1、实验核医学与核药学Experimental nuclear medicine and Nuclear pharmacy 绪绪 论论一、定义与内容一、定义与内容 (一一)核医学定义：核医学定义：研究核技术在医学上的应用及其理论的科学称之。研究核技术在医学上的应用及其理论的科学称之。(二二)核医学的内容：核医学的内容：包括实验核医学包括实验核医学(基础核医学基础核医学)、临床核医学与核药学三部分、临床核医学与核药学三部分 (三三)实验核医学的定义：实验核医学的定义：研究核技术在生物医学领域的实验应用及其理论的科学研究核技术在生物医学领域的实验应用及其理论的科学(或在或在 实验医学中应用核技术的科学
2、就叫实验核医学实验医学中应用核技术的科学就叫实验核医学)。(四四)核药学的定义：核药学的定义：研究核素标记药物的制备、理化特性及其在人体内的生理、研究核素标记药物的制备、理化特性及其在人体内的生理、病理过程，为实验和临床核医学提供各种诊断和治疗的放射性药病理过程，为实验和临床核医学提供各种诊断和治疗的放射性药物或稳定核素标记化合物称之。物或稳定核素标记化合物称之。核医学的内容核医学的内容实验核医学（基础核医学）实验核医学（基础核医学）1.1.核电子学核电子学 2.2.标记化合物标记化合物 3.3.示踪技术示踪技术 4.4.电离辐射生物效应与放射卫生防护电离辐射生物效应与放射卫生防护 临床核医学
3、临床核医学 1.1.诊断诊断 2.2.治疗治疗 二、实验核医学的特点二、实验核医学的特点 (一一)兼容性好；兼容性好；(二二)方法学多；方法学多；(三三)应用面广；应用面广；(四四)探索度深；探索度深；(五五)综合性强。综合性强。三、发展与动向三、发展与动向 实验核医学与核药学是一门新兴学科，与其他学实验核医学与核药学是一门新兴学科，与其他学科一样，有其自身的发生和发展历史。科一样，有其自身的发生和发展历史。18961896年，贝可年，贝可勒尔发现天然放射性铀，勒尔发现天然放射性铀，18981898年，居里夫人发现天然年，居里夫人发现天然放射性镭放射性镭(RaRa226226)，此后在很短时间
4、内，核物理学家和此后在很短时间内，核物理学家和放射化学家很快陆续发现了大量的天然放射性核素，放射化学家很快陆续发现了大量的天然放射性核素，直到直到19341934年小居里夫妇首次证明用天然的年小居里夫妇首次证明用天然的粒子轰击粒子轰击轻元素轻元素(铝箔铝箔)产生人工放射性核素，产生人工放射性核素，19421942年核反应堆年核反应堆的诞生以及后来加速器的问世，解决了人工放射性核的诞生以及后来加速器的问世，解决了人工放射性核素的大量生产，还有核仪器的研制与应用，从而使人素的大量生产，还有核仪器的研制与应用，从而使人类逐渐认识和应用放射性核素及核技术，具体表现在类逐渐认识和应用放射性核素及核技术，
5、具体表现在以下几个方面：以下几个方面：(一一)示踪技术的发展：示踪技术的发展：著名核医学家著名核医学家WagnerWagner教授认为教授认为“核医学是将示踪原理应用于临床核医学是将示踪原理应用于临床医学及生物医学研究的一门分支学科医学及生物医学研究的一门分支学科”。由此看来，示踪技术在核医学。由此看来，示踪技术在核医学中所占的地位多么重要。实验核医学与核药学的先驱者中所占的地位多么重要。实验核医学与核药学的先驱者HevesyHevesy早在早在19231923年就开始了示踪实验。年就开始了示踪实验。3030年代初期到年代初期到4040年代中期是用稳定核素开展大量年代中期是用稳定核素开展大量示
6、踪研究的活跃时期。在这示踪研究的活跃时期。在这1515年时间内，大量研究工作者把医学理论研年时间内，大量研究工作者把医学理论研究从静态观察为主推向动态观察为主，使人们对生命现象的认识明显地究从静态观察为主推向动态观察为主，使人们对生命现象的认识明显地前进了一大步。在示踪研究中，一开始使用天然放射性核素，然后用稳前进了一大步。在示踪研究中，一开始使用天然放射性核素，然后用稳定性核素，最后用人工放射性核素。由于定性核素，最后用人工放射性核素。由于HevesyHevesy的划时代贡献，的划时代贡献，19431943年，年，他获得了诺贝尔奖。现在示踪技术越来越引起医学界的重视和广泛应用，他获得了诺贝尔
