核技术专业导论1-绪论

核技术专业导论

南京航空航天大学核科学与工程系2008年9月绪论核技术专业培养计划

一、培养目标本专业培养适应我国国民经济和国防核科技工业发展需要的，能在核技术及相关专业领域从事研究、设计、生产、应用和管理等的专门人才。本专业培养的人才应具有良好的数理基础、扎实的专业知识和熟练的专业技能，能够适应核技术各个方向发展的基本需要；同时应具有较好的人文社会科学和管理知识，较高的道德素质和文化素质，身心健康，全面发展。素质要求：热爱祖国，拥护中国共产党的领导，逐步树立科学的世界观和人生观。具有健全的法治意识、诚信意识和集体主义精神，具有良好的思想品德、社会公德和职业道德。具有较好的人文、艺术修养和文字、语言表达能力，了解历史和世界，积极参加社会实践活动，适应社会发展与进步，具有良好的心理素质和合作意识精神，具有健康的体魄和进取精神。具有良好的理论基础和扎实的专业知识，掌握熟练的专业技能，勤奋、严谨、求实、创新，有科学精神和奋斗意识。能力要求：具有较强的获取知识、更新知识和应用知识的能力，良好的表达能力、社交能力和计算机及信息技术应用能力。在核技术及相关的科研、应用和开发领域，能够综合应用所学知识，发现和分析解决实际问题，具有通过创造性思维进行创新实验和科技研究开发的能力。具有良好的分析归纳，整理总结和撰写论文的能力。知识结构要求：比较熟练地掌握一门外语，掌握计算机及信息技术应用知识，能够进行中外文文献检索，初步掌握本专业科研方法和了解其发展趋势，掌握科技写作技巧。并对国家关于科技发展、知识产权、经济管理等政策法规有适当了解。具有较好的人文和社会科学基础知识；掌握核技术专业的基本科学知识包括高等数学、基础物理、核物理、量子物理、电磁场理论、实验方法、数据处理等方面的基本理论、知识和实验技能；掌握与此相关的工程技术知识包括工程制图、机械、电工、电子学、计算机等方面的知识；专业基础知识，根据课程体系和专业方向的要求，有重点地掌握辐射探测、核电子学、辐射剂量与防护、加速器物理、核数据获取与处理、核技术应用、核资源勘查技术、核分析方法、辐射成像、核医学仪器与方法等专业基础知识和相关实验技能，同时根据专业方向的不同，加强本方向部分专业知识的学习，了解本方向的理论前沿、研究动态、应用前景以及相关产业的发展状况。三、核技术专业课程体系参考框架：课程体系建设的基本原则作为核科学与技术学科领域的核技术专业，要求其教学内容和知识结构要以系列相关物理理论和技术为基础，具有较高的数理要求和较扎实工程技术训练，能满足各专业方向对核技术人才的需要。因此，核技术专业人才培养的教育内容要特别强调数理基础和核技术基础知识体系，重视实践和实验环节的教学。核技术专业学生的就业面宽，可以在核科学技术领域内的众多不同专业方向工作和进一步学习，专业知识涉及面宽，课程体系的建设要以能力教育、素质教育、创新教育的观念为指导，坚持知识、能力、素质协调发展为原则，以适应现代核科技发展、国家工业和国防建设对核技术专业人才的需要。课程类别课程体系参考学分学分参考比例(约)人文社科基础“两课”类：思想、哲学、马列、毛泽东思想、邓小平理论等；人文社科类：历史文化、文学艺术、经济管理、法律、国防、科学概论等；外语类：英语体育类：体育35-4020％自然科学基础数学类：高等数学、线性代数、概率统计、数理方程方法等物理类：大学物理、原子物理学、物理实验等；其它：大学化学及实验等；30-3518％工程技术基础机械设计类：机械原理、工程制图等；计算机类：计算机文化基础、微机原理、计算机程序设计等；电工电子学类：电工基础、模拟电路、数字电路、电子技术实验等；20-2512％专业基础物理类：

