1、第十七章 原子核和放射性 第十七章 原子核和放射性1 1、原子核的基本性质、原子核的基本性质2 2、原子核的衰变类型原子核的衰变类型3 3、原子核的衰变规律原子核的衰变规律4 4、射线与物质的相互作用射线与物质的相互作用5 5、辐射剂量与防护及测量原理辐射剂量与防护及测量原理6 6、放射性核素在医学上的应用放射性核素在医学上的应用第十七章 原子核和放射性 教学基本要求教学基本要求第十七章 原子核和放射性 掌握掌握原子核的衰变规律和应用。原子核的衰变规律和应用。理解理解射线与物质相互作用的几种形式。射线与物质相互作用的几种形式。理解理解射线剂量的定义及射线的防护方法。射线剂量的定义及射线的防护方
2、法。了解了解原子核的基本性质和原子核的衰变类原子核的基本性质和原子核的衰变类型。放射性核素在医学上的应用。型。放射性核素在医学上的应用。第十七章 原子核和放射性 第十七章 原子核和放射性引引 言言 卢瑟福卢瑟福提出了提出了原原子核式子核式结构模型结构模型贝克勒尔贝克勒尔居里夫妇居里夫妇原子核放射性原子核放射性第十七章 原子核和放射性 1.1.原子核的原子核的组成组成第十七章 原子核和放射性第一节第一节 原子核的基本性质原子核的基本性质质子质子 p +e Z中子中子 n 0 N核核子子A:A:质量数质量数 =核子总数核子总数 A A=Z+N =Z+N Z Z：质子数质子数 =核外电核外电子数子数
3、 =原子序数原子序数 一、原子核的组成、质量和大小一、原子核的组成、质量和大小N:N:中子数中子数第十七章 原子核和放射性 2 2.原子核的质量原子核的质量 第十七章 原子核和放射性原子质量单位ump=1.0072761.6710-27(kg)mn=1.0086651.6710-27(kg)m=Au原子核原子核的质量的质量 1227611()1.660540 10()12umCkg 3.3.核素核素：具有确定：具有确定质子数质子数、核子数核子数和和能量状态能量状态的的中中性原子。性原子。核素的符号核素的符号表示法表示法XAZXA或X X：元素符号，元素符号，Z Z：原子序数，：原子序数，A A
4、：核子数：核子数 第十七章 原子核和放射性 第十七章 原子核和放射性 1 1）同位素同位素：Z Z相同、相同、A A不同的核素。不同的核素。2 2）同中子异位素同中子异位素：N N相同、相同、Z Z不同的核素。不同的核素。3 3）同量异位素同量异位素：A A相同、相同、Z Z不同的核素。不同的核素。4 4）同核异能素：同核异能素：A A和和Z Z相同相同而处于而处于不同能量状态不同能量状态的核素。的核素。同位素丰度同位素丰度:同位素在自然界中含量的百分比。同位素在自然界中含量的百分比。A mX、AX表示表示.99mTc 99Tc m表示能量高。表示能量高。CCC126116106SP32163