7、奖。现在示踪技术越来越引起医学界的重视和广泛应用，几乎渗透到所有医学基础学科及临床学科。目前示踪技术已发现到几乎渗透到所有医学基础学科及临床学科。目前示踪技术已发现到从体从体内到体外，从整体到局部，从组织到细胞，从细胞到分子，从定性到定内到体外，从整体到局部，从组织到细胞，从细胞到分子，从定性到定量再到定位，从静态到动态，从平面到断层量再到定位，从静态到动态，从平面到断层等，这些都反应了示踪技术等，这些都反应了示踪技术的重要性。可以这样说，在实验核医学中，凡是重要的研究成果都离不的重要性。可以这样说，在实验核医学中，凡是重要的研究成果都离不开示踪技术。开示踪技术。(二二)核医学实验仪器的发展：
8、核医学实验仪器的发展：如多功能的如多功能的能谱仪，匹配计算机的能谱仪，匹配计算机的放射免疫测量放射免疫测量仪，由仪，由5050管到管到200200管或更多管，自动测量、自动换样、自管或更多管，自动测量、自动换样、自动数据处理，打出标准曲线及结果。又如液体闪烁测量仪动数据处理，打出标准曲线及结果。又如液体闪烁测量仪能测能量较低的软能测能量较低的软射线射线(3 3H H、1414C)C)，匹配计算机，也是会匹配计算机，也是会自动的，使用方便、科学。还如核磁共振仪自动的，使用方便、科学。还如核磁共振仪(NMR)NMR)、活化活化分析仪、化学发光仪等都是核医学实验中使用的现代化仪分析仪、化学发光仪等都
9、是核医学实验中使用的现代化仪器，这些仪器在国外比较普及，国内一些大中型医院或实器，这些仪器在国外比较普及，国内一些大中型医院或实验室也已应用。验室也已应用。(三三)标记化合物及放射性药物的发展：标记化合物及放射性药物的发展：核医学实验，标记化合物及放射性药物或放射性试剂核医学实验，标记化合物及放射性药物或放射性试剂是重要的先决条件之一，它们的制备已经向深度和广度是重要的先决条件之一，它们的制备已经向深度和广度发展，深度就是质量，广度就是种类和数量。这主要是发展，深度就是质量，广度就是种类和数量。这主要是标记技术的提高。近年来由于这方面专家的努力，在一标记技术的提高。近年来由于这方面专家的努力，
10、在一些活性物质及细胞方面的标记获得了重大进展和成功，些活性物质及细胞方面的标记获得了重大进展和成功，如：如：WBCWBC、RBCRBC、BPCBPC及单克隆抗体等的标记。及单克隆抗体等的标记。(四四)人才培养及技术力量的组织：人才培养及技术力量的组织：鉴于核医学是一门多学科的综合性专业，它与物理、化学、数学、鉴于核医学是一门多学科的综合性专业，它与物理、化学、数学、生物学、生理、生化、病理、微生物、免疫、药理等基础学科的关系生物学、生理、生化、病理、微生物、免疫、药理等基础学科的关系比比任何医学专业任何医学专业都更密切。因而国外各类专家都把核医学作为大显伸都更密切。因而国外各类专家都把核医学作
11、为大显伸手的领域。所以国外一些高水平的实验室能够做出创造性的工作，主手的领域。所以国外一些高水平的实验室能够做出创造性的工作，主要是他们把医学、生物、数学、物理、化学等各方面知识综合于核医要是他们把医学、生物、数学、物理、化学等各方面知识综合于核医学，上述人员共同研究、共同攻关，设备昂贵的仪器由政府资助，各学，上述人员共同研究、共同攻关，设备昂贵的仪器由政府资助，各个研究项目，首先考虑是应用核医学技术。个研究项目，首先考虑是应用核医学技术。(五五)我国实验核医学情况我国实验核医学情况 四、学习要求四、学习要求 第一章第一章 核射线及其与物质的相互作用核射线及其与物质的相互作用（一）核外电子（一
