核医学与放射防护的基础知识课件.ppt

1、The School of Public Health,Southeast University Tang,Meng 东南大学公共卫生学院 唐萌Stockholm,Sweden 6-10 October 2003Organized by the IAEAIn co-operation with UNSCEAR,the EC and the IURHosted by the Government of Sweden through the Swedish Radiation Protection AuthorityOrganized by the IAEAIn co-operation with

2、 UNSCEAR,the EC and the IURHosted by the Government of Austria through the Austrian Radiation Protection AuthorityVienna,Austria 6-7 May 2004绪论核医学与放射防护的基础知识核医学与放射防护的基础知识核医学的发展史（核医学的发展史（1）1934年年 Enrico Fermi发明核反应堆，生产第一发明核反应堆，生产第一个碘的放射性同位素。个碘的放射性同位素。1936年年 John Lawrence 首先用首先用32P治疗白血病，治疗白血病，这是人工放射性同位素

3、治疗疾病的开始。这是人工放射性同位素治疗疾病的开始。1937年年Herz首先在兔进行碘首先在兔进行碘128I半衰期（半半衰期（半衰期衰期T1/2 25分）的甲状腺试验，以后被分）的甲状腺试验，以后被131I（8.4天）替代。天）替代。1942年年Joseph Hamilton首先应用首先应用131I测定甲状测定甲状腺功能和治疗甲状腺功能亢进症腺功能和治疗甲状腺功能亢进症 1943年至年至1946年用年用131I治疗甲状腺癌转移治疗甲状腺癌转移 核医学发展史（核医学发展史（2）1946年年7月月14日，美国宣布放射性同位素可以进行日，美国宣布放射性同位素可以进行临床应用，开创了核医学的新纪元临床

4、应用，开创了核医学的新纪元 1951年年Benedict Cassen 发明线性扫描机发明线性扫描机 1958年年Hal O.Anger发明发明Anger照相机照相机 1959年年Solomon A.Berson 和和Rosalyn S.Yalow发发明放射免疫分析等对影像核医学和体外测定的发明放射免疫分析等对影像核医学和体外测定的发展都起到了很大的推动作用展都起到了很大的推动作用 50年代，钼年代，钼99Mo-锝锝99mTc(99Mo-99mTc)发生发生器的出现器的出现 70年代单光子断层仪的应用和年代单光子断层仪的应用和80年代后期正电子年代后期正电子断层仪进入临床应用，使影像核医学在临

5、床医学断层仪进入临床应用，使影像核医学在临床医学中的地位有了显著提高中的地位有了显著提高 原子核原子核一、核的组成一、核的组成二、原子核的能级二、原子核的能级 分子和原子的概念分子和原子的概念 分子：分子是保持物质化学性质的最小分子：分子是保持物质化学性质的最小粒子。粒子。原子：原子是化学变化中的最小粒子。原子：原子是化学变化中的最小粒子。原子与分子的主要区别在于分子在化学原子与分子的主要区别在于分子在化学反应里可反应里可“分分”，原子在化学反应里不，原子在化学反应里不可可“分分”。原子的内部结构原子的内部结构 原子的内部结构原子的内部结构 原子核（质子原子核（质子+中子）中子）原子原子 （带

6、正电）（不带电）（带正电）（不带电）核外电子（带负电）核外电子（带负电）关于原子要注意的几个问题关于原子要注意的几个问题（1 1）原子核所带电量和核外电子的电量）原子核所带电量和核外电子的电量相等，但电性相反，因此整个原子不显相等，但电性相反，因此整个原子不显电性。故核电荷数质子数核外电子电性。故核电荷数质子数核外电子数。数。（2 2）电子的质量很小，只相当于质子或）电子的质量很小，只相当于质子或中子质量的中子质量的1/18361/1836，所以原子的质量主，所以原子的质量主要集中在原子核上，故相对原子质量要集中在原子核上，故相对原子质量质子数中子数。质子数中子数。一、核的组成一、核的组成 原

7、子核原子核(atomic nucleus)：由两种质：由两种质量几乎相等的基本粒子质子量几乎相等的基本粒子质子()和中子和中子()组成组成,质子和中子统称为质子和中子统称为核子。核子。原子核的结构及相互关系原子核的结构及相互关系 二、原子核的能级 一般情况下一般情况下 最低能量状态最低能量状态（稳态）（稳态）放射性核素衰变放射性核素衰变 高能量状态（激发态）高能量状态（激发态）或高能粒子轰击或高能粒子轰击第一节 核物理基本知识 一、元素、核素、同位素和同质异能素 二、放射性核素与核衰变 三、放射性衰变规律 四、电离辐射与物质的相互作用（一）元素(Element)元素元素：凡质子数相同的原子称为

