浙江大学核技术与农业应用常用知识点精简版

1、质量亏损，质能公式防护既要防内照射又要防外照射。开瓶分装需要防护。防3射线用低质材料，如有机玻璃；防丫射线用铅；防中子用石蜡。水(低质材料)，容易发生契伦科夫效应；铝(高质材料)，容易发生物致辐射。用铅服防3射线属于防卫过当，会产生X射线。质子(proton):质子带有一个电子单位的正电荷、质量为1.672648X10-27kg(1.007276u)的核子。它实质上是一个氢原子的原子核，用符号p表示；中子(neutron)中子是一个不带电荷(电中性)、质量为1.672648X10-27kg(1.008665u)的核子，用符号n表示。粒子符号质里/u电荷/C负电子e,30.00054858-19

2、-1.6022x10质子P1.00727647-191.6022x10灯N1.008664900正电子P+0.00054858-191.6022x10中微子V静止质里为0笊核d2.013552-191.6022x10氨核a4.001506-193.2043x10191eV:1个电子穿过1伏特电压差所获得的能量，1eV=1.6x10焦耳32P半衰期14.3天，最大能量1.732MeV,产生3射线；14C半衰期5730年，能量0.156MeV,只有3衰变；131|的半衰期8.3天，丫射线，是最易检测的放射性核素；Y-90的半衰期为64.2小时，60Co发出丫射线，半衰期为5.27年，315keV能

3、量，Co源的长为4550cm,拇指粗。13N的半衰期9.965分钟。瓶的半衰期为12.43年，18.6keV能量核燃料资源：在任意能量的中子作用下发生核裂变反应，这些核素称为易裂变核素，铀-235、铀-233、钵-239、钵-241,在天然铀中，铀-235只占0.72%,铀-238约99.28%。至U3月球上寻找3He核素：具有一定核特征，即一定质子数和中子数，并具有同一核能态(寿命>10-10s)的一类原子的总称。共有三千多种，核素多于元素名称质子数中子数质量数举例相同小同小同1H2H3H同中子素小同相同小同2H3He小同小同相同3H3He核衰变：1896年A.H.Becquerel在

4、研究铀盐时发现了铀的放射性；核衰变(NuclearDecay):原子核自发的从一种原子核转变为另一种原子核的过程；核衰变过程中发射的粒子或电磁辐射称之为放射性(Radioactive)。核衰变规律：指数衰减规律:N=N0et,N0:(t=0)时放射性原子核的数目；N:经过t时间后未发生衰变的放射性原子核数目；入：放射性原子核衰变常数。大小只与原子核本身性质有关，与外界条件无关；数值越大衰变越快。半衰期：一定量的某种放射性原子核，其中有一半发生了衰变所经过的时间。经过n个半衰期后，未发生衰变的放射性原子核数目是原有的1/2noT1/2=In2/入=0.693/入，活度A=入N=A0e-t,入和T

5、1/2两者有一一对应关系：理论研究中多用衰变常数，实际应用中一般用半衰期。放射性活度(Radioactivity):单位时间内的原子核衰变数。A=入N=A0e-t=mWM;放射性活度单位：居里(Curie)3.7X101°(Bq);贝可勒尔(Becqerel)1Bq=1dps;在实际工作中还常用dpm(decay/disintegrationperminute),1Bq=60dpm。实验室实际测得的是cpm,即每秒钟测得的计数，它除以仪器的效率£才等于dpm,公式为dpm=cpm/£放射性：原子核自发地放出辐射的现象。核衰变：因放射性使一种原子核(母核)转变为另一

6、种原子核（子核）的过程称为核衰变。（同质异能素之间的转换亦为核衰变）。14C的产生与平衡n+14Nf14C+p,14C-14N+3+v,宇宙射线中子与大气中的14N原子核反应产生放射性14c放射性核衰变的类型：主要有三种基本类型：a衰变、3衰变、丫衰变。a衰变能在反冲核与a粒子间按动量能量守恒分配。原子核变化发射的载能的亚原子粒子一一放射性粒子。？?4?+4?能量，“衰变产生的射线获得全部能量，能量波谱单一发生葭衰变的原因：原子核中中子数太多，产生一个质子，一个负电子和一个反中微子，相当于中子转化为质子，？?？?_?”?+,0?+?（反中微子）。3+衰变，？?？?0?+?（中微子），相当于质子