12、）核外电子 （一）中性原子（一）中性原子 （二）核外电子的运（二）核外电子的运 转轨道转轨道 （三）（三）核外电子的能级核外电子的能级二、二、原子核原子核（一）核能态（一）核能态 1 1、定态：电子在轨道上运行既不放出不吸收、定态：电子在轨道上运行既不放出不吸收能量的状态；能量的状态；2 2、基态：能量最低的定态称之；、基态：能量最低的定态称之；3 3、激发态：能量最高的定态称之。、激发态：能量最高的定态称之。（二）几个概念二）几个概念1 1、核素核素 凡原子核内质子数凡原子核内质子数.中子数和能量状态均相同中子数和能量状态均相同 的一类原子，统称为核素。的一类原子，统称为核素。2 2、同位素
13、同位素 凡核内质子数相同凡核内质子数相同(原子序数相同原子序数相同),),而中子而中子 数数(N)N)不同的一类原子，彼此互称同位素不同的一类原子，彼此互称同位素,1 1H H、2 2 H H、3 3H H。3 3、同质异能素同质异能素 核内质子数和中子数均相同，但所处核内质子数和中子数均相同，但所处 能量状态不同的核素。如能量状态不同的核素。如9999TcTc与与9999m mTcTc 。4 4、稳定性核素与放射性核素、稳定性核素与放射性核素（1 1）稳定性核素）稳定性核素 （2 2）放射性核素）放射性核素 （3 3）放射性核素的原子核为什么不稳定？）放射性核素的原子核为什么不稳定？1 1、
14、核子总数过多（核子总数过多（8383），主要发生），主要发生衰变；衰变；2 2、中子质子比例不平衡，主要发生中子质子比例不平衡，主要发生衰变衰变；3 3、核子间的平均结合能小。核子间的平均结合能小。2 核衰变方式核衰变方式 一、一、衰变衰变(alpha decay)alpha decay)二、二、衰变衰变(beta decay)beta decay)三、三、跃迁跃迁(Transition)Transition)衰变衰变(alpha decay)核核衰变衰变时时放射放射出出粒子粒子的的衰变衰变。变化通式：变化通式：A AZ ZXXA-4A-4Z-2Z-2Y+Y+4 42 2He+Q He+Q 2
15、262268888Ra(Ra(镭镭)衰变式：衰变式：2262268888RaRa2222228686Rn+Rn+4 42 2He+4.86 He+4.86 MevMev 4He衰变衰变核核衰变衰变时时放射放射出出粒子粒子或或俘获轨道电子俘获轨道电子的的衰变衰变衰变衰变后核素的后核素的原子序数原子序数可可增加增加或或减少减少，但，但质质量数不变量数不变。分分衰变衰变（核核内中子过多）内中子过多）、衰变衰变 （核核内中子过少）内中子过少）和和电子俘获电子俘获三种三种类型类型。粒子粒子的的速度速度为为2020万万km/skm/s。衰变衰变(beta decay)beta decay)(一一)-衰变：
16、衰变：衰变衰变时时放射放射出出粒子粒子。核内。核内中子过多中子过多造成造成的的不平衡不平衡。中子转化中子转化为为质子质子的的过程过程。变化通式及变化通式及33331515P(P(磷磷)衰变式如下衰变式如下 A AZ ZXXA AZ+1Z+1Y+Y+-+Q +Q 是反中微子是反中微子 32 321515PP32321616S+S+0 0-1-1e+1.711 e+1.711 Mev Mev N p+e-粒子粒子特性特性粒子实质粒子实质是是负电负电子；子；衰变衰变后后质量数不变质量数不变，原子序数原子序数加。加。粒子粒子的的能量分布能量分布从从0 0最大具有连续最大具有连续能谱，能谱，穿透力比穿透
17、力比a a粒子粒子大；大；电离电离能量能量比比a a粒子粒子弱，能被铝和弱，能被铝和有有机机玻玻璃璃吸收吸收。衰变衰变(beta decay)beta decay)(二二)+衰变：衰变：变化通式及变化通式及13137 7N(N(氮氮)衰变式如下：衰变式如下：A AZ ZXXA AZ-1Z-1Y+Y+Q +Q 是中微子是中微子 13 137 7NN13136 6C+C+1.190+1.190 Mev Mev p p n+en+e+粒子粒子的特性的特性粒子实质粒子实质是是正电子正电子；衰变衰变后子核后子核质量数不变质量数不变，但，但质子质子数减；数减；也为也为连续连续能谱；能谱；天然天然核素不核素