5、115,Ar4018Ca4020第十七章 原子核和放射性 第十七章 原子核和放射性1 30RR A 1733333000u3u10()4444333MMMAkg mVRRR AR A 4.4.原子核的大小原子核的大小 R0=1.2 10-15m。A A：质量数质量数R R：原子核半径原子核半径原子核的平均密度原子核的平均密度 地球平均密度=6 103 3kg.m-3-3 第十七章 原子核和放射性 8二、原子核的自旋和磁矩二、原子核的自旋和磁矩 1.1.原子核的自旋原子核的自旋 *原子核的原子核的角动量角动量*质子和中子质子和中子的自旋角动量的自旋角动量和轨道运动角动量的矢量和和轨道运动角动量的
6、矢量和*自旋自旋大小和方向都量子化大小和方向都量子化 (1)IPI I 2h I：核自旋量子数，整数和半整数。*核自旋在某方向投影IIpm zmI:核自旋磁量子数mI：-I,-I+1,.,I-1,I基态基态原子核：原子核：偶偶核偶偶核I I为为0 0，奇偶奇偶核核I I为半整数为半整数，奇奇核，奇奇核I I为整数。为整数。第十七章 原子核和放射性 第十七章 原子核和放射性2.原子核的磁矩原子核的磁矩p2IIegPm Npp22I zIIeegPgmgmmm I z*核磁矩在某方向上的投影*带电带电体系自旋体系自旋,必有磁矩必有磁矩.271p5.050810()2NeJ Tm N：核磁子。用做核
7、磁矩的单位。*核磁矩与核自旋的关系核磁矩与核自旋的关系核磁矩大小和方向都量子化核磁矩大小和方向都量子化m mp p质子质量质子质量,e e为为电子电量电子电量,g g朗朗德因子德因子第十七章 原子核和放射性 第十七章 原子核和放射性三、原子核的结合能及质量亏损三、原子核的结合能及质量亏损3.结合能结合能 :自由核子结合成原子核时释放的能量。1、爱因斯坦质能关系pn0mZmA Z mM2mcE1 1）实验表明实验表明：任何一个原子核的质量总是任何一个原子核的质量总是小于小于构成构成它的所有核子独立存在时的总质量它的所有核子独立存在时的总质量.0pnMMM1 u质量相当于931.5MeV的能量。2
8、Emc2 2.质量亏损质量亏损2 2）质量亏损）质量亏损:组成原子核所有组成原子核所有核子的质量与原子核质量之差。核子的质量与原子核质量之差。第十七章 原子核和放射性 第十七章 原子核和放射性例：质子与中子结合成氘核时释放多少能量？例：质子与中子结合成氘核时释放多少能量？20.00239931.52.23EmcMev+P（质子质子）n（中子中子）2H（氘核氘核）m=mp+mn-md=1.007276u1.008665u2.013552u=0.00239 u*释放的能量越多，结合就越紧密，原子核就越稳定释放的能量越多，结合就越紧密，原子核就越稳定。第十七章 原子核和放射性 第十七章 原子核和放射
9、性3.原子核的原子核的平均平均结合能（比结合能）结合能（比结合能）E A 越大，核子间结合得越紧密；核稳定性的越高。中等核中等核比比重核重核和和轻轻核核都稳定。都稳定。获得核能的两种获得核能的两种途径途径：轻核聚变轻核聚变和和重核裂变重核裂变轻核聚变：氢弹轻核聚变：氢弹和和太阳能源太阳能源重核裂变：原子弹重核裂变：原子弹和和原子反应堆原子反应堆第十七章 原子核和放射性 第十七章 原子核和放射性4.核力核力 1 1）万有引力万有引力2 2）电磁力电磁力第十七章 原子核和放射性 第十七章 原子核和放射性3）核力核力短程力短程力;强相互作用力强相互作用力;具有具有饱和饱和性性;与与电荷无关电荷无关.