8、一种元素，：凡质子数相同的原子称为一种元素，它们的它们的原子序数原子序数相同，因此具有相同的化相同，因此具有相同的化学特性，是组成不同物质的基本单位。但学特性，是组成不同物质的基本单位。但其原子核中的中子数可以不同，因而物理其原子核中的中子数可以不同，因而物理特性可有某些差异。特性可有某些差异。目前，人们已发现的元素有目前，人们已发现的元素有109种，其中种，其中原子序数为原子序数为61，95109为人造元素。为人造元素。物理半衰期（T1/2）Vienna,Austria二、吸收剂量及吸收剂量率剂量当量单位 国际制单位是希沃特(),旧的专用单位为雷姆()二、吸收剂量及吸收剂量率原子与分子的主要

9、区别在于分子在化学反应里可“分”，原子在化学反应里不可“分”。二、吸收剂量及吸收剂量率Yalow发明放射免疫分析等对影像核医学和体外测定的发展都起到了很大的推动作用这一过程也释放出衰变能(Q)。能谱 单能 连续能谱 单能放射性活度随时间按指数规律减少，其减少至一半所需要的时间称作物理半衰期。穿透力 弱 中 大将辐射与物质的相互作用的各种效应（辐射量）转化为其它可以观测的物理量。核医学与放射防护的基础知识1、电离室型个人剂量监测仪（个人剂量笔）这一过程也释放出衰变能(Q)。剂量当量率()指单位时间内的剂量当量1S=-=100 rem闪烁计数器（scintillation counter）（三）中

10、子与物质的相互作用（二）核素(Nuclide)核素：核素：不仅质子数相同，而且中子数也相同，不仅质子数相同，而且中子数也相同，因而质量数相同，并处于同一能量状态的原因而质量数相同，并处于同一能量状态的原子，称为一种核素。子，称为一种核素。每种元素可以包括若干种核素，目前已知的每种元素可以包括若干种核素，目前已知的核素有核素有2300多种多种,分别属于分别属于100多种元素。多种元素。核数的表示方法如下：核数的表示方法如下：X是是元素符号元素符号,Z表示质子数目（即原子序表示质子数目（即原子序数）数）,A表示核子数。表示核子数。上右图某些核素左上角质量数之后加上右图某些核素左上角质量数之后加m，

11、表示该核素处于激发态，如表示该核素处于激发态，如99mTcXAZXAmZ（三）同位素(Isotope)同位素：同位素：凡属于同一种元素的不同核素，凡属于同一种元素的不同核素，它们在元素周期表中处于相同的位置，质它们在元素周期表中处于相同的位置，质子数相同而中子数不同，称为元素的同位子数相同而中子数不同，称为元素的同位素。素。（四）同质异能素(Isomer)同质异能素：核内中子数和质子数都相同质异能素：核内中子数和质子数都相同但核所处能态不同的核素互为同质异同但核所处能态不同的核素互为同质异能素。能素。同质异能武器同质异能武器-第三代、第三代、第四代武器第四代武器-“伽玛弹伽玛弹”元素、核素、同

12、位素和同质异能素的异同点元素、核素、同位素和同质异能素的异同点 质子数 中子数 原子序数 能态 原子 元素 相同 相同 是 核素 相同 相同 相同 同一 是 同位素 相同 不同 相同 是 同质异能素 相同 相同 相同 不同 是 二、放射性核素与核衰变（一）稳定性核素和放射性核素 （二）核衰变公式和衰变图三、放射性衰变规律（一）几个概念（二）放射性活度单位和与质量的关系 衰变常数衰变常数()放射性核素在单位时间内衰变的原放射性核素在单位时间内衰变的原子核数与当时存有的原子核总数成正比子核数与当时存有的原子核总数成正比,每一种放射核素都有自己固定的单位时每一种放射核素都有自己固定的单位时间内衰变百

13、分数间内衰变百分数,这个百分数叫做衰变常这个百分数叫做衰变常数数(),是放射性核素的重要物理特征参是放射性核素的重要物理特征参数。数。放射性活度（放射性活度（I）单位时间内原子核衰变的数量。单位时间内原子核衰变的数量。In co-operation with2、按测量目的分 测量辐射粒子的数目或数率，每种元素可以包括若干种核素，目前已知的核素有2300多种,分别属于100多种元素。放射性活度随时间按指数规律减少，其减少至一半所需要的时间称作物理半衰期。4、特点：带有超限值报警信号。三、剂量当量和剂量当量率稳定性核素：当核内中子和质子数保持一定比例时,两种力量平衡,若没有外来因素(如高能粒子的轰

14、击)，不会发生核内成分或能级的变化,这种核素称为稳定性核素。2、按测量目的分 测量辐射粒子的数目或数率，目前，人们已发现的元素有109种，其中原子序数为61，95109为人造元素。（二）核素(Nuclide)Organized by the IAEA（二）闪烁计数器（闪烁探头）二、吸收剂量及吸收剂量率带电粒子在物质中沿着最初入射方向所能穿行的最大直线距离称为带电粒子的射程。1959年Solomon A.元素：凡质子数相同的原子称为一种元素，它们的原子序数相同，因此具有相同的化学特性，是组成不同物质的基本单位。1、电离室型个人剂量监测仪（个人剂量笔）1942年Joseph Hamilton首先应