18、不发生发生衰变衰变，只有人工只有人工核素才核素才发发生生。衰变衰变(beta decay)beta decay)电子俘获电子俘获(electron capture decay,EC)electron capture decay,EC)核核衰变衰变时时俘获一个轨道电子俘获一个轨道电子。它是核内。它是核内中子中子数数相对不足相对不足所致。所致。从内层从内层轨道轨道（K K）俘获一个电子俘获一个电子，使核内，使核内一个质子转化一个质子转化为为一个中子一个中子。变化通式变化通式 ：A AZ ZX+X+-eeA AZ-1Z-1Y+QY+Q 1251255353I(I(碘碘)衰变式：衰变式：125 125
19、5353I+I+-ee1251255252Te(Te(碲碲)+)+0.0355+0.0355 MevMev。跃迁跃迁(Transition)Transition)(一一)同质异能跃迁同质异能跃迁(isomeric transition)isomeric transition)：变化通式及变化通式及9999m m4343Tc(Tc(锝锝)衰变式如下：衰变式如下：Am AmZ ZX XA AZ ZY+Y+49494242MOMO99m99m4343TCTC99994343TC+TC+(二二)内转换内转换(internal conversion)internal conversion)：以上几种衰变
20、图及模式图如下图：以上几种衰变图及模式图如下图：射线特性射线射线为为光子光子流，不流，不带电带电，穿透力强，穿透力强，电离电离能力能力弱；弱；射线射线在真空中在真空中速度速度为为3030万万km/skm/s。3 3 核衰变规律核衰变规律 作为放射性原子核的个体，其衰变是独立的随机事件，作为放射性原子核的个体，其衰变是独立的随机事件，相互间没有制约，衰变先后没有规定的次序，也不是同相互间没有制约，衰变先后没有规定的次序，也不是同时发生衰变。表面看似乎杂乱无章，毫无规律可言。但时发生衰变。表面看似乎杂乱无章，毫无规律可言。但是，作为有很多个核组成的放射性物质而言，核衰变却是，作为有很多个核组成的放
21、射性物质而言，核衰变却表现为具有一定的规律性：表现为具有一定的规律性：对一定量的放射性物质测其对一定量的放射性物质测其计数率计数率n,n,发现发现 n n的数值随时间的延长而逐渐减少。的数值随时间的延长而逐渐减少。精确的实验证明，在时间间隔为精确的实验证明，在时间间隔为 t t到到 t t十十t t内，内，衰变的原子核数目衰变的原子核数目N N是和是和t t及在该时刻尚未衰变的及在该时刻尚未衰变的总核数总核数N N成正比，即成正比，即 NNNNt t，写成等式：写成等式：dNdNN=NN=N 式中：式中：是比例常数，称为衰变常数（是比例常数，称为衰变常数（Decay Decay constan
22、tconstant），），符号右侧的负号表示符号右侧的负号表示N N值随值随t t增加而减少，增加而减少，即即N N是负的（衰变掉的）。若时间间隔极微小，用是负的（衰变掉的）。若时间间隔极微小，用dtdt表示，上式可写成微分式：表示，上式可写成微分式：dNdNdtdt=N =N dNdNN=N N=N 经积分与代入演变得：经积分与代入演变得：N Nt t=N=N0 0e ett 这就是放射性衰变公式。它指出，这就是放射性衰变公式。它指出，N N值按时间的指值按时间的指数函数而衰减。数函数而衰减。二、半衰期二、半衰期 (一一)物理半衰期物理半衰期(T T1/21/2)：放射性核由于衰变放射性核由
23、于衰变,其原子核数目其原子核数目或活度减少到原来一半所需的时间或活度减少到原来一半所需的时间,用用T T1/21/2表示表示 （二）（二）生物半衰期生物半衰期(Tb)Tb)：由于生物机体的代谢由于生物机体的代谢 （三）（三）有效半衰期有效半衰期(Te)Te)：由于放射性核素自身衰变及生物机由于放射性核素自身衰变及生物机体代谢的共同作用体代谢的共同作用 三者的关系可用下式表示：三者的关系可用下式表示：Te=Te=（T T1/21/2TbTb）/（T T1/21/2+Tb+Tb）三、放射性活度及其单位三、放射性活度及其单位(一一)放射性活度（放射性活度（radiativityradiativity