10、原子核内核子之间的作用力 第十七章 原子核和放射性 四、原子核的宇称四、原子核的宇称 1、宇称是表征微观粒子运动特性的一个物理量。用波函数在空间坐标反演下的变换性质来表示。当(r r)=+(-r r)时，称粒子的运动状态具有偶宇称（宇称为正）；当(r r)=(-r r)时，称粒子的运动状态具有奇宇称（宇称为负）。2、偶宇称和奇宇称第十七章 原子核和放射性 作业作业P296P2961 1，3 3 第十七章 原子核和放射性 第十七章 原子核和放射性第二节第二节 原子核的衰变类型原子核的衰变类型*核衰变核衰变:放射性（不稳定）核素能自发放出射线放射性（不稳定）核素能自发放出射线（粒子）变为另一种核素
11、的现象。（粒子）变为另一种核素的现象。质量和能量守恒定律，质量和能量守恒定律，动量守恒定律，动量守恒定律，电电荷荷守恒定律，守恒定律，核子数守恒定律核子数守恒定律.*衰变衰变能能Q Q:核衰变过程中核衰变过程中释放释放的的能量能量。第十七章 原子核和放射性 第十七章 原子核和放射性2、衰变式（位移法则）4422XYHeAAZZQ 226222488862HeanRRQ 一、一、衰变衰变X：母核母核,Y：子核子核衰变能衰变能3 3、衰变纲图、衰变纲图1 1定义：放射性核素放射出一个定义：放射性核素放射出一个 粒子（氦核粒子（氦核 ）的的衰变。衰变。He42镭原子核放射出来的镭原子核放射出来的粒粒
12、子具有三种不同的能量。子具有三种不同的能量。第十七章 原子核和放射性 第十七章 原子核和放射性-衰变式 核素自发地放射出射线（高速电子）或俘获轨道电子而变成另一个核素的现象。1eXY eAAZZQ 二、二、衰变衰变0.18110 MeV2.2105a9943Tc9942Mo(66h)0.14050.840MeV(1.3%)0.50910.14266.02h1.214MeV(81%)0.92050.43MeV(17%)1.-衰变：衰变：母核自发地放射出一个-粒子（普通电子e-）和一个反中微子。第十七章 原子核和放射性 第十七章 原子核和放射性2.+衰变：衰变：母核自发地放射出一个+粒子（正电子e
13、+）和一个中微子。1eXY eAAZZQ 0.5460.000EC(43%)1.022MeVFe5226Mn5225(锰锰)+(57%)0.3783 3、电子俘获（、电子俘获（ECEC）：母：母核俘获一个核外电子，核俘获一个核外电子，同时放出一个中微子。同时放出一个中微子。1eX eYAAZZQ 俄歇俄歇电子电子：电子跃迁：电子跃迁时不辐射标识射线，而将其能时不辐射标识射线，而将其能量传给同一能级的另一电子，使其成为自由电子，量传给同一能级的另一电子，使其成为自由电子，此自由电子即为俄歇电子。此自由电子即为俄歇电子。第十七章 原子核和放射性 第十七章 原子核和放射性3）射线能谱是连续的。1 1
14、）中微子和反中微子：质量数为零，电荷为零。中微子和反中微子：质量数为零，电荷为零。4.说明说明 2 2）衰变的共同特征：子核与母核的核子数相同。衰变的共同特征：子核与母核的核子数相同。4）衰变衰变的实质的实质：n10Qp0011Qn0010p111000nQ1011pe第十七章 原子核和放射性 第十七章 原子核和放射性三、三、衰变和内转换衰变和内转换 1 1、衰变衰变：原子核由高能（激发）态向低能态跃迁时原子核由高能（激发）态向低能态跃迁时释放释放 光子的现象光子的现象。2 2、内转换内转换：原子核从：原子核从激发态向较低能级跃激发态向较低能级跃迁时不放出迁时不放出 光子，把光子，把这部分能量
