核医学基础专题知识讲座

核医学基础专题知识讲座核医学基础专题知识讲座第1页一、问题：①原子核密度为2.3×1017kg/m3（黄金密度为19.3×103kg/m3）,你知道为何会如此之大吗？②木乃伊存在年代怎样计算?③α射线、β射线、γ射线分别指是什么？怎样防护？核医学基础专题知识讲座第2页

1、原子核由核子（质子、中子）组成质子就是氢原子核，常以p表示，带正电,其质量mp=1.007276u，中子以n表示，不带电，其质量mn=1.008665u；2、原子质量单位：1u=1.66×10-27Kg=931.5MeV/c2；3.原子序数Z：4.质量数A:原子核中质子和中子总和称为质量数(核子数)

原子核质量几乎都是u整数倍，即m=u·A一、原子核组成第一节原子核结构核医学基础专题知识讲座第3页异能5.核素:

原子核内A、Z值和核能态都相同一类原子称为同一个核素.

其表示符号为AZX或AX6.同位素:

Z值相同、A值不一样核素,彼此称为同位素.

如:158O、168O、178O、188O、1H、2H、3H。核医学基础专题知识讲座第4页7、核力：

自然界只存在四种基础相互作用力：即引力、电磁力、弱力与强力核力为何这么强？核密度又为何如此之大？汤川秀树1935年，发表了核力介子场论，用数学方法预见介子存在，解释了这些问题，并于1949年获诺贝尔物理奖。(π+介子带正电、π-带负电、π0介子不带电，其质量为电子质量me273.3倍、264.2倍)

存在于核子间力称为核力，是短程力（仅在10-15m范围内起作用），是一个强相互作用力，含有饱和性，与核子带电性无关，核子间不能无限靠近（＜10-1６m即为斥力）。核医学基础专题知识讲座第5页1、质量亏损（1）定义：任何原子核质量都小于组成它全部核子单独存在时质量之和，其差值称为质量亏损，用Δm

表示。如:氘(21H)由一个中子、一个质子组成，但释放出能量为2.225MeV光子亏损质量将转为能量，质能关系：

ΔE=Δm

·

C2=931.5Δm(MeV)式中Δm用统一原子质量单位u作单位，能量ΔE以兆电子伏特(MeV)作单位。1u质量物质对应931.5MeV能量．二、质量亏损和结合能核医学基础专题知识讲座第6页问:100克质量物质对应能量?ΔE=Δm

·

C2=931.5×106×1.6×10-19×100×10-3/(1.66×10-27)(J)=9.0×1015(J),当前人类一年消耗能量约为2.1×1020J，2、结合能：核子结合成原子核过程中，要释放能量，此能量称为结合能，用ΔE表示。（3）比结合能：原子核结合能与该核核子数之比，用ε表示,ε=ΔE/A3、比结合能ε小核不稳定，易于分解，A<30核结合能都较小，皆以分子形式存在；核医学基础专题知识讲座第7页比结合能曲线核医学基础专题知识讲座第8页第二节核衰变类型和衰变规律核衰变（nucleardecay):

