往往處于高能級，不穩(wěn)定，要向低能級躍遷．放出γ光子．γ射線是伴隨著α射線和β射線產(chǎn)生的．沒有γ衰變放射性物質(zhì)發(fā)生衰變時，有的發(fā)生α衰，有的發(fā)生β衰變，同時伴隨γ射線．這時三種射線都有．本文檔共47頁；當前第36頁；編輯于星期日\10點49分核反應

用天然放射性的高速粒子或人工加速的粒子去轟擊原子核，以產(chǎn)生新的原子核的過程反應方程本文檔共47頁；當前第37頁；編輯于星期日\10點49分2023/6/2138核反應NuclearReaction

快中子作用于物質(zhì)的原子核時，放出帶電粒子而形成新的核，新核可能是穩(wěn)定的核素，也可能是放射性核素，如果是放射性核素，則可繼續(xù)衰變放出βγ射線，使物質(zhì)產(chǎn)生電離或激發(fā)，這種現(xiàn)象稱為感生放射性。本文檔共47頁；當前第38頁；編輯于星期日\10點49分α

衰變β-

衰變β+

衰變

衰變本文檔共47頁；當前第39頁；編輯于星期日\10點49分對于由大量原子組成的放射源，每個原子核都可能發(fā)生衰變，但不是所有原子在同一時刻都發(fā)生衰變，某一時刻僅有極少數(shù)原子發(fā)生衰變。放射性核素衰變是隨機的、自發(fā)的按一定的速率進行，各種放射性核素都有自己特有的衰變速度。放射性核素原子隨時間而呈指數(shù)規(guī)律減少，其表達式為：N=N0e-λt

λ:decayconstantt:decaytimee:

baseofnaturallogarithm三、放射性衰變基本規(guī)律本文檔共47頁；當前第40頁；編輯于星期日\10點49分指數(shù)衰減規(guī)律：N=N0e-t

N0：（t=0）時放射性原子核的數(shù)目N：經(jīng)過t時間后未發(fā)生衰變的放射性原子核數(shù)目:放射性原子核衰變常數(shù)；大小只與原子核本身性質(zhì)有關，與外界條件無關；數(shù)值越大衰變越快半衰期(half-live)：放射性原子核數(shù)從N0衰變到N0的1/2所需的時間N=N0e-t衰變規(guī)律本文檔共47頁；當前第41頁；編輯于星期日\10點49分放射性統(tǒng)計漲落在相同時間間隔內(nèi)，進行重復測量每一次測得值均不同，且會在一個數(shù)上下起伏。本文檔共47頁；當前第42頁；編輯于星