15、用131I测定甲状腺功能和治疗甲状腺功能亢进症Yalow发明放射免疫分析等对影像核医学和体外测定的发展都起到了很大的推动作用光子与物质原子相撞时,其能量全部交给原子的一个轨道电子(主要是内层)使之脱离原子而释放出来,此电子称作光电子,这种现象称作光电效应,光子在此过程中消失。物理半衰期（物理半衰期（T1/2）放射性活度随时间按指数规律减少，放射性活度随时间按指数规律减少，其减少至一半所需要的时间称作物理半其减少至一半所需要的时间称作物理半衰期。衰期。生物半排期（生物半排期（Tb）指生物体内的放射性核素经由各种指生物体内的放射性核素经由各种途径（生物代谢）从体内排出一半所需途径（生物代谢）从体内

16、排出一半所需要的时间。要的时间。有效半减期（有效半减期（Te）：指生物体内的放射性核素由于从体指生物体内的放射性核素由于从体内排出（生物代谢）和物理衰变（放射内排出（生物代谢）和物理衰变（放射性衰变）两个因素作用性衰变）两个因素作用,减少至原有放射减少至原有放射性活度的一半所需要的时间。性活度的一半所需要的时间。放射性活度放射性活度放射性活度放射性活度(简称活度简称活度)过去惯称放射性强度。过去惯称放射性强度。现用国际制单位的专门名称是贝可（现用国际制单位的专门名称是贝可（Bq），），定义为每秒一次衰变。定义为每秒一次衰变。为了更好地表示各种物质中的放射性核为了更好地表示各种物质中的放射性核素

17、含量素含量,通常还采用比活性及放射性浓度这二通常还采用比活性及放射性浓度这二个参数。个参数。比活性比活性：指单位质量物质的放射性活度：指单位质量物质的放射性活度,单位是单位是q/g。放射性浓度：放射性浓度：为单位体积溶液内所含的放射性活为单位体积溶液内所含的放射性活度度,单位是单位是/l，亦有用单位摩尔物质的放，亦有用单位摩尔物质的放射性活度来描述比活性的射性活度来描述比活性的,单位是单位是/mol。贝可与居里之间的关系贝可与居里之间的关系 符号 每秒衰变（次）使用 大小 常用单位 换算关系 贝可 Bq 1 现在 小 千贝可（kBq）、百万贝可（MBq）1mCi=37Mbq 1Ci=37kBq

18、 居里 Ci 3.71010 过去 大 毫居里（mCi）、微居里（Ci）千进位 1kBq=103Bq 四、电离辐射与物质的相互作用（一）带电粒子与物质的相互作用（二）X、光子与物质的相互作用（三）中子与物质的相互作用（一）带电粒子与物质的相互作用 1电离作用电离作用 2激发作用激发作用 3散射作用散射作用 4 4韧致辐射韧致辐射 5 5湮没辐射湮没辐射 6 6吸收作用吸收作用 7 7、带电粒子的射程、带电粒子的射程 电离作用电离作用 是指射线使物质中的原子失去轨道是指射线使物质中的原子失去轨道电子而形成正负离子对电子而形成正负离子对,它是某些放射性它是某些放射性探测器测量射线的物理基础探测器测

19、量射线的物理基础,又是射线引又是射线引起物理、化学变化及生物学效应的主要起物理、化学变化及生物学效应的主要机制。机制。激发作用激发作用 指射线使某些原子的轨道电子从低指射线使某些原子的轨道电子从低能级跃迁至高能级。当该电子退激时能级跃迁至高能级。当该电子退激时,能能量以光子或热能形式释出。量以光子或热能形式释出。激发作用也是一些放射性探测器工激发作用也是一些放射性探测器工作的物理基础作的物理基础,是射线引起物理、化学变是射线引起物理、化学变化和生物学效应的机制之一。化和生物学效应的机制之一。散射作用散射作用 指带电粒子受到物质原子核库仑电指带电粒子受到物质原子核库仑电场作用而发生方向偏折。散射

20、作用对测场作用而发生方向偏折。散射作用对测量及防护都有一定影响。量及防护都有一定影响。-粒子的质量远小于粒子，它引起粒子的质量远小于粒子，它引起物质电离和激发的同时，本身有明显的物质电离和激发的同时，本身有明显的散射。散射。1937年Herz首先在兔进行碘128I半衰期（半衰期T1/2 25分）的甲状腺试验，以后被131I（8.物理半衰期（T1/2）光子与物质原子相撞时,其能量全部交给原子的一个轨道电子(主要是内层)使之脱离原子而释放出来,此电子称作光电子,这种现象称作光电效应,光子在此过程中消失。带电粒子在物质中沿着最初入射方向所能穿行的最大直线距离称为带电粒子的射程。（二）闪烁计数器（闪烁