不稳定核素自发地放出射线变成另一个核素现象称为原子核衰变，简称核衰变。衰变过程恪守四个守恒定律：质量和能量守恒定律动量守恒定律电荷数守恒定律核子数守恒定律衰变能：假如衰变前后静止质量不守恒，则衰变前后质量差值将转化为核衰变时吸收或放出能量，此能量称为衰变能，记作Q。核医学基础专题知识讲座第9页一、α衰变原子核放出α粒子而衰变为另一个原子核过程称为α衰变。α粒子即氦核（42He)。质量数A超出209重核不稳定，会自发发射α粒子，衰变成A值较小原子核。α衰变过程表示：在元素周期表内子核Y位置比母核X前移两位，此即α衰变位移法则。如：核医学基础专题知识讲座第10页22688Ra(1600y)22286Rn0Mev3.82d0.32×10-9sα14.784Mev（94.6%）0.186Mevα24.598Mev(5.4%）α34.34Mev(0.0065%）镭原子核放射出来α粒子含有三种不一样能量；箭头向左下方指，表示子体核较母体核在元素周期表中前移α衰变衰变纲图表示核医学基础专题知识讲座第11页是中微子ν反物质β-衰变过程表示：原子核内放出电子或放出正电子或俘获一个核外电子衰变过程称为β衰变。（一）β-衰变原子核自发发射β-粒子（即负电子），变成另一个核，其质量数A不变，原子序数在元素周期表中向前或向后移一个位置。二、β衰变核医学基础专题知识讲座第12页Β-衰变使子核增加了一个质子，子核较母核在元素周期表中后移一位。如吴健雄等人做钴60β-衰变：β-衰变过程表示：MO(钼)衰变表示式为：核医学基础专题知识讲座第13页MO(钼)—TC(锝)通常在衰变图上标出是β－粒子能量最大值(β、ν总值)0.18110MeV2.2×105a9943Tc9942Mo(66h)0.1405β－0.840MeV(1.3%)0.50910.14266.02hβ－1.214MeV(81%)0.9205β－0.43MeV(17%)Β-衰变简图：核医学基础专题知识讲座第14页子核比母核在元素周期表中前移一位。（二）β+衰变原子核自发发射β+粒子(即正电子)衰变称为β+衰变。一个质子会发射一个正电子和一个中微子，变为中子。β+衰变过程表示为：核医学基础专题知识讲座第15页β+:正电子，是负电子反物质，当其能量为零时，将与一个负电子结合，变成两个能量均为0.511Mev且飞行方向相反X光子，此即电子正确湮灭。经过测量X射线可探测β+存在。核医学基础专题知识讲座第16页

子核在元素周期表内较母核前移一位。

在质子数较多原子核中，质子从核外俘获一个电子，发射一个中微子，转为中子，此衰变过程称为电子俘获，简写为EC。EC过程可表示为：（三）电子俘获

核医学基础专题知识讲座第17页被俘获电子主要来自核外K、L层，电子被俘获后将产生子核标识射线或俄歇电子(M.P.Auger在1925年发觉，于是称为Auger电子)

俄歇电子是指电子跃迁时不辐射标识射线，而将其能量传给同一能级另一电子，使其成为自由电子，此自由电子即为俄歇电子。核医学基础专题知识讲座第18页三、跃迁和内转换

1、原子核内发射γ射线衰变方式称为γ衰变。

γ射线是电磁波，从原子核内发出后，γ衰变前后A、Z值不改变。产生原因：核反应或核衰变后新生成子体核，多数处于激发态，不稳定，在向基态跃迁时将多出能量以γ射线形式释放。核医学基础专题知识讲座第19页

原子核从激发态向较低能级激发态或基态跃迁时，不是经过放出光子，而是经过与核外电子发生能量交换把这份能量交给电子，使电子自由飞出。这种过程称为内转换。所放出电子称为内转换电子。内壳层出现空位后还将再产生标识X射线或俄歇电子。2、内转换核医学基础专题知识讲座第20页内转换（internalconversion)核医学基础专题知识讲座第21页四、衰变规律

（一）核衰变规律不稳定核素衰变率（单位时间内衰变核数）与现有原子核个数N成正比，即：λ称为衰变常数，是表示放射性核素衰变快慢量。

λ=λ1＋λ2＋……＋λn对上式积分，并利用初始条件t

=0,N=N0,则有：称为衰变定律。核医学基础专题知识讲座第22页1、半衰期放射性核素降低到原来数量二分之一所经历时间，称为半衰期。用

表示所以核医学基础专题知识讲座第23页

若母体半衰期很长，子体半衰期较短，当子体核每秒衰变核数等于它从母体得到补充核数时，子体核数不再改变，到达放射平衡。俗称99Mo为“母牛”核医学基础专题知识讲座第24页活着生物体骨骼内14C、12C数量之比(平衡比)与空气相同是确定值(为1.3×10-12),生物体死亡后,14C值将逐步降低,14C半衰期T1=5730a由此可求出骨骼存放年代.如:测量某木乃伊骨骼所含14C量是同质量有生命骨骼含量1/4,求此木乃伊存在年代?木乃伊存在年代怎样计算?核医学基础专题知识讲座第25页一个i放射性原子核在衰变前存在时间即平均寿命。利用统计规律可求出某放射性核素平均寿命：即2、平均寿命核医学基础专题知识讲座第26页五、放射性活度

