GOOD放射衛(wèi)生學重點緒論核醫(yī)學與放射防護的基礎(chǔ)知識

（優(yōu)選）GOOD放射衛(wèi)生學重點緒論核醫(yī)學與放射防護的基礎(chǔ)知識現(xiàn)在是1頁\一共有91頁\編輯于星期日InternationalConferenceonthePROTECTIONOFTHEENVIRONMENTFROMTHEEFFECTSOFIONIZINGRADIATIONStockholm,Sweden6-10October2003OrganizedbytheIAEAInco-operationwithUNSCEAR,theECandtheIURHostedbytheGovernmentofSwedenthroughtheSwedishRadiationProtectionAuthorityMailingaddress&informationunder:/worldatom/Meetings/2003現(xiàn)在是2頁\一共有91頁\編輯于星期日InternationalConferenceontheInternationalAtomicEnergyAgencyOrganizedbytheIAEAInco-operationwithUNSCEAR,theECandtheIURHostedbytheGovernmentofAustriathroughtheAustrianRadiationProtectionAuthorityVienna,Austria6-7May2004Mailingaddress&informationunder:/worldatom/Meetings/2004現(xiàn)在是3頁\一共有91頁\編輯于星期日現(xiàn)在是4頁\一共有91頁\編輯于星期日緒論核醫(yī)學與放射防護的基礎(chǔ)知識現(xiàn)在是5頁\一共有91頁\編輯于星期日核醫(yī)學的發(fā)展史（1）1934年EnricoFermi發(fā)明核反應(yīng)堆，生產(chǎn)第一個碘的放射性同位素。1936年JohnLawrence首先用32P治療白血病，這是人工放射性同位素治療疾病的開始。1937年Herz首先在兔進行碘[128I]半衰期（半衰期T1/225分）的甲狀腺試驗，以后被131I（8.4天）替代。1942年JosephHamilton首先應(yīng)用131I測定甲狀腺功能和治療甲狀腺功能亢進癥

1943年至1946年用131I治療甲狀腺癌轉(zhuǎn)移現(xiàn)在是6頁\一共有91頁\編輯于星期日核醫(yī)學發(fā)展史（2）1946年7月14日，美國宣布放射性同位素可以進行臨床應(yīng)用，開創(chuàng)了核醫(yī)學的新紀元1951年BenedictCassen發(fā)明線性掃描機1958年HalO.Anger發(fā)明Anger照相機1959年SolomonA.Berson和RosalynS.Yalow發(fā)明放射免疫分析等對影像核醫(yī)學和體外測定的發(fā)展都起到了很大的推動作用50年代，鉬[99Mo]-锝[99mTc](99Mo-99mTc)發(fā)生器的出現(xiàn)70年代單光子斷層儀的應(yīng)用和80年代后期正電子斷層儀進入臨床應(yīng)用，使影像核醫(yī)學在臨床醫(yī)學中的地位有了顯著提高

現(xiàn)在是7頁\一共有91頁\編輯于星期日原子核一、核的組成二、原子核的能級現(xiàn)在是8頁\一共有91頁\編輯于星期日分子和原子的概念分子：分子是保持物質(zhì)化學性質(zhì)的最小粒子。原子：原子是化學變化中的最小粒子。原子與分子的主要區(qū)別在于分子在化學反應(yīng)里可“分”，原子在化學反應(yīng)里不可“分”?，F(xiàn)在是9頁\一共有91頁\編輯于星期日原子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)原子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

原子核（質(zhì)子+中子）原子（帶正電）（不帶電）核外電子（帶負電）現(xiàn)在是10頁\一共有91頁\編輯于星期日關(guān)于原子要注意的幾個問題（1）原子核所帶電量和核外電子的電量相等，但電性相反，因此整個原子不顯電性。故核電荷數(shù)＝質(zhì)子數(shù)＝核外電子數(shù)。（2）電子的質(zhì)量很小，只相當于質(zhì)子或中子質(zhì)量的1/1836，所以原子的質(zhì)量主要集中在原子核上，故相對原子質(zhì)量≈質(zhì)子數(shù)＋中子數(shù)。現(xiàn)在是11頁\一共有91頁\編輯于星期日一、核的組成