15、直接传递这部分能量直接传递给核外的给核外的内层电子内层电子,使使其其成为自由电子（成为自由电子（内内转换电子）转换电子）的现象。的现象。基态基态激发态激发态能级能级（MeV)0.18110.14260.1405 射线射线0.000099TcmTc994399Tc的 衰变。衰变。内壳层出现空位后产生内壳层出现空位后产生标识标识X X射线或俄歇电子。射线或俄歇电子。第十七章 原子核和放射性 第十七章 原子核和放射性 衰变总是伴随着衰变总是伴随着、衰变。衰变。光子光子不带电，静不带电，静止质量为零。止质量为零。3 3、说明说明 60Co(T=5.27a)-0.309MeV(100%)1.33MeV2
16、.50MeV012第十七章 原子核和放射性 第十七章 原子核和放射性 作业作业P296P29613 13 第十七章 原子核和放射性 第十七章 原子核和放射性dN=Ndt 0etNN 第三节第三节 原子核的衰变规律原子核的衰变规律1 1、核衰变、核衰变是一随机过程是一随机过程，服从统计，服从统计规律。规律。一、衰变规律一、衰变规律N N0 0是是t=0t=0时原子核个数时原子核个数。3 3、衰变常数衰变常数 *单位单位：S-1*大小由核素决定。大小由核素决定。*表示表示一一个原子核在单位时间内发生衰变的几率个原子核在单位时间内发生衰变的几率.2 2、衰变规律、衰变规律*越大，衰变越快。越大，衰变
17、越快。第十七章 原子核和放射性 第十七章 原子核和放射性二、半衰期二、半衰期1.半衰期半衰期（物理半衰期T）：原子核数目因衰变减少到原来的一半所需的时间。ln20.693T 012tTNN 单位单位：s s；minmin；h h；d d；a a半衰期与衰变常量成反比半衰期与衰变常量成反比.用半衰期表示的衰变规律用半衰期表示的衰变规律第十七章 原子核和放射性 第十七章 原子核和放射性2.平均寿命平均寿命0002000()d11NttdNN tttedtNN *平均寿命：放射性平均寿命：放射性核平均生存的时间核平均生存的时间*问题问题：计算这：计算这1010个人的平均寿命。个人的平均寿命。1 1人
18、活人活5050岁，岁，2 2个个人活了人活了9090岁，岁，4 4个人活了个人活了8080岁，岁，3 3个人活了个人活了7070岁。岁。一一定量放射性核素定量放射性核素中中所有核的寿命相加再除以总核数所有核的寿命相加再除以总核数.11.44ln2TT 第十七章 原子核和放射性 第十七章 原子核和放射性Te、T和和Tb的的关系关系 eb111TTT 3.生物半衰期生物半衰期Tb 由于各种排泄作用而使生物体内的放射性原子核数目减少一半所需的时间。4.有效半衰期有效半衰期Te 同时考虑物理半衰期和生物半衰期，使生物机体内放射性原子核数目减少一半所需的时间。有效有效衰变常量。衰变常量。be()00ee
19、ttNNN 0ebtNN ln20.693bbbT b为生物衰变常量。生物体内衰变规律生物体内衰变规律eb 第十七章 原子核和放射性 1定义定义：放射性物质在放射性物质在单位单位时间内衰变的原子核数时间内衰变的原子核数.*定义式定义式ddNAt t=0t=0时的放射性活度时的放射性活度.00NA贝可贝可 (BqBq )001()2ttTANA eA 常用单位常用单位:居里居里 (CiCi )。1 1BqBq=1=1次核衰变次核衰变/秒秒Bq107.3Ci110tteAeNNtNA00dd*规律规律第十七章 原子核和放射性 3 3、比活度比活度:单位质量放射源的放射性活度。单位质量放射源的放射性
20、活度。比活度比活度越大越大放射性物质的放射性物质的纯度越高纯度越高。4 4、物质质量为物质质量为M M时原子的个数时原子的个数N NAMNN236.02310/AN摩尔质量个摩尔阿伏加德罗常数第十七章 原子核和放射性 例、考古学上应用：木乃伊的存在年代如何计算例、考古学上应用：木乃伊的存在年代如何计算?测量某木乃伊骨骼所含测量某木乃伊骨骼所含14C的量是同质量有生命骨骼的量是同质量有生命骨骼含量的含量的1/4,求此木乃伊死亡的年代求此木乃伊死亡的年代?活着生物体骨骼内活着生物体骨骼内14C、12C的数量之比的数量之比(平衡比平衡比)与空与空气相同是确定的值气相同是确定的值(1.310-12),