24、）指样品在单位时间内的指样品在单位时间内的 衰变次数。衰变次数。A=A=dNdN/dtdt根据核衰变规律公式及放射性活度定义根据核衰变规律公式及放射性活度定义A A与与N N成正比关系成正比关系可写成下式：可写成下式：At t=Aoe-t=Aoe-0.693t/T1/2(二二)放射性活度单位：放射性活度单位：在 国 际 单 位 制在 国 际 单 位 制(S I)S I)中，专 名 是 贝 可 勒 尔中，专 名 是 贝 可 勒 尔(BequeralBequeral)，简称贝可，符号是简称贝可，符号是BqBq单位是秒单位是秒-1-1(s s-1-1)其其派生单位有派生单位有KBqKBq(千千BqB
25、q)MBqMBq(兆兆BqBq)、GBqGBq(吉咖吉咖BqBq)和和TBqTBq(大拉大拉BqBq)1TBq=10 1TBq=103 3GBq=10GBq=106 6MBq=10MBq=109 9KBqKBq 旧的专用单位是居里，符号旧的专用单位是居里，符号CiCi,1Ci=3.7,1Ci=3.710101010 dpsdps=2.22=2.2210101212 dpmdpm Ci Ci的常用派生单位是的常用派生单位是mCimCi,CiCi 新旧单位换算如下：新旧单位换算如下：1 1cici=3.7=3.710101010Bq=37GBqBq=37GBq 1mci=3.7 1mci=3.71
26、0107 7Bq =37MBqBq =37MBq 1 1cici=3.7=3.710104 4Bq =37KBqBq =37KBq 1Bq=2.7 1Bq=2.71010-11-11CiCi四、放射性比活度四、放射性比活度 定义：定义：单位质量的固体或单位体积的液体放单位质量的固体或单位体积的液体放射性物质的放射性活度射性物质的放射性活度 单位：单位：MBqMBq/mg/mg、GBqGBq/mg/mg、TBqTBq/g/g 或或 MBqMBq/mmolmmol、GBqGBq/mmolmmol、MBqMBq/ml;/ml;旧单位是旧单位是 mcimci/g/g、cici/g/g 或或 mcimc
27、i/ml/ml 五、连续衰变五、连续衰变 当衰变后的子体核素也为放射性核素时，子体核素当衰变后的子体核素也为放射性核素时，子体核素也会发生继续衰变，直至变成稳定性核素也会发生继续衰变，直至变成稳定性核素六、衰变公式的应用六、衰变公式的应用例题例题1 1，某实验室有某年，某实验室有某年9 9月月2727日出厂的日出厂的NaNa131131I I溶液，其放射溶液，其放射性浓度为性浓度为3182 3182 MBqMBq/ml/ml，当年当年1010月月1414日使用时，其放射性日使用时，其放射性浓度是多少浓度是多少?现要吸取现要吸取370 370 MBqMBq该溶液，需吸取多少该溶液，需吸取多少ml
28、?ml?解：解：已知已知AoAo=3182MBq =3182MBq 131131I I的的T T1/21/2=8.04D=8.04D，t=17Dt=17D 先算先算t/Tt/T1/21/2=17/8.042.11=17/8.042.11查通用放射性衰变表查通用放射性衰变表(P8)P8)得得e e-t-t=0.232=0.232代入衰变公式：代入衰变公式：A=A=A Ao oe e-t-t=3182=31820.232=738.15(0.232=738.15(MBqMBq/ml)/ml)370 370738.150.5(ml)738.150.5(ml)答：此时浓度是答：此时浓度是738.1573
29、8.15MBqMBq/ml/ml；需吸需吸0.50.5mlml。例题例题2 2 3 3H-H-正十六烷标准源，产品说明书介绍是正十六烷标准源，产品说明书介绍是19971997年年1111月，测得的比活度为月，测得的比活度为1.601.60MBqMBq/g/g，取用时间为取用时间为19991999年年1111月，问取用时的比活度是多少月，问取用时的比活度是多少?相当于每相当于每mlml多少多少dpmdpm(室温室温1818)?()?(3 3H-H-正十六烷溶点正十六烷溶点1818时，密度为时，密度为0.7750.775g/ml)g/ml)解：已知解：已知A Ao o=1.6MBq/ml t=2y