21、探头）二、吸收剂量及吸收剂量率剂量当量率()指单位时间内的剂量当量现用国际制单位的专门名称是贝可（Bq），定义为每秒一次衰变。原子与分子的主要区别在于分子在化学反应里可“分”，原子在化学反应里不可“分”。5跃迁与同质异能跃迁按探头分计数管型 轻便、经济原子核（质子+中子）1照射量（X）是表示中等能量的光子或射线在空气中致电离能力的物理量。稳定性核素：当核内中子和质子数保持一定比例时,两种力量平衡,若没有外来因素(如高能粒子的轰击)，不会发生核内成分或能级的变化,这种核素称为稳定性核素。东南大学公共卫生学院 唐萌每次衰变释放出一个粒子(He)，母核失去二个质子和二个中子，子核原子序数减少2，质量

22、数减少4。原子核内核子之间存在一种强大的引力,称为核力(nuclear force)。（锎）被用作中子源，用以轰击 (铀)和 （钚）而发生连锁反应,已成为核动力及某些核武器的原料之一。来自核的负电子称粒子)和一个反中微子（V）。剂量当量（H）是在吸收剂量的基础上考虑刭生物学效应的不同而设置的一种电离辐射量,它是直接反映各种射线被吸收后引起的生物学效应强弱的电离辐射量。韧致辐射韧致辐射 -粒子在介质中受到阻滞而急剧减粒子在介质中受到阻滞而急剧减速时能将部分能量转化为电磁辐射速时能将部分能量转化为电磁辐射,即即射线。射线。在防护上值得注意在防护上值得注意,即即-粒子的吸收粒子的吸收体和屏蔽物应采用

23、低密度材料体和屏蔽物应采用低密度材料,如有机玻如有机玻璃、铝等。璃、铝等。湮没辐射湮没辐射 当当+粒子与物质作用粒子与物质作用,能量耗尽时和能量耗尽时和物质中的自由电子物质中的自由电子(e-)结合结合,正负电荷抵消正负电荷抵消,两个电子的静止质量转化为两个方闽相两个电子的静止质量转化为两个方闽相反、能量各为反、能量各为0.511eV的的光子而自身光子而自身消失消失,这叫做湮没辐射或光化辐射。这叫做湮没辐射或光化辐射。吸收作用吸收作用 射线使物质的原子发生电离和激发射线使物质的原子发生电离和激发的过程使射线的能量逐渐消耗的过程使射线的能量逐渐消耗,当能量全当能量全部耗尽部耗尽,该射线则不再存在该

24、射线则不再存在,称作被吸收。称作被吸收。带电粒子的射程带电粒子的射程 带电粒子在物质中沿着最初入射方带电粒子在物质中沿着最初入射方向所能穿行的最大直线距离称为带电粒向所能穿行的最大直线距离称为带电粒子的射程。子的射程。（二）X、光子与物质的相互作用光子引起初级电离的机制主要有以下三种：光子引起初级电离的机制主要有以下三种：1光电效应光电效应 2康普顿效应康普顿效应 3电子对生成效应电子对生成效应 光电效应光电效应光子与物质原子相撞时光子与物质原子相撞时,其能量全部其能量全部交给原子的一个轨道电子交给原子的一个轨道电子(主要是内层主要是内层)使使之脱离原子而释放出来之脱离原子而释放出来,此电子称

25、作光电此电子称作光电子子,这种现象称作光电效应这种现象称作光电效应,光子在此过光子在此过程中消失。程中消失。康普顿效应康普顿效应 入射入射光子仅将一部分能量传递给光子仅将一部分能量传递给核外电子使之释出而本身则发生散射核外电子使之释出而本身则发生散射,这这种现象称作康普顿效应种现象称作康普顿效应,释放出的电子称释放出的电子称作康普顿电子作康普顿电子,入射入射光子经散射后称为光子经散射后称为康普顿散射光子。康普顿散射光子。电子对生成效应电子对生成效应 当当光子能量光子能量1.02时时,其中其中1.02的能量在物质原子核电场作用的能量在物质原子核电场作用下转化为一对正负电子下转化为一对正负电子,是

26、为电子对生成。是为电子对生成。余下的能量变成电子对的动能。余下的能量变成电子对的动能。（三）中子与物质的相互作用 中子不带电荷中子不带电荷,不能直接引起电离不能直接引起电离,但中但中子可以与物质原子核碰撞子可以与物质原子核碰撞,使原子核受到反冲使原子核受到反冲而运动而运动,这种反冲核可引起物质的电离作用这种反冲核可引起物质的电离作用（弹性散射）。中子也可能直接进入物质原（弹性散射）。中子也可能直接进入物质原子核而使之发生反应（核反应）。子核而使之发生反应（核反应）。第二节 电离辐射量与单位 一、照射量和照射量率 二、吸收剂量及吸收剂量率 三、剂量当量和剂量当量率 四、照射量与吸收剂量的关系（了

