1、,作者 : 张祥松,单位 : 中山大学附属第一医院,第一章,核医学物理基础,第一节 同位素、核素、同质异能素,第二节 核衰变,第三节 射线与物质的相互作用,重点难点,核物理的基本概念,带电放射性粒子和光子与物质相互作用方式,放射性核衰变主要方式,同位素、核素、同质异能素,第一节,核医学（第9版）,一、原子与原子结构,原子核,中子,质子,电子,原子结构示意图,（一）原子结构,核医学（第9版）,一、原子与原子结构,（二）原子结构的表示方法,1. 原子核结构表示为：,（1）X为元素符号，A为质量数，Z为质子数，N为中子数。 （2）可以省略为： 。,核素：质子数、中子数、能级状态均相同。 同位素：质子
2、数相同，中子数不同。 同质异能素：质子数、中子数相同，能级状态不同。 激发态：原子核能量较高的状态，表示为： 。,核医学（第9版）,二、同位素、核素、同质异能素,稳定核素：原子核稳定，不产生射线。 放射性核素：原子核不稳定，自发产生射线。,核医学（第9版）,三、稳定核素和放射性核素,核衰变,第二节,1. 衰变反应式：,（一）衰变,2. 射线，即粒子流（氦原子核） 3. 射线特点：,（1）质量大。 （2）射程很短。 （3）穿透能力很弱。 （4）电离能力很强。,核医学（第9版）,一、核衰变方式,1. -衰变反应式：,（二）-衰变,2. -射线，即-粒子流（高速电子流）。 3. -射线特点：,（1）
3、质量小。 （2）射程较短。 （3）穿透能力较弱。 （4）电离能力较强。,核医学（第9版）,一、核衰变方式,1. +衰变反应式：,（三）+衰变,2. +粒子，即正电子 3. 湮灭辐射：,+粒子射程仅12mm，其在较短的时间内与邻近的自由电子碰撞，转变成两个能量同为511keV、方向相反的光子。,核医学（第9版）,一、核衰变方式,正电子湮灭辐射,1. 衰变反应式：,（四）衰变,2. 射线，即光子流 3. 射线特点：,（1）不带电荷。 （2）运动速度快。 （3）穿透能力强。 （4）电离能力很小。,核医学（第9版）,一、核衰变方式,衰变及内转换模式图,1. 衰变常数：单位时间内发生衰变的原子核数目占总
4、数的比率， 用表示。,（一）衰变常数,2. 衰变规律：随时间呈指数规律减少。 3. 表达式：,核医学（第9版）,二、核衰变规律,1. 半衰期：放射性核素数量因衰变减少一半所需要的时间，用T1/2表示。,（二）半衰期,2. 与衰变常数的关系：T1/2 0.693/ 3. 有效半衰期：,核医学（第9版）,二、核衰变规律,1. 定义：放射性核素在单位时间内的衰变数，表示放射性核素的放射性强度。,（三）放射性活度,2. 单位：,核医学（第9版）,二、核衰变规律,（1）贝克（Bq）：1秒钟内发生一次核衰变 （2）居里（Ci）：每秒3.71010次核衰变，1Ci=3.71010Bq GBq（109Bq）、
5、MBq（106Bq）、kBq（103Bq） mCi（103Ci）、Ci（106Ci）、nCi（109Ci）,射线与物质的相互作用,第三节,1. 电离 带电粒子（、粒子等）与物质的核外电子发生静电作用，使电子脱离轨道束缚形成自由电子；失去电子的原子成为离子。 2. 电离密度 带电粒子在单位路程上产生的电子-离子对的数目，表明带电粒子的电离能力。 3. 激发 核外电子获得的能量不足，只能由能量较低的轨道跃迁到能量较高的轨道。,（一）电离与激发,核医学（第9版）,一、带电粒子与物质的相互作用,（二）散射 带电粒子通过物质时运动方向发生改变，其中运动方向改变而能量不变者称为弹性散射。 （三）韧致辐射
6、（四）湮灭辐射 （五）吸收,核医学（第9版）,一、带电粒子与物质的相互作用,散射示意图,（一）光电效应,核医学（第9版）,二、光子与物质的相互作用,光子与介质原子的轨道电子碰撞，把能量全部交给轨道电子，使之脱离原子而发射出来，而整个光子被吸收消失；脱离原子轨道的电子称为光电子。,光子,光电效应示意图,（二）康普顿效应,核医学（第9版）,二、光子与物质的相互作用,能量较高的光子与原子的核外电子碰撞，将一部分能量传递给电子，使之脱离原子轨道束缚成为高速运行的电子，而光子本身能量降低，运行方向发生改变；释放出的电子称作康普顿电子。,康普顿效应示意图,（三）电子对生成,放射性核素是核医学的基本工具。 核素、同位素、同质异能素等描述放射性核素的不同种类。 核衰变、半衰期等描述放射性核素的物理变化方式、规律和生成核射线的种类。 放射性活度是放射性核素放射性强度的度量单位。 电离和激发、光电效应等射线与物质的相互作用方式是核射线探测、核医学显像和核素治疗最主要的物理基础。,
