工學(xué)核醫(yī)學(xué)儀器與方法優(yōu)秀課件

1、 母核母核 子核子核 發(fā)射射線發(fā)射射線 衰變能量衰變能量 226Ra 222Rn + 4He + 4.78MeV ( Z, A ) (Z-2, A- 4) (2,4) (88,226) (86, 222) ( 2,4 ) (4He) 發(fā)生發(fā)生- -衰變的原因衰變的原因 ：原子核中：原子核中中子數(shù)太多中子數(shù)太多 14 14 C C原子核中的中子發(fā)生原子核中的中子發(fā)生 - -衰變，產(chǎn)生一個(gè)質(zhì)子，衰變，產(chǎn)生一個(gè)質(zhì)子， 一個(gè)負(fù)電子和一個(gè)反中微子一個(gè)負(fù)電子和一個(gè)反中微子 中子中子- -衰變：衰變： n p + e- + pn N = NN = N0 0e e- - t t經(jīng)過經(jīng)過n n個(gè)半衰期后，未發(fā)生

2、衰變的放個(gè)半衰期后，未發(fā)生衰變的放射性原子核數(shù)目是原有的射性原子核數(shù)目是原有的 1/2n 和和 T T1/2 1/2 兩者有一一對應(yīng)關(guān)系兩者有一一對應(yīng)關(guān)系 理論研究中多用衰變常數(shù)理論研究中多用衰變常數(shù) 實(shí)際應(yīng)用中一般用半衰期實(shí)際應(yīng)用中一般用半衰期半衰期與衰變常數(shù)的關(guān)系半衰期與衰變常數(shù)的關(guān)系1 1 放射性活度（放射性活度（ A A ） 定義：樣品中放射性原子核在單位時(shí)內(nèi)發(fā)生衰變定義：樣品中放射性原子核在單位時(shí)內(nèi)發(fā)生衰變 的原子核數(shù)目。的原子核數(shù)目。 單位：單位： 1 1貝可貝可 = 1 = 1 次核衰變次核衰變/ /秒秒 1 Bq = 1 1 Bq = 1 次核衰變次核衰變/ /秒秒2 2 吸收

3、劑量吸收劑量( D )( D ) 定義：定義： 單位質(zhì)量受照射物質(zhì)所吸收的平均電離輻射能單位質(zhì)量受照射物質(zhì)所吸收的平均電離輻射能 單位：單位： 1 1 戈瑞戈瑞 = 1= 1焦耳焦耳 / / 千克千克 1 Gy = 1 J/ kg 1 Gy = 1 J/ kg 吸收劑量吸收劑量1 1 戈瑞（戈瑞（1 1焦耳焦耳/ /千克）時(shí)的能量效應(yīng)千克）時(shí)的能量效應(yīng) 1 1）水溫升高）水溫升高 （比熱比熱 4.24.210103 3J/J/千克度）千克度） 1 kg1 kg水物質(zhì)吸收劑量水物質(zhì)吸收劑量 1 Gy 1 Gy 水溫度上升水溫度上升 1/1/（4.24.210103 3）= 2.4= 2.4101

4、0-4 -4 C C2 2）轉(zhuǎn)化為物體的動能）轉(zhuǎn)化為物體的動能 m D= (1/2)m vm D= (1/2)m v2 2 運(yùn)動速度運(yùn)動速度 v = 1.4 m/sv = 1.4 m/s3) 3) 轉(zhuǎn)化為物體的勢能轉(zhuǎn)化為物體的勢能 m D = m g h m D = m g h 上升高度上升高度 h = 0.1 mh = 0.1 m劑量劑量實(shí)際上是單位物質(zhì)吸收電離輻射能實(shí)際上是單位物質(zhì)吸收電離輻射能 大小的一種量度大小的一種量度嚴(yán)重嚴(yán)重2525射線射線嚴(yán)重嚴(yán)重2525質(zhì)子質(zhì)子 離子離子有有2 2氚的氚的 射線射線嚴(yán)重嚴(yán)重2525中子中子1 1 e e（30keV)30keV)1 1X X (

5、(30keV)30keV)放大效應(yīng)放大效應(yīng)Q Q 因子因子電離輻射類型電離輻射類型電離輻射的品質(zhì)因數(shù)電離輻射的品質(zhì)因數(shù) Q Q 數(shù)值數(shù)值 放射性活度放射性活度(A)(A) 吸收劑量吸收劑量(D)(D) 劑量當(dāng)量劑量當(dāng)量(H)(H) 吸收劑量吸收劑量(D) (D) 1 1戈瑞戈瑞 = 1= 1焦耳焦耳/ /千克千克1 Gy = 1 J/kg1 Gy = 1 J/kg放射源放射源 活度活度(A) (A) 1 1貝克貝克=1=1次核衰變次核衰變/ /秒秒 劑量當(dāng)量劑量當(dāng)量(H)(H) H = Q DH = Q D 1 1希沃特希沃特 = 1 = 1 焦耳焦耳/ /千克千克三者意義和區(qū)別三者意義和區(qū)別

6、任何物質(zhì)任何物質(zhì)有機(jī)體有機(jī)體 射線通過介質(zhì)時(shí)由于同物質(zhì)的作用射線通過介質(zhì)時(shí)由于同物質(zhì)的作用, ,光子的光子的數(shù)量數(shù)量不斷的減少不斷的減少, ,物質(zhì)層越厚減少得越多，這種現(xiàn)象物質(zhì)層越厚減少得越多，這種現(xiàn)象稱做對稱做對射線的吸收射線的吸收。 I(x)= I0 e-x 厚厚 度度 X X I I0 0 射線的吸收射線的吸收I 實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：射線強(qiáng)度隨通過介質(zhì)層厚度增加而射線強(qiáng)度隨通過介質(zhì)層厚度增加而 減小，服從指數(shù)衰減規(guī)律減小，服從指數(shù)衰減規(guī)律。 指數(shù)衰減規(guī)律指數(shù)衰減規(guī)律 指數(shù)衰減因子指數(shù)衰減因子 線性吸收系線性吸收系1 1）射線能量高射線能量高 值小值小2 2） 原子序數(shù)高原子序數(shù)高 值大值

7、大I(x)= II(x)= I0 0 e e-x-x鉛和鋁吸收系數(shù)鉛和鋁吸收系數(shù)水 水泥 Al Pb137Cs 8.08 3.81 3.44 0.556 60Co 11 5.17 4.67 0.989射線強(qiáng)度減弱射線強(qiáng)度減弱1/21/2 所通過物質(zhì)層的厚度所通過物質(zhì)層的厚度 射線的防護(hù)大都選用射線的防護(hù)大都選用重金屬鉛、水泥等，重金屬鉛、水泥等，構(gòu)成很厚的防護(hù)墻。構(gòu)成很厚的防護(hù)墻。 半吸收厚度半吸收厚度 單位：單位：cm物質(zhì)層厚度物質(zhì)層厚度 0 I / I 半吸收厚度半吸收厚度(d(d1/21/2) ) 電電離離過過程程 直直接接 直直接接 間間接接徑徑 跡跡 直直線線 折折線線 直直線線比比電電離離 很很大大 稀稀疏疏 稀稀稀稀拉拉拉拉穿穿透透能能力力 很很弱弱 中中 很很強(qiáng)強(qiáng) 對物質(zhì)電離作用的比較對物質(zhì)電離作用的比較 2 MeV 射程射程(m) (m) 離子對密度離子對密度/mm/mm 0.01 600