医学第一章核物理基础知识课件

1、 第一章核物理基础知识第1页，共40页。 掌握: 核素 放射性核素 放射性活度 元素 同位素 同质异能素电离 激发 湮灭辐射 光电效应 康普顿效应 了解: 剂量当量 照射量 吸收剂量第2页，共40页。原子结构第3页，共40页。原子结构电子数最多=2n2 (n表示电子层)第4页，共40页。原子核结构第5页，共40页。第6页，共40页。原子核结构的文字表示 X为元素符号 Z为质子数， N为中子数 A为质量数 A为Z和N之和 通常可以略写为AX 。 例如1H(Z =1)、2H(Z =1) 、3H(Z =1) 12C(Z=6)、198Au(Z=79)第7页，共40页。核素的基本概念一、元素（118个）

2、凡是：质子数相同 核外电子数相 化学性质相同的同一类原子称为一种元素。例如: 1H、2H、3H(Z =1)为H元素 131I 、125I 、127I (Z =53)为I元素第8页，共40页。核素的基本概念二、同位素凡是：质子数相同 中子数不同的元素互为同位素（isotope）如: 1H、2H、3H 第9页，共40页。核素的基本概念三、同质异能素凡是：质子数相同 中子数相同而处于不同能量状态的元素叫同质异能素 Z 43 N 56Z 43 N 56第10页，共40页。四、核素（nuclide） （2500个）原子核的：质子数、中子数、能量状态均相同原子属于同一种核素。例如：1H、2H、3H、 12

3、C、 14C 198Au 、99mTc、 99Tc核素的基本概念第11页，共40页。核素稳定性核素核素放射性核素第12页，共40页。核素1稳定性核素 （stable nuclide）稳定性核素是指：原子核不会自发地发生核变化的核素，它们的质子和中子处于平衡状态，目前稳定性核素仅有274种，第13页，共40页。核素2.放射性核素 （radioactive nuclide）放射性核素是一类不稳定的核素，原子核能自发地不受外界影响（如温度、压力、电磁场），也不受元素所处状态的影响，只和时间有关。而转变为其它原子核的核素。第14页，共40页。放射性核素的特点核衰变物理半衰期第15页，共40页。核衰变及

4、其规律 核衰变原子核中质子数过多或过少，或者中子数过多或过少都不稳定。这种不稳定核素就会自发地放出射线，转变成另一种核素，这个过程称为核衰变（radiation decay）。核衰变是由原子核内部的矛盾运动决定的。我们把放出射线的原子核叫母核，而把衰变后产生的原子核叫子核。第16页，共40页。核衰变的类型1衰变（ decay）镭氡第17页，共40页。核衰变的类型2 -衰变（decay）第18页，共40页。核衰变的类型3. +衰变第19页，共40页。核衰变的类型4. 衰变第20页，共40页。核衰变规律1. 物理半衰期（physical half life，T1/2）放射性核素衰变速率常以物理半衰

5、期T1/2表示系指放射性核素数从No衰变到No的一半所需的时间。物理半衰期是每一种放射性核素所特有的。数学推导很容易证明。 T1/2 =0.693/ It为所用时间为t时的放射性活度，Io为标定值，e为自然对数的底，为一常数， It=Ioet 第21页，共40页。核衰变规律2. 生物半衰期(Tb) 从体内排出原来一半所需的时间，称为生物半衰期（biological half life ）第22页，共40页。核衰变规律3. 有效半衰期(Te)由于物理衰变与生物的代谢共同作用而使体内放射性核素减少一半所需要的时间，称有效半衰期（effective half life，Te）。Te、Tb、T1/2三

6、者的关系为： T1/2Tb Te= T1/2+ Tb第23页，共40页。有效半衰期计算:例如:131I的T1/2 =8.1天 Tb =9天 T1/2Tb 8.19 72.9 Te= = = = 4.26天 T1/2+ Tb 8.1 + 9 17.1第24页，共40页。放射性活度（radioactivity, A） 是表示单位时间内发生衰变的原子核数。A=A0et放射性活度的单位是每秒衰变次数。其国际制单位的专用名称为贝可勒尔（Becquerel)，简称贝可，符号为Bq。数十年来，活度沿用单位为居里（Ci） 1Ci=3.71010/每秒。第25页，共40页。放射性活度贝可勒尔（Bq）与居里（Ci

7、）的换算关系:1Ci=1000 mCi 1mCi=1000 Ci 1 MBq=1000 KBq = 106 Bq 1Ci=3.71010Bq 1000mCi =37109Bq1mCi =37 MBq 1Ci =37 KBq例如：20mCi =20 37MBq =740MBq第26页，共40页。射线和物质的相互作用 射线和物质的相互作用包括：射线对物质引起电离、激发等作用。物质对射线引起减速、散射及吸收作用等。第27页，共40页。一、带电粒子与物质的相互作用1电离与激发 （charged particles） 第28页，共40页。一、带电粒子与物质的相互作用2散射第29页，共40页。一、带电粒子

8、与物质的相互作用3韧致辐射第30页，共40页。一、带电粒子与物质的相互作用4湮没辐射第31页，共40页。一、带电粒子与物质的相互作用5吸收 射线在电离和激发的过程中，射线的能量全部耗尽，射线不再存在， 称作吸收（absorption）。吸收前所经的路程称为射程。吸收的最终结果是使物质的温度升高。第32页，共40页。二、r光子与物质的相互作用1光电效应第33页，共40页。二、 r光子与物质的相互作用2康普顿效应第34页，共40页。二、 r光子与物质的相互作用3电子对形成第35页，共40页。常用的辐射剂量及其单位一、照射量照射量（exposure）是直接度量或射线对空气电离能力的量，可间接反映，辐

9、射场的强弱；是用来度量辐射场的一种物理量。照射量的国际制单位是库仑/千克（C/kg）， 旧有专用单位为伦琴（R）1伦琴2.5810-4库仑/千克（1R=1000mR） （1mR=1000R）第36页，共40页。常用的辐射剂量及其单位二、吸收剂量吸收剂量（absorbed dose）是反映被照射物质吸收电离辐射能量大小的物理量。定义为单位质量被照射物质吸收任何电离辐射的平均能量。吸收剂量国际单位制单位为戈（瑞）（Gray），以Gy表示。它的定义是质量1千克的物质吸收1焦耳的辐射能量时相应的吸收剂量。即1Gy=1J/kg。旧有专用单位为拉德，以rad表示，1Gy100rad。第37页，共40页。常用的辐射剂量及其单位三、剂量当量剂量当量定义为:吸收剂量和其它必要修正因子的乘积，并用H表示：H=DQNH：剂量当量（Sv） D：吸收剂量（Gy）Q：辐射的线质系数 N：其它修正系数（N1）剂量当量国际单位制单位为希（沃特），以Sv表示。旧制专用单位为雷姆，以ram表示，1Sv100ram。单位时间内剂