30、 =1.6MBq/ml t=2y 3 3H TH T1/21/2=12.33y=12.33y 方法一：方法一：t/Tt/T1/21/2=2=212.33=0.162212.33=0.1622查通用放射性核素衰变表查通用放射性核素衰变表 得得 e e-t-t=0.895=0.895代入衰变公式代入衰变公式 A=A=A Ao oe e-t-t=1.6=1.60.895=1.432(0.895=1.432(MBqMBq/g)/g)方法二：方法二：A=A=A Ao oe e-t-t=A Ao oe e-0.693t/T-0.693t/T1/21/2 =1.60=1.60X(0.693/12.33)X(
31、0.693/12.33)2 2=1.60e=1.60e-0.1124-0.1124 查查e ex x指数表或用指数表或用e ex x指数功能计数器求指数功能计数器求e e-0.1124-0.1124=0.8937=0.8937 代入上面衰变公式代入上面衰变公式A=1.60A=1.600.8937=1.43(0.8937=1.43(MBqMBq/g)/g)解：已知解：已知3 3H-H-正十六烷溶点正十六烷溶点1818时，密度为时，密度为0.7750.775g/mlg/ml 1g 1g相当于相当于1/0.775=1.29(1/0.775=1.29(ml)ml)1MBq=1 1MBq=110106
32、6dps=60dps=6010106 6dpmdpm每秒计数换成每分计数每秒计数换成每分计数 根据所得结果的比活度是根据所得结果的比活度是1.431.43MBqMBq/g/g 1.43MBq=(1.43 1.43MBq=(1.43606010106 6)/1.29=6.65)/1.29=6.6510107 7(dpmdpm/ml)/ml)答答:取用时的比活度是取用时的比活度是1.431.43MBqMBq/g/g；相当于每相当于每ml6.65ml6.6510107 7dpm.dpm.4 4 核射线与物质的相互作用核射线与物质的相互作用 一、带电粒子与物质的相互作用一、带电粒子与物质的相互作用 （
33、一）（一）电离与激发电离与激发(ionization and excitation)ionization and excitation)（二）（二）弹性散射弹性散射 （三）（三）韧致辐射韧致辐射 （四）（四）契仑可夫辐射契仑可夫辐射 （五）（五）湮没辐射湮没辐射 （六）（六）射程射程 (一一)电离与激发电离与激发(ionization and excitation)ionization and excitation)1.1.电离电离 ：指带电粒子使物质中的中性原子变成离子对过程。：指带电粒子使物质中的中性原子变成离子对过程。2.2.激发激发 ：如果核外电子所获动能不足以使之成为自由电子，只是从
34、：如果核外电子所获动能不足以使之成为自由电子，只是从 内层跃迁到外层，从低能级跃迁到高能层称之。内层跃迁到外层，从低能级跃迁到高能层称之。3.3.电离密度电离密度 ：单位路径上形成的离子对的数目。它表示的是射线电：单位路径上形成的离子对的数目。它表示的是射线电离作用强弱的量。离作用强弱的量。（二）弹性散射（二）弹性散射 带电粒子通过物质时因受原子核库仑电场作用而改变带电粒子通过物质时因受原子核库仑电场作用而改变本身运动方向，但带电粒子与原子核在相互作用前后总本身运动方向，但带电粒子与原子核在相互作用前后总动能保持不变，这一过程称为弹性散射或弹性碰撞。动能保持不变，这一过程称为弹性散射或弹性碰撞