7、转化为中子。能量波谱连续电子加速器的速能最好不要超过10MeV超过后可能产生感生放射性，一般电子束经鸨耙或金耙转成X射线用7.5MeV,转化效率小于10%带电粒子与介质的相互作用：电离和激发作用、散射、物致辐射、湮没辐射、契仑科夫辐射。电离和激发作用：当带电粒子通过介质时，将其本身的能量传递给介质的分子或原子，直接从介质的分子或原子上剥落一个轨道电子，从而使该分子或电子形成由自由电子和正离子组成的离子对。当带电粒子的传递给壳层电子的能量不足以克服原子核的束缚能时，则只能使轨道电子从低能态跃迁到高能态，造成壳层电子的激发。带电粒子在电离和激发过程的能量损失与带电粒子的电荷平方成正比，与带电粒子的

8、速度成反比。散射：带电粒子通过介质时，因受核电场的作用会改变运动的方向，人们把这种现象称为散射作用。当散射前后总动能保持不变时，被称为弹性散射。重粒子（“-粒子）由于质量大，发生散射的几率小，散射不明显；而3-粒子由于质量小，发生散射的几率高，散射现象明显，有时会发生反散射（散射角大于90°）现象，在测量时应加以注意。物致辐射：当高速带电粒子掠过原子核时，受核库仑场作用而被加速或减速，其动能的部分或全部转变成连续能谱的电磁辐射发射出来，此种辐射被称为物致辐射。其能量为零至电子的动能之间；产生波长极短的电磁波-具有连续能谱的X射线，它与原子内壳层电子跃迁所产生的X射线的特性有所不同，后

9、者是具一定能量的特征X射线；电子的能量愈高、介质的原子序数愈大产生物致辐射的确几率也就愈高，粒子能量的损失也大。湮灭辐射：正电子与负电子相遇发生湮灭，产生两个0.511MeV的丫光子。e+e-丫+丫，m+me-=0.511+0.511MeV,质量转化为能量，转化效率（100%）。契仑科夫辐射：当高速带电粒子（电子）的速度大于光在相应介质中的传播速度时，产生可见光和接近可见光的现象被称为契仑科夫辐射。高能电磁辐射与介质的相互作用：第1步初级作用：光电效应、康普顿效应、电子对效应产生次级电子，第2步次级作用：电离效应次级电子使物质原子电离。光电效应作用机制：光子同（整个）原子作用把自己的全部能量传

10、递给原子，壳层中某一电子获得动能克服原子束缚跑出来，成为自由电子，光子本身消失了。丫+A-A*+e（光电子），形成X射线。康普顿效应：中等能量（0.51.0MeV）的丫-光子与介质原子的轨道电子相互作用时，它将把其一部分能量传给轨道电子，并使轨道电子逸出成为光电子，丫-光子将改变运动方向，即散射。此过程可连续发生，直到丫-光子的能量被全部吸收为止。电子对效应：能量R1.02MeV的丫射线与原子核作用可能产生一对正-负电子。丫射线通过介质时由于同物质的作用，丫光子的数量不断的减少，物质层越厚减少得越多，这种现象称做对丫射线的吸收。实验发现：丫射线强度随通过介质层厚度增加而减小，服从指数衰减规律。

11、中子与介质的相互作用：中子不带电不能直接使原子电离，但中子容易进入原子核内，同原子核发生作用引起核反应。与H原子核的弹性碰撞，传递能量，质子跑出来，中子被慢化。n+H-n+p,第一步打出质子（载能），第二步质子引起物质电离，人体有大量H和N原子，中子对人体电离效应严重，伤害也严重。慢化剂：轻水（1H2。）、重水（260）。中子核反应，例如（n,p）反应：n+14N-14C+pN-15是稳定性同位素，不需要许可证。能选3就不选丫和“，"衰变常常伴随其他衰变，内照射危害大，防护麻烦。对放射化学实试验室的基本要求：1）应有专门的放射性物质的储藏室和放射性废物的暂存库，双门双控，与110联网