原子核(atomicnucleus)：由兩種質(zhì)量幾乎相等的基本粒子－質(zhì)子(Ｐ)和中子(Ｎ)組成,質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為核子。現(xiàn)在是12頁\一共有91頁\編輯于星期日原子核的結(jié)構(gòu)及相互關(guān)系

現(xiàn)在是13頁\一共有91頁\編輯于星期日二、原子核的能級

一般情況下 最低能量狀態(tài)（穩(wěn)態(tài)）放射性核素衰變高能量狀態(tài)（激發(fā)態(tài)）或高能粒子轟擊 現(xiàn)在是14頁\一共有91頁\編輯于星期日第一節(jié)核物理基本知識

一、元素、核素、同位素和同質(zhì)異能素二、放射性核素與核衰變?nèi)?、放射性衰變?guī)律四、電離輻射與物質(zhì)的相互作用現(xiàn)在是15頁\一共有91頁\編輯于星期日（一）元素(Element)

元素：凡質(zhì)子數(shù)相同的原子稱為一種元素，它們的原子序數(shù)相同，因此具有相同的化學特性，是組成不同物質(zhì)的基本單位。但其原子核中的中子數(shù)可以不同，因而物理特性可有某些差異。目前，人們已發(fā)現(xiàn)的元素有109種，其中原子序數(shù)為61，95~109為人造元素?，F(xiàn)在是16頁\一共有91頁\編輯于星期日（二）核素(Nuclide)核素：不僅質(zhì)子數(shù)相同，而且中子數(shù)也相同，因而質(zhì)量數(shù)相同，并處于同一能量狀態(tài)的原子，稱為一種核素。每種元素可以包括若干種核素，目前已知的核素有2300多種,分別屬于100多種元素?，F(xiàn)在是17頁\一共有91頁\編輯于星期日核數(shù)的表示方法如下：

X是元素符號,Z表示質(zhì)子數(shù)目（即原子序數(shù)）,A表示核子數(shù)。 上右圖某些核素左上角質(zhì)量數(shù)之后加m，表示該核素處于激發(fā)態(tài)，如99mTc現(xiàn)在是18頁\一共有91頁\編輯于星期日（三）同位素(Isotope)

同位素：凡屬于同一種元素的不同核素，它們在元素周期表中處于相同的位置，質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同，稱為元素的同位素?，F(xiàn)在是19頁\一共有91頁\編輯于星期日（四）同質(zhì)異能素(Isomer)

同質(zhì)異能素：核內(nèi)中子數(shù)和質(zhì)子數(shù)都相同但核所處能態(tài)不同的核素互為同質(zhì)異能素?，F(xiàn)在是20頁\一共有91頁\編輯于星期日

同質(zhì)異能武器----第三代、第四代武器----“伽瑪彈”

現(xiàn)在是21頁\一共有91頁\編輯于星期日元素、核素、同位素和同質(zhì)異能素的異同點

現(xiàn)在是22頁\一共有91頁\編輯于星期日二、放射性核素與核衰變

（一）穩(wěn)定性核素和放射性核素

（二）核衰變公式和衰變圖現(xiàn)在是23頁\一共有91頁\編輯于星期日三、放射性衰變規(guī)律

（一）幾個概念（二）放射性活度單位和與質(zhì)量的關(guān)系

現(xiàn)在是24頁\一共有91頁\編輯于星期日衰變常數(shù)(λ)

放射性核素在單位時間內(nèi)衰變的原子核數(shù)與當時存有的原子核總數(shù)成正比,每一種放射核素都有自己固定的單位時間內(nèi)衰變百分數(shù),這個百分數(shù)叫做衰變常數(shù)(λ),是放射性核素的重要物理特征參數(shù)。

現(xiàn)在是25頁\一共有91頁\編輯于星期日放射性活度（I）

單位時間內(nèi)原子核衰變的數(shù)量。現(xiàn)在是26頁\一共有91頁\編輯于星期日物理半衰期（T1/2）

放射性活度隨時間按指數(shù)規(guī)律減少，其減少至一半所需要的時間稱作物理半衰期?，F(xiàn)在是27頁\一共有91頁\編輯于星期日生物半排期（Tb）