35、。（三）韧致辐射（三）韧致辐射 带电粒子还可与原子核发生非弹性碰撞。高速运动的带电粒子经带电粒子还可与原子核发生非弹性碰撞。高速运动的带电粒子经过原子核附近时，受到原子核库仑场作用而急剧减速，其部分或全部动过原子核附近时，受到原子核库仑场作用而急剧减速，其部分或全部动能可转变为连续的电磁辐射，称为韧致辐射（能可转变为连续的电磁辐射，称为韧致辐射（BremsstrahlungBremsstrahlung）。）。韧致辐射的发生机率，与带电粒子质量的平方成反比，与带电粒韧致辐射的发生机率，与带电粒子质量的平方成反比，与带电粒子的能量成正比与所通过的物质的原子序数的平方呈正比。可见子的能量成正比与所通
36、过的物质的原子序数的平方呈正比。可见a a粒粒子的韧致辐射可忽略不计（与带电粒子质量的平方呈反比），高能子的韧致辐射可忽略不计（与带电粒子质量的平方呈反比），高能射射线的韧致辐射效应显著（与入射粒子的能量呈正比），并且对放射性核线的韧致辐射效应显著（与入射粒子的能量呈正比），并且对放射性核素按其来源可分为天然和人工两大类。但其中天然放射性核素种类仅数素按其来源可分为天然和人工两大类。但其中天然放射性核素种类仅数十种。十种。致辐射的防护宜采用原子序数低（与物质原子序数的平方呈正比）致辐射的防护宜采用原子序数低（与物质原子序数的平方呈正比）的屏蔽材料（如有机玻璃、铝）。的屏蔽材料（如有机玻璃、铝）
37、。（四）契仑可夫辐射（四）契仑可夫辐射 高能电子通过折射率较大（高能电子通过折射率较大（n n1 1）的透明介质时，的透明介质时，若其速度大于光在该介质中的相速度，在粒子经过之处，若其速度大于光在该介质中的相速度，在粒子经过之处，将沿一定方向发出接近紫外线波长范围的微弱可见光。将沿一定方向发出接近紫外线波长范围的微弱可见光。这种辐射称为契仑可夫辐射（这种辐射称为契仑可夫辐射（CerenkovCerenkov radiation radiation）。）。契仑可夫辐射具有连续光谱，辐射强度与带电粒子静止契仑可夫辐射具有连续光谱，辐射强度与带电粒子静止质量无关，而仅取决于粒子的电荷及速度。生物医学
38、中质量无关，而仅取决于粒子的电荷及速度。生物医学中常利用契仑可夫辐射测量中、高能常利用契仑可夫辐射测量中、高能-射线（如射线（如3232P P）。）。（五）湮没辐射（五）湮没辐射 +粒子通过物质时，其动能完全消失后，可与物质粒子通过物质时，其动能完全消失后，可与物质中的自由电子相结合而转化为一对发射方向相反、能量中的自由电子相结合而转化为一对发射方向相反、能量各为各为0.50.5llMeVllMeV的的光子。这种现象称为湮没辐射光子。这种现象称为湮没辐射（anhihilatioh ralllationanhihilatioh ralllation）。）。正电子断层扫描（正电子断层扫描（PETP
39、ET）就是通过测定正电子发射体湮没辐射所产生的就是通过测定正电子发射体湮没辐射所产生的 一对一对光子，从而将核医学显像技术发展到新的高度。光子，从而将核医学显像技术发展到新的高度。(六六)射程射程 射线从入射到完全消失所经过的直线距离射线从入射到完全消失所经过的直线距离 射程：射程：带电粒子与物质相互作用带电粒子与物质相互作用（激发、电离、轫致辐射激发、电离、轫致辐射）激发激发 电离电离 轫致辐射轫致辐射二、二、射线与物质的相互作用射线与物质的相互作用 (一一)光电效应光电效应(photoelectric effect)photoelectric effect)(二二)康普顿一吴有训效应康普顿
40、一吴有训效应(Compton-Wu effect)Compton-Wu effect)(三三)电子对生成效应电子对生成效应(pair production)pair production)光电效光电效应应(photoelectric effect)多多发生发生在在低能低能量：量：0.51.021.02MeVMeV（两个两个电子电子的的静静止质量止质量）；）；光子光子在在电场作用电场作用下被下被完全吸收完全吸收，产生一对正负电子产生一对正负电子；光子能量光子能量被正、被正、负电负电子子任意分配任意分配带走带走(超过超过1.021.02MeVErMeVEr转化转化为为正负电子动能正负电子动能)。三种效应及其发生几率如图三种效应及其发生几率如图 不同能量光子在不同吸收体中三种效应的相对几率关系