12、；2）放射性操作区应与非放射性操作区分开。在放射性工作区内应按所操作的放射性活度的高低由高到低次排列；3）地面、工作台面应光洁，用易于去污的材料铺成；墙壁、天花板也应光滑不易沉积尘埃。所用桌、椅、试剂橱等家俱和设备均应油漆，以不易被放射性污染或便于去污。4）装备通风柜，通风柜应与专门的废气处理装置相联、手套箱和防护用有机玻璃屏、铅玻璃屏、铅砖，有机玻璃和铅玻璃眼镜；5）附设淋浴室、更衣室等附助用房。6）放射性实验室排水管与衰减池相联。7）备有各种放射性污染检测仪器设备。放射化学实验室的操作规则：1）穿戴工作服、换工作鞋、佩带必要的个人防护用品；2）妥善保管放射源、贴上标签以防止意外；3）不准将

13、无关物品带入放射性工作区，严禁在放射化学实验室内进食、饮水、吸烟或存放物品；4）接触放射性物品时必须带上乳胶手套，必要时戴上防护眼镜。操作发射丫射线及能量较高的3粒子的放射性物质时须有防护屏，要进行剂量监测和控制。严禁带着放射性污染的手套任意操作公用仪器和接触非放射性器皿。5）离开操作现场时必须认真洗手，并经测量仪器检测，如有污染应清洗干净后才能离开；6）吸取放射性溶液时严禁用嘴吸，必须用针筒或吸耳球吸取；7）放射性溶液加热、蒸发、浓缩和烘干等操作都应在通橱内进行。在操作过程中严防器皿破裂和溶液飞溅；8）操作粉末状的放射性固体样品时，必须在密封的手套箱内进行，工作人员还应戴上口罩和帽子。目前已

14、发现的放射性核素约有2500种，其来源为二：从天然放射性矿物中提取；通过核反应人工制备（核反应堆生产；核燃料裂变产物中提取；加速器制备；实验室中子源）。天然放射性核素：在元素周期表中所有原子序数大于83的元素都属放射性元素，但是只有三个核素（232Th,235U,238U）的半衰期长到足以保持在自然界中。它们是三个天然放射性系列的起始核素，即杜系（4n系，从232Th开始），铀系（4n+1系，从238U开始）和舸系（4n+3系，从235U开始）。它们系列衰变的最终产物是208Pb,206Pb和207Pb。人工放射性核素：一般是用中子、质子、笊核等粒子轰击天然稳定性核素产生核反应来制备的。核反应

15、式一般可写成：A+a=B+b或A（a,b）B,式中A为初始核（稳定性核），它与入射粒子反应形成产物核B;同时发射粒子b,释放出或吸收能量Q中子可从反应堆或中子发生器中获得，质子、笊核则由加速器产生。反应堆生产的重要核素有3H,14C,24Na,32P,35S,60Co,131I等。加速器生产的重要核素有15O,+,22Na,57Co,85Sr,55Fe,/等。标记核素的选择：常用的核素有3H、14C、15N、32P、33P、35S36Cl、45Ca、54Mn59Fe、6°Co、64Cu65Zn、74As、76As、75Se86Rb90Sr、125I、131I、137Cs、141Ce1

16、44Ce等。其中，3H、14C15N、32P、35S、36Cl又是制备有机标记化合物时最常用的标记核素。制备示踪剂（标记化合物）时，应根据欲标记化合物的化学组成和化学形态选择适宜的核素。选择核素时需考虑的主要因素为测量方法（影响测量的因子有半衰期、核辐射的类型、射线的能量、质量），以及把标记核素引入标记化合物难易的程度。标记位置的确定：在有机化合物中，由于化合物的结构复杂，标记原子在化合物中的位置对研究结果会带来重要影响。化学合成法、生物合成法、同位素交换法。放射性标记化合物制备是微量或超微量，故其操作需采用微量和超微量技术。制备标记化合物的起始原料常常为14C-碳酸银、瓶水（瓶气）等简单无机