指生物體內(nèi)的放射性核素經(jīng)由各種途徑（生物代謝）從體內(nèi)排出一半所需要的時間?，F(xiàn)在是28頁\一共有91頁\編輯于星期日有效半減期（Te）：

指生物體內(nèi)的放射性核素由于從體內(nèi)排出（生物代謝）和物理衰變（放射性衰變）兩個因素作用,減少至原有放射性活度的一半所需要的時間。現(xiàn)在是29頁\一共有91頁\編輯于星期日放射性活度放射性活度(簡稱活度)過去慣稱放射性強度?，F(xiàn)用國際制單位的專門名稱是貝可（Bq），定義為每秒一次衰變。 為了更好地表示各種物質(zhì)中的放射性核素含量,通常還采用比活性及放射性濃度這二個參數(shù)。比活性：指單位質(zhì)量物質(zhì)的放射性活度,單位是Ｂq/g。放射性濃度：為單位體積溶液內(nèi)所含的放射性活度,單位是Ｂｑ/ｍl，亦有用單位摩爾物質(zhì)的放射性活度來描述比活性的,單位是Ｂｑ/mol?，F(xiàn)在是30頁\一共有91頁\編輯于星期日貝可與居里之間的關(guān)系

現(xiàn)在是31頁\一共有91頁\編輯于星期日四、電離輻射與物質(zhì)的相互作用

（一）帶電粒子與物質(zhì)的相互作用（二）X、γ光子與物質(zhì)的相互作用（三）中子與物質(zhì)的相互作用現(xiàn)在是32頁\一共有91頁\編輯于星期日（一）帶電粒子與物質(zhì)的相互作用

1．電離作用

2．激發(fā)作用3．散射作用4．韌致輻射5．湮沒輻射6．吸收作用

7、帶電粒子的射程現(xiàn)在是33頁\一共有91頁\編輯于星期日電離作用

是指射線使物質(zhì)中的原子失去軌道電子而形成正負離子對,它是某些放射性探測器測量射線的物理基礎(chǔ),又是射線引起物理、化學變化及生物學效應(yīng)的主要機制?，F(xiàn)在是34頁\一共有91頁\編輯于星期日激發(fā)作用

指射線使某些原子的軌道電子從低能級躍遷至高能級。當該電子退激時,能量以光子或熱能形式釋出。 激發(fā)作用也是一些放射性探測器工作的物理基礎(chǔ),是射線引起物理、化學變化和生物學效應(yīng)的機制之一?，F(xiàn)在是35頁\一共有91頁\編輯于星期日散射作用

指帶電粒子受到物質(zhì)原子核庫侖電場作用而發(fā)生方向偏折。散射作用對測量及防護都有一定影響。

?-

粒子的質(zhì)量遠小于粒子，它引起物質(zhì)電離和激發(fā)的同時，本身有明顯的散射?，F(xiàn)在是36頁\一共有91頁\編輯于星期日韌致輻射

?-粒子在介質(zhì)中受到阻滯而急劇減速時能將部分能量轉(zhuǎn)化為電磁輻射,即ｘ射線。 在防護上值得注意,即?-粒子的吸收體和屏蔽物應(yīng)采用低密度材料,如有機玻璃、鋁等。現(xiàn)在是37頁\一共有91頁\編輯于星期日湮沒輻射

當β+粒子與物質(zhì)作用,能量耗盡時和物質(zhì)中的自由電子(e-)結(jié)合,正負電荷抵消,兩個電子的靜止質(zhì)量轉(zhuǎn)化為兩個方閩相反、能量各為0.511ＭeV的γ光子而自身消失,這叫做湮沒輻射或光化輻射?，F(xiàn)在是38頁\一共有91頁\編輯于星期日吸收作用

射線使物質(zhì)的原子發(fā)生電離和激發(fā)的過程使射線的能量逐漸消耗,當能量全部耗盡,該射線則不再存在,稱作被吸收。現(xiàn)在是39頁\一共有91頁\編輯于星期日帶電粒子的射程