21、生物体死亡后生物体死亡后,14C值将值将逐渐减少逐渐减少,14C的半衰期的半衰期T1=5730a由此可求出骨骼存放由此可求出骨骼存放年代年代.解解：衰变定律：衰变定律012tTNN 012tTMM 01142tTMM 211460tTa 第十七章 原子核和放射性 例：已知例：已知某放射性核素在某放射性核素在5min5min内减少了内减少了43.2%,43.2%,求它的求它的衰变常量、半衰期和平均寿命衰变常量、半衰期和平均寿命.解：根据衰变定律tNN e0 30000e%2.431 NN111ln0.568 s0.00188s300 0.693368sTs5321第十七章 原子核和放射性 例：例
22、：临床上常用临床上常用 59Fe 作血液异常检查。已知作血液异常检查。已知 59Fe 的的 半衰期为半衰期为46.3d,服用服用9天后测得体内的相对残留量为天后测得体内的相对残留量为79%，求，求59Fe的生物半衰期是多少？的生物半衰期是多少？解：解：01()79%2etTNNdTe27eb111TTTbe111112746.3TTTdTb65第十七章 原子核和放射性 例：例：求求 5g铀铀盐盐(U3O8)的放射性活度的放射性活度 (TU=4.47109 a)（P296，12）解：解：求求 U 在在 U3O8 中所占的中所占的百分比百分比求 5g 铀盐中所含 U 的质量 U 的放射性活度%8.
23、848423238求铀的原子核数 N 23224.246.023 101.073 10()238N 个4ln25.27 10 BqANNT U分子量分子量=238 U3O 8分子量分子量=2383+168=842m=584.8%=4.24(g)第十七章 原子核和放射性 第十七章 原子核和放射性例：例：32321515P P 经过经过7.157.15天后留存的核数与开始时的天后留存的核数与开始时的核数之比为核数之比为2/22/2，求：（，求：（1 1）32321515P P的半衰期；（的半衰期；（2 2）1.00ug1.00ug的的32321515P P的活度；（的活度；（3 3）1.00ug1
24、.00ug的的32321515P P在在28.628.6天中所放出的天中所放出的 _粒子数粒子数。N=N0 N=1.41 1016个解解：(1)N=N0(1/2)t/T (1/2)7.15/T=2/2=(1/2)1/2 T=14.3d.(2)N0=1.0010-6/32 6.02 1023=1.88 1016个 =0.693/T=0.693/14.3=0.0485d-1=5.61 10-7 s-1活度为：A=N0=5.61 10-7 1.88 1016 =1.05 1010Bq2 8.61 61 61 4.3011(3)1.8 81 0()0.4 71 022tTNN 第十七章 原子核和放射性
25、 第十七章 原子核和放射性四、放射性平衡四、放射性平衡 1 1、级级联联衰变：衰变：放射性核素衰变一次后，其子核仍具有放射性而继续衰变，直到稳定核素而终止。2 2、四个四个放射系（级联衰变链）放射系（级联衰变链）ABC母体核母体核.稳定核稳定核钍系钍系A=4nA=4n2322089082ThPb锕系锕系A=4n+3A=4n+32352079282UPb铀系铀系A=4n+2A=4n+22382069282UPb镎镎系系A=4n+1A=4n+12412099483PuBi第十七章 原子核和放射性 A=4n钍系A=4n+2铀系第十七章 原子核和放射性 锕系A=4n+3镎系A=4n+1第十七章 原子核