原子核物理、电磁场理论、量子物理；专业类：辐射探测、核电子学、核数据获取与处理、辐射防护、信号与系统、加速器原理、核技术应用；专业实验类：辐射探测实验、核电子学实验、核数据获取与处理实验、核技术应用实验等35-4020％专业课程选修辐射测量与仪器、辐射剂量与防护、核分析方法、辐射成像、核医学仪器与方法、射频技术、核工程与核工业概论、核辐射效应、计算物理、核资源勘查技术等其它课程、反应堆原理、肿瘤放射治疗学、医学影像物理学15-2010％实践环节专业概论与认识实习专题实验与生产实习课程设计与毕业论文35-4020％核技术专业核技术医学应用（医学物理）核分析技术及其应用一.医学物理学的发展过程医学物理学的起源：源于1856年，并以1890年伦琴发现X射线并用于进行生物医学成像为标志最初在德国确定医学物理学(MadizinschPhysik)的称谓真正形成一门较完善的学科在20世纪，是20世纪最杰出的科学成就之一第一张X射线图—摄自伦琴夫人手掌一.医学物理学的发展过程医学物理学在20世纪初期的发展主要在“传统医学物理领域”上发展：放射治疗物理学--医学影像核医学一.医学物理学的发展过程从20世纪末到进入21世纪，医学物理得到快速发展，根据国际医学物理学与美国等国家医学物理学会的定义，现代医学物理学为一应用于医学特别是用于对人类疾病的治疗与诊断的应用物理学（Thefieldofmedicalphysics,maybedefinedbroadlyas“appliedphysicsinmedicine”,particularlyinthediagnosisandtreatmentofhumandisease.），包括：传统医学物理学:放射治疗物理、诊断影像物理和医学核物理Traditionalfieldsofmedicalphysicsincluderadiationtherapyphysics,diagnosticimagingphysics,andnuclearmedicinephysics.一.医学物理学的发展过程2.医学物理学新领域:MRI物理；医学卫生物理；脑、心电图；超声诊疗；生物磁学；红外成像；激光医学与热疗。New,non-traditionalfieldsofmedicalphysicsincludeMRIphysics,medicalhealthphysics,electroencephalographyandelectrocardiography,magneticsourcescanning,medicalusesofultrasoundandinfraredirradiation,lasersforsurgery，andhyperthermiaphysics.

一.医学物理学的发展过程我国医学物理学学科的发展也基本遵循了类似过程1979年以前：主要从事传统医学物理（放射治疗、放射性诊断影像和核医学）的临床与研究、医用物理的教学、以及部分激光、超声、电疗、磁疗等研究和临床实践。1979年以后：以举办全国医学物理讲习班、大型《医学物理》参考书出版和成立医学物理学会为标志，全面开展现代医学物理学的各项研究与临床实践，以及医学物理学的各层次教育（包括医学物理学硕士教育、七年制临床硕士的医学物理学课程）二.医学物理学与相近学科的分野医学物理学的相近学科：生物物理学（Biophysics)生物医学工程学（BiomedicalEngineering)辐射防护物理学（HealthPhysics)二.医学物理学与相近学科的分野生物物理学—重点在将物理学应用于对生物学的有关基本机制研究生物医学工程学—重点在对诊疗仪器与康复设备的研发。辐射防护物理学--重点在对与环境污染尤其是电离辐射污染有关的物理量监测biophysicsconcernstheuseofphysicsinthestudyofbasicbiologicalmechanisms

biomedicalengineeringconcernsthedevelopmentofnewdiagnosticinstrumentationandprostheticdevices

healthphysicsconcernsthemeasurementofphysicalquantitiesthatarerelatedtoenvironmentalcontaminants,especiallyionizingradiation

Medicalphysicsconcernswiththeapplicationofphysicstomedicine,particularlyinthediagnosisandtreatmentofhumandisease..二.医学物理学与相近学科的分野医学物理学作为一将物理应用于医学的专门学科，目前国际医学物理学界主要研究范围包括：thestudyofbasicmechanismsbywhichradiationtransfersenergytobiologicalmaterialsthedevelopmentofnewtechniquesforgeneratinganddetectingthevariousradiationsusedinmedicalsciencetheapplicationofradioactivetracersindiagnosticmedicineandinthestudyofmetabolismtheoptimizationofphysicalparametersforparticulartasksindiagnosticmedicalimaging(radiography,computedtomography,radionuclideimaging,magneticresonanceimaging,thermography,andultrasonography)二.医学物理学与相近学科的分野dosimetryinradiationtherapy,themeasurementofpressures,flow,andoxygenationincardiology,therecordingandinterpretationofbio-electricpotentialsinneurology,andtheanalysisofdiagnostictechniquesintermsofinformationtheoryandcommunicationstheory.infra-redandultravioletlight,heat,microwaveandlasersindiagnosisandtherapy