27、解）五、有效剂量当量和集体剂量当量（二）X、光子与物质的相互作用比活性：指单位质量物质的放射性活度,单位是q/g。是指射线使物质中的原子失去轨道电子而形成正负离子对,它是某些放射性探测器测量射线的物理基础,又是射线引起物理、化学变化及生物学效应的主要机制。关于原子要注意的几个问题（二）计数率仪放射性活度(简称活度)过去惯称放射性强度。放射性活度随时间按指数规律减少，其减少至一半所需要的时间称作物理半衰期。是指射线使物质中的原子失去轨道电子而形成正负离子对,它是某些放射性探测器测量射线的物理基础,又是射线引起物理、化学变化及生物学效应的主要机制。因为它不足一个独立过程,称作跃迁。（二）X、光子与

28、物质的相互作用511eV的光子而自身消失,这叫做湮没辐射或光化辐射。Stockholm,Sweden1937年Herz首先在兔进行碘128I半衰期（半衰期T1/2 25分）的甲状腺试验，以后被131I（8.二、吸收剂量及吸收剂量率在防护上值得注意,即-粒子的吸收体和屏蔽物应采用低密度材料,如有机玻璃、铝等。剂量当量（H）是在吸收剂量的基础上考虑刭生物学效应的不同而设置的一种电离辐射量,它是直接反映各种射线被吸收后引起的生物学效应强弱的电离辐射量。Yalow发明放射免疫分析等对影像核医学和体外测定的发展都起到了很大的推动作用5跃迁与同质异能跃迁In co-operation with电离室型 较

29、准照射量（照射量（X）1照射量（照射量（X）是表示中等能量的是表示中等能量的光光子或射线在空气中致电离能力的物理子或射线在空气中致电离能力的物理量。量。2照射量率照射量率()单位时间内的照射量单位时间内的照射量称照射量率。称照射量率。X照射量和照射量率照射量和照射量率 符号 单位 换算 适用 照射量 X 国际（Ckg-1）专用（R、mR、R）1R=2.5810-4Ckg 1 1 Ckg 1=3.876103R 光子或射线 照射量率 国际（C kg-1 s-1）专用（R、mR、R）光子或射线 X二、吸收剂量及吸收剂量率 1吸收剂量（吸收剂量（D）适用于各种类型的电适用于各种类型的电离辐射离辐射,

30、它表示物质吸收射线能量的电离它表示物质吸收射线能量的电离辐射量。辐射量。2吸收剂量率吸收剂量率()单位时间内的吸收单位时间内的吸收剂量称吸收剂量率。剂量称吸收剂量率。D吸收剂量及吸收剂量率吸收剂量及吸收剂量率 符号 单位 换算 吸收剂量 D 国际（Gray、Gy）专用（rad）1Gy=1Jkg 1 1rad=100ergg-1 吸收剂量率 D 三、剂量当量和剂量当量率 剂量当量（剂量当量（H）是在吸收剂量的基础上考虑刭是在吸收剂量的基础上考虑刭生物学效应的不同而设置的一种电离辐射量生物学效应的不同而设置的一种电离辐射量,它它是直接反映各种射线被吸收后引起的生物学效是直接反映各种射线被吸收后引起

31、的生物学效应强弱的电离辐射量。剂量当量实为经过适当应强弱的电离辐射量。剂量当量实为经过适当修正后的吸收剂量。修正后的吸收剂量。剂量当量率剂量当量率()指单位时间内的剂量当量指单位时间内的剂量当量 剂量当量单位剂量当量单位 国际制单位是希沃特国际制单位是希沃特(),旧的旧的专用单位为雷姆专用单位为雷姆()1S=-=100 rem 剂量当量率单位为剂量当量率单位为-或或-。H五、有效剂量当量 有效剂量当量（有效剂量当量（HE）当所考虑的效应是当所考虑的效应是随机效应时随机效应时,在全身受到非均匀照射的情在全身受到非均匀照射的情况下况下,受到危险的各组织或器官的剂量当受到危险的各组织或器官的剂量当量

32、与相应的权重因子乘积的总和为有效量与相应的权重因子乘积的总和为有效剂量当量。剂量当量。建议建议,HE全限为全限为50Sv-(即即5-).五、集体剂量当量 集体剂量当量（集体剂量当量（S）由于辐射的随机性效）由于辐射的随机性效应应,仅以一定的几率发生在某些个体身上仅以一定的几率发生在某些个体身上,并非受到照射的每个人都会发生并非受到照射的每个人都会发生,因此要因此要评价群体所受到的辐射危害以采用集体评价群体所受到的辐射危害以采用集体剂量当量剂量当量(S)更有实际意义。更有实际意义。集体剂量当量的单位是集体剂量当量的单位是“menSv”或或“menrem”集体剂量当量是一个广义量集体剂量当量是一个