26、和放射性 第十七章 原子核和放射性3 3、放射性平衡放射性平衡 ABABC 设t=0时，NA=NA0，NB0=NC0=0AAA0etNN ABABA0BA()ttNNee 在tt+dt时间内母核衰变数AAAdNN dt A()BABBdNNNdt (1)(1)母核衰变规律母核衰变规律(2)(2)子核衰变规律子核衰变规律在tt+dt时间内子核B的净增加数第十七章 原子核和放射性 第十七章 原子核和放射性ABABA0BA()ttNNee TATBABABA()()AABA0ABABA11tttNNeeNe t ABABANN (3)(3)放射性平衡放射性平衡 级联衰变中，各代核的数量比与时间无关的
27、现象。*放射性平衡放射性平衡 子核每秒衰变的核数子核每秒衰变的核数等于等于它从母核得到补充的核数，它从母核得到补充的核数，子核数目保持不变子核数目保持不变。*核素发生器（母牛）：由长寿命核素制取短寿命核核素发生器（母牛）：由长寿命核素制取短寿命核素的分离装置素的分离装置.子核与母核衰变规律相同子核与母核衰变规律相同999999424343mMoTcTc 第十七章 原子核和放射性 作业作业P296P2964 4，6 6，8 8，11 11 第十七章 原子核和放射性 第十七章 原子核和放射性1.电离和电离和激发激发第四节第四节 射线与物质的相互作用射线与物质的相互作用一、带电粒子与物质的相互作用一
28、、带电粒子与物质的相互作用1）电离电离（1 1）直接电离直接电离：带电粒子使某个电子获得能量脱离原：带电粒子使某个电子获得能量脱离原子成为自由电子。子成为自由电子。（2 2）间接电离：间接电离：从原子中脱离的电子，再与其它原从原子中脱离的电子，再与其它原子作用引起的电离。子作用引起的电离。（3 3）比电离（电离比值）比电离（电离比值）*意义：意义：表示带电粒子表示带电粒子电离本领大小电离本领大小,对生物体而言对生物体而言,表示表示对生物体对生物体的损伤程度的损伤程度。*定义定义：每厘米长的径迹上：每厘米长的径迹上离子对数目离子对数目。第十七章 原子核和放射性 第十七章 原子核和放射性2）激发激
29、发*影响因素影响因素比电离QV Q 带电粒子电量带电粒子电量v 带电粒子速度带电粒子速度 物质密度物质密度带电粒子使电子由带电粒子使电子由低能级跃迁到高能级低能级跃迁到高能级的现象。的现象。电量电量2ee速度速度慢慢快快电离比值电离比值4104501Mev带带电粒子电粒子 粒子比粒子比 粒子的电离比值大粒子的电离比值大激发的结果：产生激发的结果：产生光子光子。第十七章 原子核和放射性 第十七章 原子核和放射性2 2、散射散射与韧致与韧致辐射辐射1 1）散射：散射：带电粒子在物质中受原子核静电力的作用带电粒子在物质中受原子核静电力的作用而改变方向。而改变方向。*弹性散射弹性散射：带电粒子能量不变
30、。：带电粒子能量不变。*非弹性散射非弹性散射：带电粒子能量有损失。：带电粒子能量有损失。2 2）韧韧致致辐射辐射：带电粒子：带电粒子通过物质时，受到原子核的通过物质时，受到原子核的作用，速度急剧减少，作用，速度急剧减少，带电粒子的一部分能量以光子带电粒子的一部分能量以光子的形式发射的形式发射出来。出来。第十七章 原子核和放射性 第十七章 原子核和放射性3.射程和吸收射程和吸收 2 2）路程：带电粒子路程：带电粒子吸收前吸收前在在物质中沿物质中沿运动轨迹运动轨迹所经过所经过的的距离。距离。3 3）射程：射程：路程路程沿入射方向的沿入射方向的投影。投影。1 1）吸收：吸收：带电粒子能量带电粒子能量