thestudyofradiationhazardsandradiationprotection三.医学物理学工作者的

主要工作范围临床诊疗（clinicalserviceandconsultation）辐射防护（Radiationsafety）研发（ResearchandDevelopment）教学（Teaching)三.医学物理学工作者的

主要工作范围临床诊疗工作主要包括：应用X射线、超声、电磁场、红外与紫外光、热与激光于临床诊疗。负责治疗计划的制订、放疗设备的设计、检验、校正和维修；或对影像设备的购置、安装、检验、质量控制和操作。

Theirworksinvolvetheuseofx-rays,ultrasound,magneticandelectricfields,infra-redandultravioletlight,heatandlasersindiagnosisandtherapy.Therolesofamedicalphysicistinradiotherapyincludetreatmentplanningandradiotherapymachinedesign,testing,calibration,andtroubleshooting.Therolesofamedicalphysicistindiagnosticimagingincludemachinepurchasingandinstallation,testing,qualitycontrol,andoperation.三.医学物理学工作者的

主要工作范围2.辐射防护工作主要包括：X射线、射线、电子及各种放射性核素的安全使用，以及进行辐射监测所需仪器设备的购置、安装、检验、质量控制和操作。Thesafeuseofxrays,gammarays,electronandotherchargedparticlebeamsofneutronsorradionuclidesandofradiationfromsealedradionuclidesourcesforbothdiagnosticandtherapeuticpurposes,exceptwithregardtotheapplicationofradiationtopatientsfordiagnosticortherapeuticpurposes

Theinstrumentationrequiredtoperformappropriateradiationsurveys

三.医学物理学工作者的

主要工作范围3.研发工作主要包括：对放射治疗设备的设计和设置，热与激光等因子肿瘤治疗的研究、辐射吸收理论及剂量计算研究；对人体结构与功能成像技术的研发。以及前述各有关研究领域问题的研究。Radiotherapyphysicistsplayacentralroleinsuchareasasthedesignandconstructionofradiotherapytreatmentequipment,theuseofheatandlasersincancertreatment,thetheoryofradiationabsorptionanddosecalculationandinradiobiology.Imagingphysicistsarecontinuallydevelopingandimprovingmethodstoimagebodystructureandfunction.三.医学物理学工作者的

主要工作范围4.教学工作主要包括：进行医学物理的本科与研究生教学，并进行对放射、放射肿瘤科的住院医师、医学生、放疗、各种辐射疗法与核医学的技术人员的教学与培训。Medicalphysiciststeachingraduateandundergraduatemedicalphysicsandphysicsprograms.Theyalsoteachradiologyandradiationoncologyresidents,medicalstudents,andradiology,radiotherapy,andnuclearmedicinetechnologists.三.医学物理学工作者的

主要工作范围发达国家各类医学物理从业人员的比例：

美国加拿大医院（包括大学附属医院）79%75%

放疗60%医学影像15%核医学4%研发、教学（纯教学）、管理21%25%

我国以上从业人员的比例据估计大致相同美国目前共约4000个医学物理学工作者，33%工作经验少于十年，表明大部分从业人员是在现代医学物理学发展起来引起的需求浪潮后进入本行业的。一直以来，医学物理人才均供不应求，尤其近十年来需求量更大，美加两国上述从业人员目前每年递增人数约为7-10%。四.医学物理学科的重要性