单位时间内衰变原子核数量称为放射性活度。用A表示：定义式关系式A0=λN0表示t

=0时刻放射性活度。单位：贝可（Bq）旧单位：居里(Ci)1Ci=3.7×1010Bq

核医学基础专题知识讲座第27页

设一台60Coγ-刀初装时钴源活度为6040Ci，使用5年后，钴源活度还剩多少Bq?其平均寿命为多少年？解:查得60Co半衰期T

=5.27年,因为A0=6040Ci=6040×3.7×1010=224×1012Bq所以5年后钴源活度为:其平均寿命为:τ=T/ln2=1.44T=1.44×5.27=7.6年=7.6

a例核医学基础专题知识讲座第28页核医学基础专题知识讲座第29页一、照射量定义：表示进入被照射物质辐射总量物理量。

式中为被照射空气质量，dQ是射线在质量为dm干燥空气中形成离子总电量。E单位为：C/kg，曾用单位为：伦琴（R）

1R=2.58×10-4C/kg第三节射线剂量与防护核医学基础专题知识讲座第30页式中dm为被照射物质质量，dE为它吸收Ｘ射线能量。2、某种物体吸收剂量D与射线照射量X相关，也与该物质本身性质相关。

3、单位：J/kg，称为戈瑞（Gy），常见单位有：拉德（rad）

1Gy=100rad4、吸收剂量率：单位时间内吸收剂量称为吸收剂量率，单位为：Gy/s二、吸收剂量1、定义：被照射物质单位质量所吸收电离辐射能量叫做吸收剂量。核医学基础专题知识讲座第31页

剂量当量是反应电离辐射对人体损伤程度物理量,依据射线生物效应强烈程度，引入辐射权重因子ωR，即品质原因（QF），无量纲。剂量当量=吸收剂量×辐射权重因子即H=

D×QF剂量当量HT

单位为：希沃特（Sv)，常见单位还有：雷姆（rem)1Sv=100rem三、剂量当量H核医学基础专题知识讲座第32页射线种类和能量范围QF

(近似值)射线种类和能量范围QF

(近似值)X、γ射线1中子（能量<10eV）5β-、β+射线1中子（100eV～2MeV）20质子（能量>2MeV）5中子（2MeV～20MeV）10α射线20中子（>20MeV）5核医学基础专题知识讲座第33页四、辐射防护

大家在日常生活中一直受到各种天然射线照射，称为本底照射，

1、最大允许剂量（MPD）国际上要求：经过长久积累或一次性照射后，对肌体既无损害又不发生遗传危害最大剂量称为最大允许剂量（MPD）。我国要求MPD值为每年不超出5rem，即50mSv。核医学基础专题知识讲座第34页

放射源在体外对人体进行照射称为外照射。①对α射线防护：工作时只要带手套就能有效进行外防护（射程短）；②对β射线防护：使用原子序数中等物质，如用各种塑料和有机玻璃等。③对X、γ射线防护：用原子序数较大物质，如铅。2.外照射防护核医学基础专题知识讲座第35页内照射：放射性核素注入体内进行照射称为内照射。凝任何射线内照射皆应该防止，尤其是α射线（电离比值大）,混凝土建筑物氡Rn含量较高，散入空气中，会随尘埃吸入人肺中产生内照射，22286Rn，半衰期为3.82d，产生α、γ衰变，轻易引发肺癌。3.内照射防护核医学基础专题知识讲座第36页国家要求安全剂量5mSv/年北京地域天然本底2mSv/年吃食物0.2mSv/年砖制房屋0.4mSv/年乘飞机0.01mSv/小时吸烟20支/天1mSv/年泥土、空气0.5mSv/年门诊透视0.3mSv/次胸部透视0.1mSv/次消化道造影13.7mSv/次日常生活中接触到辐射剂量核医学基础专题知识讲座第37页貝克勒尔