31、完全丧失时，粒子射线将完全丧失时，粒子射线将消失消失。*射程总是射程总是小于小于路程。路程。*粒子比粒子比 粒子的穿透本领小。粒子的穿透本领小。*射程长，穿透本领大。射程长，穿透本领大。第十七章 原子核和放射性 第十七章 原子核和放射性4.正电子与物质的正电子与物质的相互作用（电子对湮灭）：相互作用（电子对湮灭）：正电子与自由电子结合而转化为两个能量相等（都是0.511 MeV)、飞行方向相反的光子。第十七章 原子核和放射性 二二 光子与光子与物质的相互作用（自学为主）物质的相互作用（自学为主）1.1.光电效应光电效应X X（）光子光子将将全部能全部能量量 交 给 壳 层交 给 壳 层 电 子
32、电 子,产生产生光电子光电子飞出。飞出。光电子光电子标识标识X X射线射线俄歇电子俄歇电子第十七章 原子核和放射性 2.2.康普顿效应（散射）康普顿效应（散射）X X（）光子光子与外层电子发生非弹性碰撞，使其脱离原子成为反冲电子，光子能量减小，以散射光子的形式改变前进方向。第十七章 原子核和放射性 3.3.电子对效应电子对效应X X（）光子光子能量能量大于大于电子电子静止能量的两倍静止能量的两倍时时(1.02Mev),(1.02Mev),光子光子在原子核附近转化为一对在原子核附近转化为一对正、负电子正、负电子飞出飞出.第十七章 原子核和放射性 4 4说明：三说明：三种种作用与光子能量和原子序数
33、的关系作用与光子能量和原子序数的关系低能低能：原子序数：原子序数Z Z大，大，光电效应为主；光电效应为主；中能：康普顿散射为主；中能：康普顿散射为主；高能：高能：电子对效应为主电子对效应为主。第十七章 原子核和放射性 放射线的性质及其比较名称名称构成构成电量电量（e e）质量质量(u)(u)射出速射出速度度电离能电离能力力贯穿本贯穿本领领氦核+240.1c最强最弱电子-11/18400.9c较强较强光子00c最弱最强第十七章 原子核和放射性 第十七章 原子核和放射性三、中子与物质的相互作用三、中子与物质的相互作用2 2.弹性散射弹性散射 ：能量低的中子与核的相互作用。3 3.非弹性碰撞（核反应
34、）：非弹性碰撞（核反应）：能量高的中子与核的相能量高的中子与核的相互作用。互作用。*非弹性散射非弹性散射 (n,n n,n)中子中子发射，能量减小，核处发射，能量减小，核处于于激发态激发态 。HnH211011 1 1、许多核衰变中会产生中子。如铀核裂变。、许多核衰变中会产生中子。如铀核裂变。23599U+10n=9038Sr+13654Xe+10 10n*中子中子俘获俘获(n,)中子留在核内，结合能以光子形中子留在核内，结合能以光子形式式发射。发射。第十七章 原子核和放射性 第十七章 原子核和放射性HCnN1114610147 *电荷交换反应电荷交换反应 4 4、中子的、中子的防护防护常用常
35、用含氢较多的水、石蜡使中子减速且吸收含氢较多的水、石蜡使中子减速且吸收中子中子。(n,p)中子留在核内，发射出一个质子。中子留在核内，发射出一个质子。（n n，）中子留在核内，发射出一）中子留在核内，发射出一个个 粒粒子。子。第十七章 原子核和放射性 第十七章 原子核和放射性电离辐射：电离辐射：、粒子，粒子，光子和中子通过物质时，能光子和中子通过物质时，能直接和间接产生电离作用。直接和间接产生电离作用。第五节第五节 辐射剂量与防护及测量原理辐射剂量与防护及测量原理辐射效应辐射效应：各种电离辐射通过物质时都将使物质：各种电离辐射通过物质时都将使物质发生变化。发生变化。生物效应：生物效应：人体组织