17、化合物，因此在合成路线的选择上与普通的有机合成有很大区别。引入标记的位置与所采用的合成路线有关。因此，要选用使示踪核素标记在分子中较稳定的位置或特定位置上的合成路线。在设计合成路线时要求操作步骤少、时间短，而且，尽量使放射性物质在最后引入。在合成放射性标记化合物的过程中，要采取必要的防护和安全措施。化学合成法：通过一系列化学合成反应制备标记化合物的方法。需按下述步骤进行：1）设计合成流程：文献调研和生产工艺流程调研；2）冷操作试验（又称为模拟试验）:非放射性合成，目的是摸索最佳合成条件、熟练操作技术、提高产品的产量和质量；3）低活度合成：用少量的放射性核素进行合成操作，对产物进行活度测量、鉴定

18、放化纯度、放射性比活度、计算放化产率；4）高活度合成：在低活度合成得到较理想结果的基础上，进行放射性高活度合成。生物合成法：利用动.植物.酶或微生物的生理代谢过程引入放射性同位素后，制得所需的标记化合物。特点：能合成结构复杂.具生物活性，又难以用化学合成法制备的标记化合物，如：激素、抗生素等；特异性；设备比化学合成法简单。缺点：产量低，放化纯度和比活度低；投入生物体内的RN的剂量大；标记位置难控制，副产物多，分离难。基本步骤和方法：放射性原料的引入；动物：注入法从静脉、皮下、肌肉、腹腔、口腔等部位注入体内，或从口饲喂；植物或藻类：14C以14CO形式引入；其它RN可从根部引入，如水培、砂培。标

19、记化合物的离析：例：利用小球藻的光合作用来制备14c标记的氨基酸：小球藻置于密闭容器中引入14co光合作用使14co掺入到细胞中提取蛋白质水解蛋白质层析.分离得到16种14C-氨基酸同位素交换法：利用两种不同物质的分子间同一元素的同位素相互交换位置的反应，制备标记化合物的方法。为防止标记原子的丢失，制备用于生理生化研究的标记化合物的交换反应，不应是那些在正常生理条件下就能进行的反应，而选用只有在特殊条件才能进行的交换反应。例如，选择那些只有在高温、高压、特定的pH或催化剂存在时才能进行的反应。以医用无载体Na131I（125I）为起始原料，将其中的131I-氧化成元素碘或分子131I+（131

20、ICl）,常用的氧化剂有过氧化氢、一氯化碘等。然后再制成碘标记化合物。放射性比活度（SpecificRadioactivity）:单位给定物质在单位时间内的核衰变数。其单位为Bq/mol或Bq/g。合理的比活度；高好但太昂贵，低不利于后续研究。对于放射性废物我们应储存在容器设备中，标签上写明物质的名称、大致活度、日期，当过了大约10个半衰期后可以当做普通废液处理。32P-NaH2PQ意味着部分可以不带放射性（有载体标记化合物），NaH32PO意味着全部都是放射性标记的（无载体标记化合物）1895.11.8伦琴发现X射线，1896贝克勒耳发现放射性，1898居里夫妇发现针和镭，1898年4月第一

21、次引入新术语“放射性”，7月发现放射性元素针（Po）比铀盐放射性强400倍，12月发现镭（Ra）比铀盐放射性强400万倍，放射性是原子的一种性质，进行大量实验研究首先将放射性用于治疗疑难疾病，1903年：卢瑟福和索迪发现了放射性衰变规律;1910年：索迪提出了同位素的概念；1912年：赫维西等创立了示踪原子法。世界上第一个制造的人工放射性核素，约里奥.居里夫妇1934年，27Al+4He-30P+n。1939年：哈恩等发现了原子核裂变现象；1942年：第一座核反应堆在美国建成。放射化学：研究放射性物质和核转变过程的化学。主要内容：1）放射性物质的物理化学行为和状态;2）放射性物质的制备、分离、