对科学的发展和突破起重要促进作用1.医学物理的各种辐射疗法开拓出许多治疗新技术，使外科手术观念完全更新，发生革命性变化

放疗刀、X刀、准分子激光等，使手术达到亚毫米以至亚微米级精雕细刻的水平超声、激光、多道射束技术等，导致非开腔、介入或透入微损以至无损手术成为可能。

各种透热疗法、间质热疗法、激光动力学疗法等新疗法，使对病灶的去除实现靶向性、非切除性.四.医学物理学科的重要性

对科学的发展和突破起重要促进作用2.医学影像等诊断测量技术的发展，使医学诊断可视化、直观化、定量化，结构与功能同时测定，并进入到细胞、分子水平

透射成像CT、MRI、PET、临床用共焦荧光显微技术，使成像进入细胞、分子水平

B超、MRI、阻抗成像等技术，使基本无扰、实时的监测诊断成为可能计算机断层扫描技术、三维重构与分析处理技术，使影像的立体化、全息显示观察和定量分析成为可能各种核素示踪技术，使体内各器官的结构（形状、体积、表面积等）与功能（代谢、分泌、过滤）参数实现在体测定。四.医学物理学科的重要性

对科学的发展和突破起重要促进作用3.关于各种物理因子生物医学效应的研究导致一系列诊疗新技术的发展与应用，以及有关防护标准的制订。电疗、磁疗、激光疗法、放疗、超声疗法等的发展应用CT、MRI、PET、膜片钳、A超与B超、红外成像、激光多普勒、心电、脑电、心磁、脑磁等电离与非电离辐射防护标准、激光防护标准等四.医学物理学科的重要性

对科学的发展和突破起重要促进作用4.一系列物理学原理与技术的应用，直接导致现代医学有关学科的形成和发展，以及有关生理、病理作用机制和规律的建立显微镜技术细菌学、病理学、微生物学、组织胚胎学赖以建立的技术流体力学与电流的有关理论哈维生理学的基础显微镜、电流计、听诊器、X射线技术心血管循环机制与原理四.医学物理学科的重要性

对科学的发展和突破起重要促进作用5.对有关医学现象的物理过程和机制的研究，反过来促进了物理等学科的发展对牙周、心血管等血液循环的物理学研究泊肃叶定律等粘滞流体动力学的建立与发展神经网络研究神经网络计算机技术人眼结构与成像原理研究照相机及有关成像技术的发展四.医学物理学科的重要性

对临床诊疗的准确性和安全性起保证作用各种医学物理的诊疗技术大量进入医院各科室，每天都在广泛使用，有关医学物理学的研究与医学物理专业人员对此起了重要的保证作用，直接关系到亿万人的健康。有关辐射治疗计划（包括合适辐射剂量的计算、照射方式的设计等）的研究与制订有关辐射的品质控制与操控医学影像等医学信息的正确、完整提取与处理分析各种辐射与有关物理因子的安全防护四.医学物理学科的重要性

创造重大的经济与社会效益各种医学物理诊疗技术与设备系统的研发生产与应用，创造了巨大的经济与社会效益，对国民经济与社会的发展起着越来越重要的作用。医学物理仪器设备（如CT、MRI、PET、刀、X刀等）已成为现今医院最大型、最昂贵也是最重要的标志性仪器设备。医学物理仪器设备作为医疗器械高端支柱，在全球每年约2000亿美元的医疗器械产业市场占据重要份额。医学物理诊疗技术与设备的投入在许多国家占国民生产总值10%-14%医疗保健支出中占大头。上述多种医学物理的技术与方法已成为许多疾病决定性的诊断与治疗手段。五.医学物理学科在世界学术界的地位鉴于医学物理学学科的重要性世界各国均十分重视和大力发展医学物理学，尤其在近十年有快速的发展（标志：新办一系列医学物理学系、医学物理学研究领域与医学物理学师需求与专业范围不断增长和扩展、更多医学物理学家被邀进入政府专业顾问和管理部门、更多医学物理产业开设）国际上医学物理学为独立于生物医学工程的一级学科，近十年来的发展势头和影响力比生物医学工程更盛发达国家均在医院设立医学物理学师制度，以经过专门医学物理学培训并合资格人员从事前述医学物理的诊疗工作。以确保有关诊疗的准确安全。五.医学物理学科在世界学术界的地位在我国从教育部及国务院学位委员会颁布的各种专业学位与学科门类中仍未有医学物理学科的位置。仅是生物医学工程下的某个研究方向—如前面指出，两者研究重点与内容不相同，逻辑上如此安排不通医学物理学会仅是生物医学工程下的二级学会，限制了有关学术交流和学科的发展在医院没有医学物理学师制度，各种医学物理的诊疗工作大多由医生等没有经过专门医学物理学培训并合资格的人员进行，有关诊疗的准确性、安全性和人民的健康不能保证。大学仍没有医学物理学系。五.医学物理学科在世界学术界的地位结论：我国也应与国际接轨加大投入与发展医学物理学科使医学物理成为一级学科在医院设立医学物理学师制度，以经过专门医学物理学培训并合资格人员从事医学物理的诊疗工作。在大学设立医学物理学系，培养医学物理学各层次专业人员六.