法国贝克勒尔(AntonineHenriBecquerel,1852-1908)贝克勒尔于1896年发觉放射性而与居里夫妇共同取得1903年诺贝尔物理奖。

1896年贝克勒尔发觉荧光硫酸铀醯钾和用黑色纸包封感光底片一起置放于阳光照射之下数小时，感光底片会遭受到曝露。重复上述试验，但不是在阳光下而是在暗房中进行，感光底片依然遭受到曝露，证实了铀会发出辐射，为放射性物质。1975年国际辐射单位与度量委员会(ICRU)提议：活度国际单位为贝克。

返回核医学基础专题知识讲座第38页戈瑞Gray

戈瑞(LouisHaroldGray,1905-1965)（又称戈雷）英国物理学家，前ICRU副主席，对于辐射剂量学作了最基础贡献。戈瑞Gy是吸收剂量国际专用单位，等于1焦耳／千克，并取代拉德(rad)。1975年8月国际辐射单位与度量委员会(ICRU)致函许多期刊,把吸收剂量国际单位命名为戈瑞(Gy)。初习辐射剂量课时，对于曝露量(exposure)与吸收剂量这两个量有时会发生混同。戈瑞作比喻：教授讲话经过每个学生耳朵就好比曝露量，而学生脑海里能记得下来就好比吸收剂量。

返回核医学基础专题知识讲座第39页西沃特(Sv)西沃特(RolfSievert,1895-1966)是瑞典数学和生物物理学家，ICRP前任主席。ICRU采取戈瑞作为吸收剂量单位名称时，也宣称要选择一个适当单位作当量(等效)剂量单位。

国际放射防护委员会(ICRP)选择了西沃特作为当量剂量单位，以纪念ICRP前主席西沃特。西沃特一直致力于研究工作人员和公众接收低剂量生物效应，后半生则关注辐射防护。

西沃特为当量剂量国际单位，等于1焦耳／千克。返回核医学基础专题知识讲座第40页雷姆(rem)雷姆(rem)（不是人名）为当量剂量另一常见单位，rem为roentgenequivalentman(或mammal)缩写，可译为人伦琴当量。当量剂量其它单位还有仑卜(rep)(拉德rad前身),仑卜rep为roentgenequivalentphysical缩写，可译为物理伦琴当量。还有reb，其为roentgenequivalentbiological缩写，可译为生物伦琴当量。只是在说话时却极难分辨reb和rep。返回核医学基础专题知识讲座第41页拉德（rad）拉德（rad）为英语rad音译。计算电离辐射吸收单位。用以替换从前计量单位，可用于测量辐射对生物软组织作用。通常以毫拉德mrad（milli-rad)为单位。返回核医学基础专题知识讲座第42页居里单位要求和镭基准建立

放射治疗成功，要求对所用镭量和放射性强度有准确知识。所以，镭量度，在科学研究、医学和生产上，都成为迫切需要处理问题。1910年9月在比利时首都布鲁塞尔举行国际放射学会议上，为了寻求一个国际通用放射性强度单位和镭量标准，决定组织一个包含法国玛丽·居里、英国卢瑟福（E．Rutherford）、德国哈恩（0．Hahn）等人在内10人委员会，主持其事。这个委员会提议：以与1克镭到达放射性平衡时氡放射性，作为放射性强度单位，这个单位叫做“居里”，用以纪念镭发觉者；并提议制订一个镭量国际标准。核医学基础专题知识讲座第43页国际放射学会议一致经过这些提议，并公推居里夫人为这个镭量国际标准制订者。现在通用放射性强度单位居里（3.7X1010衰变次数／秒）就是从这次会议决议演变而来。1912年3月，这个委员会重新在巴黎集会，同意了居里夫人亲手制出镭管作为镭国际基准。这个镭管包含21.99毫克无水氯化镭，它质量准确到0.02毫克，它γ放射性准确到千分之五，一直保留在巴黎国际度量衡局内，作为世界上镭基准。这个委员会还制出了几个副样标准，经与这个基准比较后，送发各国，作为各国一级标准。返回核医学基础专题知识讲座第44页习题十一一、填空

1、原子核由质子和中子组成，他们统称为

。

2、完成以下核反应方程（1）Na+He→

+H(2)

+n→Al+2n(3)Ni+H→Cu

(4)Th→

+e3、α衰变规律是，质量数：新核比原来核

；电荷数：新核比原来核

。4、β衰变规律是，新核质量数

，电荷数，新核在元素周期