33、广义量,可用于全世可用于全世界居民界居民,或一个群体乃至一个个人。或一个群体乃至一个个人。第三节 辐射测量仪器 基本原理：基本原理：将辐射与物质的相互作用的各种效应（辐射量）将辐射与物质的相互作用的各种效应（辐射量）转化为其它可以观测的物理量。转化为其它可以观测的物理量。辐射探测器辐射探测器，1、从构成分：、从构成分：核电子仪器核电子仪器分类分类 放射性测量仪：放射性测量仪：鉴别辐射粒子的种类（鉴别辐射粒子的种类（、），），2、按测量目的分、按测量目的分 测量辐射粒子的数目或数率，测量辐射粒子的数目或数率，测量辐射粒子能量或能谱测量辐射粒子能量或能谱 剂量测量仪：剂量测量仪：测量照射量或照射量

34、率，测量照射量或照射量率，测量吸收量或吸收量率测量吸收量或吸收量率一、辐射探测器（探头）（一）盖革弥勒（GM）计数管和正比计数管计数管和正比计数管 G-M计数管与正比计数管的区别：计数管与正比计数管的区别：G-M计数管计数管 不能区别粒子能量不能区别粒子能量 区别区别 正比计数管正比计数管 产生的电脉冲的幅度与入射粒子能量成正比产生的电脉冲的幅度与入射粒子能量成正比（二）闪烁计数器（闪烁探头）组成组成：闪烁体：闪烁体+光电倍增管光电倍增管 功能：功能：计数粒子数目，依脉冲幅度区别粒子能量计数粒子数目，依脉冲幅度区别粒子能量（三）半导体探测器 PN结合型半导体探测器结合型半导体探测器 P(pos

35、itive pole)N(nagitive pole)二、通用核电子仪器常用的三种核电子仪器：常用的三种核电子仪器：自动定标器；自动定标器；计数率仪；计数率仪；脉冲高度分析器；脉冲高度分析器；液体闪烁计数器（liquid scintillation countetr）吸收剂量及吸收剂量率功能：计数粒子数目，依脉冲幅度区别粒子能量单位时间内原子核衰变的数量。第一节 核物理基本知识剂量当量单位 国际制单位是希沃特(),旧的专用单位为雷姆()（二）X、光子与物质的相互作用激发作用也是一些放射性探测器工作的物理基础,是射线引起物理、化学变化和生物学效应的机制之一。剂量当量率()指单位时间内的剂量当量（

36、三）中子与物质的相互作用物理半衰期（T1/2）Yalow发明放射免疫分析等对影像核医学和体外测定的发展都起到了很大的推动作用放射性活度(简称活度)过去惯称放射性强度。比活性：指单位质量物质的放射性活度,单位是q/g。带电粒子在物质中沿着最初入射方向所能穿行的最大直线距离称为带电粒子的射程。三、剂量当量和剂量当量率不稳定性核素(放射性核素)剂量当量率()指单位时间内的剂量当量按形式分 电离室型巡测仪这一过程也释放出衰变能(Q)。通用核电子仪器 （一）定标器 是一种主要用于记录电脉冲数目的核电子仪器是一种主要用于记录电脉冲数目的核电子仪器 组成：高压稳压电源、脉冲放大器、脉冲甄别器、组成：高压稳压

37、电源、脉冲放大器、脉冲甄别器、计数器、定时器计数器、定时器 （二）计数率仪 是一种直接指示单位时间内的平均脉冲数的仪器是一种直接指示单位时间内的平均脉冲数的仪器 （三）脉冲幅度分析器 是一种把不同幅度的输入电压脉冲加以甄别分组，是一种把不同幅度的输入电压脉冲加以甄别分组，并按不同高度范围，分组加以记录的仪器。并按不同高度范围，分组加以记录的仪器。闪烁计数器（闪烁计数器（scintillation counter）液体闪烁计数器（液体闪烁计数器（liquid scintillation countetr）放射性活度计放射性活度计 脏器功能测定仪脏器功能测定仪 脏器显像仪器脏器显像仪器 其它其它三

38、、核医学专用辐射仪器四、防护监测仪器（一）场所剂量监测仪 (二)个人剂量监测仪（三）表面污染监测仪（一）场所剂量监测仪 固定固定 按形式分按形式分 电离室型巡测仪电离室型巡测仪 便携便携1、类型、类型 闪烁体型巡测仪闪烁体型巡测仪电离室型电离室型 较准较准 按探头分按探头分 计数管型计数管型 轻便、经济轻便、经济 闪烁体型闪烁体型 灵敏灵敏2、功能：测工作场所、功能：测工作场所X、射线射线 3、读数表示法：、读数表示法：mR/h、mrad/h(二)个人剂量监测仪 1、电离室型个人剂量监测仪（电离室型个人剂量监测仪（个人剂量笔个人剂量笔）直读直读 可目测读数可目测读数 类型类型 非直读非直读 须