22、纯化和鉴定；3）放射性核素化学;4）核转变过程所引起的化学变化及所生成的产物；5）RN在工农业、国防、医学等各个领域中的应用。RN:Radionuclide,放射性核素普通化学现象均与原子的核外电子有关。因此有人称一般化学为研究电子行为的化学；放射化学则着眼于原子核，研究原子核的稳定性、核衰变、核反应及所生成的新核的特性、核能及放射性同位素的应用等的科学。放射化学的特点：放射性、化学组成的不恒定性、低浓度和微量。放射性优点:1）灵敏度提高；2）研究和观察整个化学过程中的每个阶段。缺点：1）辐射损伤，须防护；2）产生特殊物理化学反应：如辐射自分解、辐射催化。化学组成的不恒定性的原因：衰变。放射性

23、纯度：指所需核素的放射性活度占产品（制齐J）总放射性活度的百分数。说明：只与放射性杂质的量有关，与非放杂质无关。放化纯度（Radiochemicalpurity）:指处于特定化学状态的核素的放射性活度占产品（制剂）总放射性活度的百分数。低浓度和微量是放射化学区别于普通化学的又一个特点。在放射化学的实际工作中，大多数放射性核素都是在低浓度和微量的范围内。特别是在环境和生物样品的放射性监测中，放射性核素的浓度更低、量更少。放射化学所研究的对象往往属于超微量化学的范畴。放射性污染的清除和废物处理：1）去污方法：当皮肤被污染时，首先用柔性肥皂和水清洗，必要时用软毛刷刷洗。用载体溶液洗涤有助于洗净污染物

24、。对被高比活度放射性污染的玻璃器皿、金属面或油漆面的去污常用载体溶液反复洗涤。2）废物处理：放射性废物有三类：废气、废液和固体废物。废物处理的指导原则：保持尽可能低的辐射剂量；保证无人受到高于20mSv的年剂量当量（连续5年的年平均有效剂量）；任何单一年份不应超过50mS.以及30岁以下的人员受到的总照射剂量不应超过5R。废物处理一般方法是自然衰变；分类收集，分别处理；净化、浓集、贮存；燃烧、埋藏；回收利用。购买放射性物质需要注意的是：放射性纯度（98%A上，理论可以100%）,放射化学纯度，指特定状态的核素（98猊上），化学纯度（98猊上），比活度（单位质量的放射性活度）它的值越大则灵敏度越

25、高，总的活度放射性工作的从业人员必须年满18岁以上，有上岗证；具备安全设施；有单位许可证及副本，副本上会有允许使用的核素及每年的用量限制，我们学校133Ba用作外照射源。苯的6个碳原子都被14C标记则可用U表示。代谢研究不能用瓶标记，做医药代谢时比活度要求为50mCu/mmol医药开发3%勺钱用于同位素标记。放射性物质和放射源不同，放射源要求密封。照射量X：定义为dQ除以dm所得的商，其中：dQ为光子在质量为dm的空气中所释放出的全部电子（负电子和正电子）在完全被阻止时，空气中所形成的一种符号的离子总电荷的绝对值。照射量的SI单位是库仑/千克（C/kg）。照射量X没有国际单位制专名，暂时与国际

26、单位制并用的照射量专用单位是伦琴（R）;1R=2.58X10-4C/kg照射量率？建义为dX除以dt所得的商。式中，dX是时间间隔dt内照射量的增量。单位为C/（kg.s）,与国际单位并用的专用单位是（R/s）。照射量只用于度量X或丫辐射在单位质量的某一体积元内空气中产生电离电荷多少的一个辐射量。照射量不能用于度量暴露在该辐射场中的物质所吸收的能量。？?=?r吸收剂量D：用于度量电离辐射与物质相互作用时，单位质量的任何物质吸收任何致电离辐射的能量多少的一种物理量。它指的是电离辐射授予某体积元中物质的平均能量。吸收剂量定义为d?电离辐射授予某一体积单元中的物质的平均能量）除以dm（该体积元内物质