帶電粒子在物質(zhì)中沿著最初入射方向所能穿行的最大直線距離稱為帶電粒子的射程?，F(xiàn)在是40頁\一共有91頁\編輯于星期日（二）X、γ光子與物質(zhì)的相互作用

γ光子引起初級電離的機制主要有以下三種：1．光電效應(yīng)

2．康普頓效應(yīng)

3．電子對生成效應(yīng)

現(xiàn)在是41頁\一共有91頁\編輯于星期日光電效應(yīng)

γ光子與物質(zhì)原子相撞時,其能量全部交給原子的一個軌道電子(主要是內(nèi)層)使之脫離原子而釋放出來,此電子稱作光電子,這種現(xiàn)象稱作光電效應(yīng),γ光子在此過程中消失?，F(xiàn)在是42頁\一共有91頁\編輯于星期日康普頓效應(yīng)

入射γ光子僅將一部分能量傳遞給核外電子使之釋出而本身則發(fā)生散射,這種現(xiàn)象稱作康普頓效應(yīng),釋放出的電子稱作康普頓電子,入射γ光子經(jīng)散射后稱為康普頓散射光子。現(xiàn)在是43頁\一共有91頁\編輯于星期日電子對生成效應(yīng)

當γ光子能量>1.02Ｍｅｖ時,其中1.02ＭｅＶ的能量在物質(zhì)原子核電場作用下轉(zhuǎn)化為一對正負電子,是為電子對生成。余下的能量變成電子對的動能?，F(xiàn)在是44頁\一共有91頁\編輯于星期日（三）中子與物質(zhì)的相互作用

中子不帶電荷,不能直接引起電離,但中子可以與物質(zhì)原子核碰撞,使原子核受到反沖而運動,這種反沖核可引起物質(zhì)的電離作用（彈性散射）。中子也可能直接進入物質(zhì)原子核而使之發(fā)生反應(yīng)（核反應(yīng)）?，F(xiàn)在是45頁\一共有91頁\編輯于星期日第二節(jié)電離輻射量與單位一、照射量和照射量率二、吸收劑量及吸收劑量率三、劑量當量和劑量當量率四、照射量與吸收劑量的關(guān)系（了解）五、有效劑量當量和集體劑量當量現(xiàn)在是46頁\一共有91頁\編輯于星期日照射量（X）1．照射量（X）是表示中等能量的γ光子或ｘ射線在空氣中致電離能力的物理量。2．照射量率()單位時間內(nèi)的照射量稱照射量率。現(xiàn)在是47頁\一共有91頁\編輯于星期日照射量和照射量率

現(xiàn)在是48頁\一共有91頁\編輯于星期日二、吸收劑量及吸收劑量率1．吸收劑量（

D）適用于各種類型的電離輻射,它表示物質(zhì)吸收射線能量的電離輻射量。2．吸收劑量率(

)單位時間內(nèi)的吸收劑量稱吸收劑量率。現(xiàn)在是49頁\一共有91頁\編輯于星期日吸收劑量及吸收劑量率

現(xiàn)在是50頁\一共有91頁\編輯于星期日三、劑量當量和劑量當量率劑量當量（H）是在吸收劑量的基礎(chǔ)上考慮剄生物學效應(yīng)的不同而設(shè)置的一種電離輻射量,它是直接反映各種射線被吸收后引起的生物學效應(yīng)強弱的電離輻射量。劑量當量實為經(jīng)過適當修正后的吸收劑量。劑量當量率(