39、专门仪器测笔上的残留电荷须专门仪器测笔上的残留电荷 2、胶片剂量仪（黑度计）、胶片剂量仪（黑度计）特点：体小、结实、价廉、记录可永久保存特点：体小、结实、价廉、记录可永久保存 3、热释光剂量仪热释光剂量仪 特点：灵敏度高、量程范围宽、可重复使用、可以多种形特点：灵敏度高、量程范围宽、可重复使用、可以多种形式在多种条件使用式在多种条件使用 适用：个人、工作场所、环境适用：个人、工作场所、环境 4、玻璃剂量仪玻璃剂量仪 优点：量程宽、性能稳、重复性好、可重复使用优点：量程宽、性能稳、重复性好、可重复使用 缺点：对清洁度要求高、对环境湿度要求高缺点：对清洁度要求高、对环境湿度要求高 5、几种个人剂量

40、仪性能比较（、几种个人剂量仪性能比较（表表1-5）（三）表面污染监测仪 1、功能：测工作场所的工作面、衣服、手、功能：测工作场所的工作面、衣服、手 脚等表面污染水平脚等表面污染水平 2、类型：便携式、固定式、类型：便携式、固定式 3、读数：粒子数、读数：粒子数/分（分（cpm）4、特点：带有超限值报警信号。、特点：带有超限值报警信号。INTERNATIONAL COMMISSION ON RADIOLOGICAL PROTECTION *63反应堆反应堆最早的扫描机最早的扫描机最早的伽玛相机最早的伽玛相机最早的摄碘试验最早的摄碘试验钼钼99Mo-锝锝99mTc(99Mo-99mTc)发生器发生

41、器稳定性核素 稳定性核素稳定性核素：当核内：当核内中子中子和质子数保持一定比例时和质子数保持一定比例时,两两种力量平衡种力量平衡,若没有外来因素若没有外来因素(如高能粒子的轰击如高能粒子的轰击)，不，不会发生核内成分或能级的变化会发生核内成分或能级的变化,这种核素称为稳定性核这种核素称为稳定性核素。素。目前已发现的目前已发现的2000多种核数中，只有多种核数中，只有274种是稳定性核种是稳定性核素，属于素，属于81种元素，种元素，1700多种属于不稳定性核素。多种属于不稳定性核素。原子核内核子之间存在一种强大的引力原子核内核子之间存在一种强大的引力,称为核力称为核力(nuclear force

42、)。引力引力短程力短程力斥力斥力长程力长程力 原子核能否稳定，取决于以上两种内在力量是否平衡。原子核能否稳定，取决于以上两种内在力量是否平衡。不稳定性核素不稳定性核素(放射性核素放射性核素)核内质子数不变，中子数增加或减少核内质子数不变，中子数增加或减少都会使斥力大于引力，此时原子核乃处都会使斥力大于引力，此时原子核乃处于不稳定状态，需通过核内结构或能级于不稳定状态，需通过核内结构或能级调整才能趋于稳定，这种核素称作不稳调整才能趋于稳定，这种核素称作不稳定性核素。这种核内结构或能级的调整定性核素。这种核内结构或能级的调整称为核衰变。核衰变的同时称为核衰变。核衰变的同时,将释放出一将释放出一种或

43、一种以上的射线，这种性质叫做放种或一种以上的射线，这种性质叫做放射性。因此，不稳定核素又称作放射性射性。因此，不稳定核素又称作放射性核素。核素。核衰变公式和衰变图 1衰变衰变 2-衰变衰变 3+衰变衰变 4电子俘获（电子俘获（EC）5跃迁与同质异能跃迁跃迁与同质异能跃迁 6 6自裂变自裂变三种射线的比较三种射线的比较 带电带电 电子流电子流 电子流电子流 光流光流能谱能谱 单能单能 连续能谱连续能谱 单能单能射程射程（空气）（空气）34cm 1020cm 无限大无限大电离能力（空气）电离能力（空气）1万万7万对万对/cm 607千对千对/cm 很小很小穿透力穿透力 弱弱 中中 大大内照射危害内

44、照射危害 大大 中中 小小外照射危害外照射危害 无无 中中 大大衰变衰变 每次衰变释放出一个每次衰变释放出一个粒子粒子(He)，母，母核失去二个质子和二个中子，子核原子核失去二个质子和二个中子，子核原子序数减少序数减少2，质量数减少，质量数减少4。这一过程也。这一过程也释放出衰变能释放出衰变能(Q)。-衰变衰变 主要发生于富中子核素。核中一个主要发生于富中子核素。核中一个中子转化为质子，同时放出一个负电子中子转化为质子，同时放出一个负电子(-；来自核的负电子称；来自核的负电子称粒子粒子)和一个反和一个反中微子（中微子（V V）。故子核原子序数增加）。故子核原子序数增加1，质量数未变。质量数未变