27、的质量）所得的商。吸收剂量的国际单位是焦尔/千克（J/kg）,专名为戈瑞（Gray）,符号为Gy。1Gy=1J/kg=100rad。育种中最高为80Gy,食品辐照一般6KGy)?D=-?吸收剂量率：吸收剂量率定义为dD除以dt所得的商，dD是单位时间间隔dt内，吸收剂量的增量。吸收剂量的国际单位是焦尔/千克.秒(J/kg.s),专名为戈瑞/秒(Gray/s),符号为Gy/so吸收剂量和吸收剂量率适用于任何类型的电离辐射和任何介质，这一点与照射?重和照射重率不同。?=.行?D=fX,其中f叫做伦琴拉德转换系数，也叫伦琴戈瑞转换系数，人体的主要成份是肌肉、骨和水。在通常的范围内(0.1-10Mev

28、),人体作为整体，f值接近于1。比释动能是间接电离粒子(x、丫射线和中子)与物质相互作用时，在单位质量的物质中产生的带电粒子(电子、离子、质子等)的初始动能之和。比释动能K定义为dETr除以dm所得的商。式中，dETr是在质量为dm物质内由x、丫射线和中子等不带电粒子所产生的一切带电粒子初始动能的总和，单位为J/kg,专用单位为戈瑞(Gy)。K=等?比释动能率被定义为dK除以dt所得的商。dK是在单位时间间隔dt内比释动能的增量。?单位为J/kg.s,专用单位为Gy/so?=赤?剂量当量及其单位：虽然吸收剂量相同，但由于辐射类型、辐照条件和被照生物组织及生理状态不同，可能产生很不相同的生物效应

29、。为满足辐射防护工作的需要，提出了剂量当量这一概念；剂量当量H被定义为在组织内被研究的某一点上的D>Q和N的三个乘积，即:H=DQN式中：D-吸收剂量(Gy);Q品质因子，它与线性能量转移系数(LET)有关，a射线的最大；N(一般认为为1)所有其他修正因子的乘积。剂量当量H的SI单位是焦尔每千克(J/kg),专名为Sv(Sievert),即1Sv=1J/kg,历史沿用的剂量当量单位为雷姆rem,1Sv=100rem。剂量当量和吸收剂量两者的单位在量纲上是相同的，但在本质上其含义是不同的。吸收剂量表示的是单位质量的介质吸收能量的多少，而剂量当量表达的是吸收上述能量后，可能对人体带来的危害的

30、大小。放射源-活度(A)-1贝克=1次核衰变/秒；任何物质-吸收剂量(D)-1戈瑞=1焦耳/千克、1Gy=1J/kg;剂量当量(H)-H=DQN-1希沃特=1焦耳/千克a3丫对物质电离作用的比较0£P7电离过程直接直接间接径迹直线折线直线比电离很大稀疏稀稀拉拉穿透能力很弱中很强MeV射程(m)离子对密度/mma0.01600032-360丫10几个辐射的相对危害性：a射线：能量大，射程短，比电离大；外照射：危害小；内照射:危害大。3M线：对人体的危害取决于射线能量的大小；内、外照射的危害一般介于a和丫之间。潟寸线：具有较强的穿透性；外照射：危害大；内照射：危害小。对丫射线的防护-外照射防护的基本方法：尽量缩短受照射的时间；增大与辐照源的距离；合理正确的使用屏蔽；剂量分担原则。放射防护的三原则：国际放射放护委员会（ICRP）1977年第26号出版物中提出防护的基本原则是放射实践的正当化，放射防护的最优化和个人剂量限制。这三项原则构成的剂量限制体系。放射实践的正当化：在进行任何放射性工作时，都应当代价和利益的分析，要求任何放射实践，对人群和环境可能产生的危害比起个人和社会从中获得的利益来，应当是很小的，即