)指單位時間內(nèi)的劑量當量

劑量當量單位國際制單位是希沃特(Ｓｖ),舊的專用單位為雷姆(ｒｅｍ)1Sｖ=ｌＪ·ｋｇ-ｌ=100rem劑量當量率單位為Ｓｖ·ｓ-ｌ或ｒｅｍ·ｓ-ｌ?，F(xiàn)在是51頁\一共有91頁\編輯于星期日五、有效劑量當量有效劑量當量（HE）當所考慮的效應(yīng)是隨機效應(yīng)時,在全身受到非均勻照射的情況下,受到危險的各組織或器官的劑量當量與相應(yīng)的權(quán)重因子乘積的總和為有效劑量當量。ＩＣＲＰ建議,HE全限為50ｍSv·ｙ-ｌ(即5ｒｅｍ·ｙ-ｌ).現(xiàn)在是52頁\一共有91頁\編輯于星期日五、集體劑量當量集體劑量當量（S）由于輻射的隨機性效應(yīng),僅以一定的幾率發(fā)生在某些個體身上,并非受到照射的每個人都會發(fā)生,因此要評價群體所受到的輻射危害以采用集體劑量當量(S)更有實際意義。集體劑量當量的單位是“men·Sv”或“men·rem”集體劑量當量是一個廣義量,可用于全世界居民,或一個群體乃至一個個人?，F(xiàn)在是53頁\一共有91頁\編輯于星期日第三節(jié)輻射測量儀器基本原理： 將輻射與物質(zhì)的相互作用的各種效應(yīng)（輻射量）轉(zhuǎn)化為其它可以觀測的物理量。

①輻射探測器，

1、從構(gòu)成分：②核電子儀器分類①放射性測量儀：鑒別輻射粒子的種類（α、β、γ），

2、按測量目的分測量輻射粒子的數(shù)目或數(shù)率，測量輻射粒子能量或能譜②劑量測量儀：測量照射量或照射量率，測量吸收量或吸收量率現(xiàn)在是54頁\一共有91頁\編輯于星期日一、輻射探測器（探頭）（一）蓋革—彌勒（GM）計數(shù)管和正比計數(shù)管

G-M計數(shù)管與正比計數(shù)管的區(qū)別：

G-M計數(shù)管不能區(qū)別粒子能量區(qū)別 正比計數(shù)管產(chǎn)生的電脈沖的幅度與入射粒子能量成正比（二）閃爍計數(shù)器（閃爍探頭）

組成：閃爍體+光電倍增管 功能：①計數(shù)粒子數(shù)目，②依脈沖幅度區(qū)別粒子能量（三）半導體探測器

P—N結(jié)合型半導體探測器

P(positivepole)N(nagitivepole)現(xiàn)在是55頁\一共有91頁\編輯于星期日二、通用核電子儀器常用的三種核電子儀器： 自動定標器； 計數(shù)率儀； 脈沖高度分析器；現(xiàn)在是56頁\一共有91頁\編輯于星期日通用核電子儀器

（一）定標器

是一種主要用于記錄電脈沖數(shù)目的核電子儀器 組成：高壓穩(wěn)壓電源、脈沖放大器、脈沖甄別器、計數(shù)器、定時器（二）計數(shù)率儀

是一種直接指示單位時間內(nèi)的平均脈沖數(shù)的儀器（三）脈沖幅度分析器

是一種把不同幅度的輸入電壓脈沖加以甄別分組，并按不同高度范圍，分組加以記錄的儀器?，F(xiàn)在是57頁\一共有91頁\編輯于星期日γ閃爍計數(shù)器（γscintillationcounter）液體閃爍計數(shù)器（liquidscintillationcountetr）放射性活度計臟器功能測定儀臟器顯像儀器其它三、核醫(yī)學專用輻射儀器現(xiàn)在是58頁\一共有91頁\編輯于星期日四、防護監(jiān)測儀器（一）場所劑量監(jiān)測儀

(二)個人劑量監(jiān)測儀（三）表面污染監(jiān)測儀現(xiàn)在是59頁\一共有91頁\編輯于星期日（一）場所劑量監(jiān)測儀

固定 按形式分 電離室型巡測儀 便攜 1、類型 閃爍體型巡測儀 電離室型較準 按探頭分 計數(shù)管型輕便、經(jīng)濟閃爍體型靈敏2、功能：測工作場所X、γ射線

3、讀數(shù)表示法：mR/h、mrad/h現(xiàn)在是60頁\一共有91頁\編輯于星期日(二)個人劑量監(jiān)測儀1、

電離室型個人劑量監(jiān)測儀（個人劑量筆） 直讀 可目測讀數(shù) 類型 非直讀須專門儀器測筆上的殘留電荷2、膠片劑量儀（黑度計） 特點：體小、結(jié)實、價廉、記錄可永久保存