45、。+衰变衰变 主要发生于贫中子核素。核中一个主要发生于贫中子核素。核中一个质子转化为中子，同时释放出一个正电质子转化为中子，同时释放出一个正电子（子（e+；+粒子）及一个中微子。故子粒子）及一个中微子。故子核原子序数减少核原子序数减少1，质量数不变。，质量数不变。电子俘获（电子俘获（EC）电子俘获也发生于贫中子核素。原电子俘获也发生于贫中子核素。原子核先从核外较内层的电子轨道上俘获子核先从核外较内层的电子轨道上俘获一个电子，使之与一个质子结合转化为一个电子，使之与一个质子结合转化为中子，同时发射出一个中微子。故子核中子，同时发射出一个中微子。故子核也是原子序数减少也是原子序数减少1，质量数不变

46、。随后，质量数不变。随后由一个较外层轨道上的电子跃入内层填由一个较外层轨道上的电子跃入内层填补空缺。补空缺。带电 电子流 电子流 光流（2）电子的质量很小，只相当于质子或中子质量的1/1836，所以原子的质量主要集中在原子核上，故相对原子质量质子数中子数。是指射线使物质中的原子失去轨道电子而形成正负离子对,它是某些放射性探测器测量射线的物理基础,又是射线引起物理、化学变化及生物学效应的主要机制。二、吸收剂量及吸收剂量率Yalow发明放射免疫分析等对影像核医学和体外测定的发展都起到了很大的推动作用因为它不足一个独立过程,称作跃迁。50年代，钼99Mo-锝99mTc(99Mo-99mTc)发生器的

47、出现同位素：凡属于同一种元素的不同核素，它们在元素周期表中处于相同的位置，质子数相同而中子数不同，称为元素的同位素。（一）稳定性核素和放射性核素Yalow发明放射免疫分析等对影像核医学和体外测定的发展都起到了很大的推动作用X是元素符号,Z表示质子数目（即原子序数）,A表示核子数。非直读 须专门仪器测笔上的残留电荷International Atomic Energy Agency液体闪烁计数器（liquid scintillation countetr）1S=-=100 rem光子与物质原子相撞时,其能量全部交给原子的一个轨道电子(主要是内层)使之脱离原子而释放出来,此电子称作光电子,这种现象

48、称作光电效应,光子在此过程中消失。Yalow发明放射免疫分析等对影像核医学和体外测定的发展都起到了很大的推动作用能谱 单能 连续能谱 单能第四代武器-“伽玛弹”1、电离室型个人剂量监测仪（个人剂量笔）跃迁跃迁 上述四种衰变的子核可能先处于激上述四种衰变的子核可能先处于激发态，再在不到发态，再在不到1微秒的时间内回到基态微秒的时间内回到基态并以并以光子的形式释出多余的能量，此光子的形式释出多余的能量，此过程称过程称衰变。因为它不足一个独立过衰变。因为它不足一个独立过程程,称作称作跃迁。跃迁。同质异能跃迁同质异能跃迁 由上述五种核衰变形成的激发态子由上述五种核衰变形成的激发态子核有时可维持相当长的

49、时间才退激。这核有时可维持相当长的时间才退激。这种子核可看作是一种单独的核素，本身种子核可看作是一种单独的核素，本身又可作为母核，通过又可作为母核，通过跃迁衰变成原子跃迁衰变成原子序数和质量数都和母核相同序数和质量数都和母核相同,只是能级不只是能级不同的子核，故这是一种同质异能素之间同的子核，故这是一种同质异能素之间的变化，这种的变化，这种跃迁乃特称为同质异能跃迁乃特称为同质异能跃迁跃迁(IT)自裂变自裂变 超铀元素超铀元素 锎会自发裂变发射中子而变成锎会自发裂变发射中子而变成较轻的两个核素。较轻的两个核素。（锎）被用作中子源，（锎）被用作中子源，用以轰击用以轰击 (铀铀)和和 （钚）而发生连锁反（钚）而发生连锁反应应,已成为核动力及某些核武器的原料之一。已成为核动力及某些核武器的原料之一。Cf25298U23592Pu23994闪烁计数器闪烁计数器液体闪烁计数器液体闪烁计数器放射性活度计放射性活度计脑血流测定仪脑血流测定仪r-CBF同位素扫描机同位素扫描机双探头单光子发射扫描成像双探头单光子发射扫描成像(SPECT)正电子发射型计算机断层正电子发射型计算机断层(PET)自动免疫测定仪自动免疫测定仪骨密度仪骨密度仪热释光剂量仪热释光剂量仪袖珍剂量仪袖珍剂量仪哇！没有污染