第一章核射線及其與物質的相互作用

第一章核射線及其與物質的相互作用§1-1核物理基本知識一、原子與原子核：1、原子核結構：質子（Proton）；中子（Neutron）

AZX，AX2、原子的能量狀態(tài)(1)基態(tài)；(2)激發(fā)態(tài)

３、原子核的能量狀態(tài)基態(tài)：原子核處于能量最低的狀態(tài)；激發(fā)態(tài)：原子核處于能量較高的狀態(tài)。二、核素、同位素、同質異能素1.核素(nuclide)：凡原子核內質子數(shù)、中子數(shù)和核能態(tài)均相同的一類原子稱為一類核素。

2.同位素(isotope)：凡核內質子數(shù)相同、而中子數(shù)不同的一類原子，彼此互稱同位素。3.同質異能素(isomer)：核內質子數(shù)和中子數(shù)均相同，但核能態(tài)不同的核素。如：99mTc、99Tc三、穩(wěn)定性核素與放射性核素1.

穩(wěn)定性核素(stablenuclide)2.放射性核素(radionuclide)3.核衰變(nucleardecay)4.放射性核素原子核不穩(wěn)定的因素（1）中子質子比例不平衡；主要發(fā)生β衰變（2）Z＞83，均為放射性核素（３）原子核處于激發(fā)態(tài)，如：99mTc四、質量虧損與衰變能1、放射性核素衰變前后的靜止質量總是有差異的，衰變產物的全部質量小于放射性核素母體的質量，所有核衰變都存在質量虧損，這種質量虧損轉化為能量，這種能量成為衰變能（decayenergy）。微觀粒子的質量單位稱為原子質量單位，以amu或u表示。1amu=1.6606X10-27kg核物理中的能量單位：eV1eV表示一個電子在真空中通過電勢差為一伏特的電場時所獲得的能量。常用單位KeV、MeV等1eV=1.6021892X10-19J質量為1amu的物質轉化為相應的能量為931.478MeV，例如3H經過β-衰變形成3He，衰變前后的質量虧損為2.0X10-5amu，衰變能：2.0X10-5（amu）X931.478（MeV）=0.01862MeV衰變能的去向：為核衰變時發(fā)射的α、β+、β-粒子提供動能；使衰變后的核處于激發(fā)態(tài)，等等?！?-2核衰變方式（一）α衰變(alphadecay)α衰變主要發(fā)生在Z＞82的核素。變化通式：

AZX→A-4Z-2Y+42He+Q22688Ra衰變式如下：

22688Ra→22286Rn+42He+4.86Mev

α粒子的特點及應用（二）β-衰變(β-decay)

核衰變時放射出β-粒子，因核內中子過多所致變化通式：AZX→AZ+1Y+β-+

+Q

3215P衰變式如下：3215P→3216S+0-1e++1.711Mevβ-粒子的特點及應用圖1－2β-衰變模式圖（三）β+衰變(β+decay)核衰變時放射出β+粒子，核內中子過缺變化通式：AZX→AZ-1Y+β++υ+Q137N衰變式如下：137N→136C+β++υ+1.190Mev

β+粒子的特點及應用圖1－3β+衰變模式圖（四）、電子俘獲

(electroncapturedecay,EC)母核在衰變時由核外捕獲一個電子，使核內一個質子變成中子，同時伴有一個中微子放出。變化通式：AZX+-e→AZ-1Y+υ+Q12553I衰變式：

12553I+-e→12552Te(碲)+υ+0.0355Mev

（五）γ衰變(gammadecay)（1）同質異能躍遷(isomerictransition)：變化式：AmZX→AZY+γ99m43Tc(锝)衰變式9942MO→99m43TC→9943TC+γ（2）、內轉換(internalconversion)

§1-3放射性衰變的基本規(guī)律1.衰變公式N=Noe-λt

2、半衰期物理半衰期(T1/2)：放射性核素由于核衰變,其數(shù)目或活度減少到原來一半所需的時間,用T1/2表示。生物半衰期(Tb)、

有效半衰期(Te)

3、放射性活度及其單位

（1）、放射性活度（A）放射性核素在單位時間內發(fā)生的核衰變數(shù)，簡稱活度。A=dN/dt根據核衰變規(guī)律公式及放射性活度定義A與N成正比關系可寫成下式：A=Aoe-λt