医学物理从业人员的资格要求国际上对医学物理从业人员的资格要求在医院从事医学物理诊疗工作人员须起码具有医学物理学硕士学位以上；从事医学物理教学与研究等工作人员须起码具有医学物理博士学位。上述有关人员还须通过由国家医学物理学会的专业委员会或学院举办的职业考试获得从业执照，成为主院医学物理学师，再经一定年限的工作经验与考试才能成为正式从业人员。六.医学物理从业人员的资格要求

国际上对医学物理从业人员工作经验的要求八.医学物理学教材

十九、心电原理5.1.1心肌细胞膜和心肌细胞的极化5.1.2一块心肌的极化5.1.3缺血向量和损伤向量5.1.4空间心电向量环5.1.5心电导联5.1.6心电图的形成原理二十、细胞生命电现象5.2.1

神经细胞膜的电学特性5.2.2电缆学说5.2.3动作电位的离子学说5.2.4Hodgkin-Huxley理论八.医学物理学教材二十一、脑电原理5.3.1脑电描记5.3.2脑电波形5.3.3肌电原理二十二、生物磁学5.4.1生物磁信号5.4.2生物磁场的测量5.4.3生物磁场及其应用二十三、生物信号的拾取5.5.1电极5.5.2生物医学传感器八.医学物理学教材成像与治疗物理

一、

声学基础6.1.2

振动与声波6.1.2声波的基本方程6.1.3平面波的基本性质6.14声波的反射与折射6.1.5声波的干涉6.1.6声波的辐射6.1.7声波的散射现象6.1.8声波的吸收6.1.9多卜勒效应二、超声与超声诊断6.2.1超声的特性6.2.2超声的产生和检测6.2.3超声诊断原理及诊断基础三、超声治疗6.3.1概述6.3.2超声治疗基础6.3.3超声热疗6.3.4高强度聚焦超声6.3.5超声外科手术仪

八.医学物理学教材

四、光与激光的特性7.1.1光的基本特性7.1.2激光的产生与特性五、激光器的种类和激光的特性参数与测量7.2.1激光器的分类7.2.2激光的参数与测量六、光与生物组织的相互作用7.3.1光与生物组织和材料的相互作用方式7.3.2光对组织的生物作用机制七、生物组织的光学特性7.4.1皮肤的光学特性7.4.2眼的光学特性7.4.3其它生物组织的光学特性八.医学物理学教材

八、常用的激光技术及其生物医学应用7.5.1激光调制技术7.5.2生物医学检测分析和诊断用的激光和光电子技九、激光疗法与激光整型美容7.6.1光热疗法7.6.2激光光化疗法7.6.3冷光疗法7.6.4等离子中介光碎裂疗法7.6.5低功率激光疗法7.6.6激光整形美容十、激光安全防护7.7.1激光对眼的可能损伤及其防护7.7.2激光对皮肤的可能损伤及其安全防护7.7.3激光对神经系统的影响7.7.4激光危险性分级八.医学物理学教材电离辐射与放射医学、核医学

第一节电离辐射基础物理学8.1.1基于核外物理过程的电离辐射8.1.2基于核过程的电离辐射第二节 电离辐射与物质的相互作用8.2.1X射线、射线与物质的相互作用8.2.2.粒子、重离子与物质的相互作用8.2.3粒子（电子束）与物质的相互作用8.2.4中子与物质的相互作用第三节 电离辐射的生物效应8.3.1