3、熱釋光劑量儀 特點：靈敏度高、量程范圍寬、可重復使用、可以多種形式在多種條件使用 適用：個人、工作場所、環(huán)境

4、玻璃劑量儀 優(yōu)點：量程寬、性能穩(wěn)、重復性好、可重復使用缺點：對清潔度要求高、對環(huán)境濕度要求高

5、幾種個人劑量儀性能比較（表1-5）現(xiàn)在是61頁\一共有91頁\編輯于星期日（三）表面污染監(jiān)測儀1、功能：測工作場所的工作面、衣服、手腳等表面污染水平

2、類型：便攜式、固定式

3、讀數(shù)：粒子數(shù)/分（cpm）

4、特點：帶有超限值報警信號?，F(xiàn)在是62頁\一共有91頁\編輯于星期日*63ThankYou!現(xiàn)在是63頁\一共有91頁\編輯于星期日反應(yīng)堆現(xiàn)在是64頁\一共有91頁\編輯于星期日最早的掃描機現(xiàn)在是65頁\一共有91頁\編輯于星期日最早的伽瑪相機現(xiàn)在是66頁\一共有91頁\編輯于星期日最早的攝碘試驗現(xiàn)在是67頁\一共有91頁\編輯于星期日鉬[99Mo]-锝[99mTc](99Mo-99mTc)發(fā)生器現(xiàn)在是68頁\一共有91頁\編輯于星期日穩(wěn)定性核素

穩(wěn)定性核素：當核內(nèi)中子和質(zhì)子數(shù)保持一定比例時,兩種力量平衡,若沒有外來因素(如高能粒子的轟擊)，不會發(fā)生核內(nèi)成分或能級的變化,這種核素稱為穩(wěn)定性核素。目前已發(fā)現(xiàn)的2000多種核數(shù)中，只有274種是穩(wěn)定性核素，屬于81種元素，1700多種屬于不穩(wěn)定性核素。原子核內(nèi)核子之間存在一種強大的引力,稱為核力(nuclearforce)。引力 短程力斥力 長程力原子核能否穩(wěn)定，取決于以上兩種內(nèi)在力量是否平衡?，F(xiàn)在是69頁\一共有91頁\編輯于星期日不穩(wěn)定性核素(放射性核素)

核內(nèi)質(zhì)子數(shù)不變，中子數(shù)增加或減少都會使斥力大于引力，此時原子核乃處于不穩(wěn)定狀態(tài)，需通過核內(nèi)結(jié)構(gòu)或能級調(diào)整才能趨于穩(wěn)定，這種核素稱作不穩(wěn)定性核素。這種核內(nèi)結(jié)構(gòu)或能級的調(diào)整稱為核衰變。核衰變的同時,將釋放出一種或一種以上的射線，這種性質(zhì)叫做放射性。因此，不穩(wěn)定核素又稱作放射性核素?，F(xiàn)在是70頁\一共有91頁\編輯于星期日核衰變公式和衰變圖

1．α衰變2．β-衰變

3．β+衰變

4．電子俘獲（EC）

5．γ躍遷與同質(zhì)異能躍遷

6．自裂變現(xiàn)在是71頁\一共有91頁\編輯于星期日三種射線的比較

αβγ帶電電子流電子流γ光流能譜單能連續(xù)能譜單能射程（空氣）3~4cm10~20cm無限大電離能力（空氣）1萬~7萬對/cm60~7千對/cm很小穿透力弱中大內(nèi)照射危害大中小外照射危害無中大現(xiàn)在是72頁\一共有91頁\編輯于星期日α衰變

每次衰變釋放出一個α粒子(He)，母核失去二個質(zhì)子和二個中子，子核原子序數(shù)減少2，質(zhì)量數(shù)減少4。這一過程也釋放出衰變能(Q)?，F(xiàn)在是73頁\一共有91頁\編輯于星期日β-衰變

主要發(fā)生于富中子核素。核中一個中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子，同時放出一個負電子(ｅ