λT1/2=0.693（2）放射性活度的單位放射性活度的單位是貝可勒爾(Bequeral)，簡稱貝可，符號是Bq，單位是秒-1(s-1)，1Bq表示每秒發(fā)生一次核衰變。其派生單位有KBq、MBq等。舊單位居里(Ci)1Ci=3.7X1010Bq4.放射性比活度（又稱為比放射性活度或比放射性）：指單位質量或容積的放射性制劑中的放射性活度，單位是Bq/mg、Bq/mmol、Bq/ml。

§1-4射線與物質的相互作用

一、帶電粒子與物質的相互作用1.電離(ionization)它是某些放射性探測器工作的原理，也是電離輻射的主要機制。電離密度

(ionizationdensity)電離密度與帶電粒子速度負相關，與帶電粒子的荷電量及物質的密度正相關。2.激發(fā)(excitation)退激時，獲得的能量以光能或熱能的形式釋出。它是某些放射性探測器工作的原理，也是放射線引起物理、化學和生物學效應的機制之一。3.散射（scattering）4.韌致輻射（Bremsstrahlung）高速運動的帶電粒子（主要是β-粒子）經過物質原子核附近時，受到原子核庫侖場作用而急劇減速，其部分或全部動能可轉變?yōu)檫B續(xù)的電磁輻射，稱為韌致輻射。其發(fā)生的幾率與β-粒子的能量及介質的原子序數(shù)的平方成正比。

5.湮沒輻射β+粒子通過物質時，其動能完全消失后，可與物質中的自由電子相結合而轉化為一對發(fā)射方向相反、能量各為0．5llMeV的γ光子。這種現(xiàn)象稱為湮沒輻射（anhihilatiohradiation）6.契倫科夫輻射（Cerenkovradiation）7.吸收與射程

二、γ射線與物質的相互作用1.光電效應(photoelectriceffect)2.康普頓一吳有訓效應(Compton-Wueffect)3.電子對生成效應(pairproduction)

三、中子與物質的相互作用1、彈性散射2、核反應1）與輕原子核形成復合核2）使重核分裂§3-1常用輻射量及其單位一、照射量X(exposure)：定義是：x或γ射線在質量為dm的空氣中與原子核相互作用，釋放出來的全部次級電子完全被阻止時，所產生的同一種符號的離子總電荷的絕對值dQ與dm之比，即X=dQ/dm。照射量的SI單位為庫侖·千克-1(C·Kg-1)照射量率二、吸收劑量D(absorbeddose)每單位質量(dm)被照射物質吸收任何電離輻射的平均能量dE，用D表示：即D=dE/dm

吸收劑量的SI單位為戈瑞，符號Gy，1Gy=1J·kg-1吸收劑量率：指單位時間內的吸收劑量。單位是Gy·S-1

劑量—損傷效應三、當量劑量H（doseequivalent）當吸收劑量相同時，不同的輻射類型可能會導致不同的輻射效應，因此有必要對吸收劑量進行與輻射類型相關的修正，有：HT·R=WR·DT·R式中DT·R是輻射R在組織中產生的平均吸收劑量，WR是輻射權重因子。

當量劑量的SI單位：焦耳·千克(J·Kg-1)，SI專用名稱為Sv（希沃特）隨機效應的概率不僅取決于吸收劑量,也取決于輻射的種類與能量,這個與輻射的“質”有關的加權因子稱為輻射權重因子WR。WR代表該輻射在小劑量誘發(fā)隨機效應的RBE值。如：α射線:20中子：5γ射線：1當量劑量只限用于放射防護，用來衡量在小劑量時的輻射危險度。確定性效應的劑量閾值

（一次照射中組織受到的總當量劑量）器官和組織確定性效應總當量劑量（Sv）睪丸暫時不育0.15永久不育3.5—6.0卵巢永久不育2.5—6.0眼晶體可查出的渾濁0.5—2.0白內障5.0骨髓造血機能低下0.5致死性再生不良1.5在當量劑量相同時，受照組織的不同可能會導致不同的輻射危害，因此要對當量劑量進行與組織類型相關的修正，有：

式中WT表示組織權重因子，HT是輻射R在某一組織或器官中產生的當量劑量

SI單位是焦耳·千克-1(J·Kg-1)。專名為希沃特，符號Sv

四、有效劑量（E）不同電離輻射作用于全身或部分組織器官，當其產生的隨機危害相同時，應當具有相等數(shù)值的有效劑量。有效劑量是用劑量的尺度表示隨機性效應的概率。當量劑量與有效劑量是放射防護的專用量，用于粗略地評價輻射危險。它們只能