36、吸收电离辐射能量后，会产生物人体组织吸收电离辐射能量后，会产生物理、化学和生物学的变化，导致生物组织的损伤。理、化学和生物学的变化，导致生物组织的损伤。剂量剂量：表示人体接受电离辐射多少的物理量。：表示人体接受电离辐射多少的物理量。第十七章 原子核和放射性 第十七章 原子核和放射性1.1.照射量照射量E E（X或射线）E=dQ/dm一、辐射剂量及其单位一、辐射剂量及其单位1 1）定义定义:X:X或或射线在射线在单位质量单位质量的干燥空气中形成的干燥空气中形成的同种的同种符号离子的总电荷量符号离子的总电荷量.(C/kg)C/kg1058.2R14 2 2）说明说明*直接量度直接量度X X或或光子
37、光子对空气的电离能力对空气的电离能力*仅仅适应适应于于X X或或光子光子能量在几个能量在几个KeVKeV 几个几个MeVMeV范围范围内。内。3 3）照射率照射率：单位时间内的照射量：单位时间内的照射量(C/kg.s)或(R/s)常用单位（R）伦琴第十七章 原子核和放射性 第十七章 原子核和放射性2.吸收剂量吸收剂量D1)1)定义：单位质量的物质所吸收到的辐射能量。定义：单位质量的物质所吸收到的辐射能量。D=dE/dmJ/kg，戈瑞（Gy）1Gy=1Jkg-1 1 Gy=100 rad2 2）吸收剂量与吸收剂量与辐射类型辐射类型、物质种类物质种类和和照射位置照射位置有关有关3 3）吸收剂量率：
38、单位时间内的吸收剂量。吸收剂量率：单位时间内的吸收剂量。单位：Gy/s3.当量当量剂量剂量HT1 1）意义：意义：反映电离辐射对反映电离辐射对人体损伤程度人体损伤程度的的物理量物理量.常用单位：拉德（rad）2 2）引入原因：由于辐射类型等的不同，即使吸收剂引入原因：由于辐射类型等的不同，即使吸收剂量相同量相同,引起的生物效应也可能相差很大引起的生物效应也可能相差很大.第十七章 原子核和放射性 射线种类和能量范射线种类和能量范围围R R (近似值近似值)射线种类和能量范射线种类和能量范围围R R (近似值近似值)X X、射线射线1 1中子（能量中子（能量102MeV2MeV）5 5中子（中子（
39、2M2MeVeV20M20MeVeV）1010射线射线2020中子（中子（20M20MeVeV）5 53 3）辐射权重因子）辐射权重因子R R：根据射线生物效应的强烈程度：根据射线生物效应的强烈程度引入。引入。第十七章 原子核和放射性 第十七章 原子核和放射性4）当量剂量当量剂量HT某一组织或器官某一组织或器官T T所接受的平均吸收剂量所接受的平均吸收剂量D DT,RT,R与辐射与辐射权重因子权重因子w wR R 的乘积的乘积HT=wR DT,R 单位：希沃特（Sv)，1Sv=1Jkg-1。常用单位：雷姆（rem)1Sv=100rem4 4、注意：注意：当量当量剂量剂量与与吸收剂量吸收剂量的异
40、同。的异同。第十七章 原子核和放射性 第十七章 原子核和放射性二、二、辐射防护辐射防护1.1.最大容许最大容许剂量（剂量（MPDMPD）我国现行规定的MPD为每年不超过50 mSv。国际上规定经过长期积累或一次性照射后，对机体国际上规定经过长期积累或一次性照射后，对机体既既无损害又不发生遗传危害无损害又不发生遗传危害的最大照射剂量。的最大照射剂量。人们在日常生活中一直受到各种各样的照射。人们在日常生活中一直受到各种各样的照射。第十七章 原子核和放射性 第十七章 原子核和放射性2.外照射防护外照射防护放射源放射源在体外在体外对人体进行的照射称为外照射。人体接对人体进行的照射称为外照射。人体接受外
41、照射的剂量与离放射源的受外照射的剂量与离放射源的距离距离及照射及照射时间时间有关。有关。对对 射线的防护：工作时只要带手套就能有效的进射线的防护：工作时只要带手套就能有效的进行外防护（射程短）。行外防护（射程短）。对对 射线的防护：使用原子序数中等的物质，如用射线的防护：使用原子序数中等的物质，如用各种塑料和有机玻璃等。各种塑料和有机玻璃等。对对X X、射线的防护：用原子序数较大的物质，如铅。射线的防护：用原子序数较大的物质，如铅。3.3.内照射防护内照射防护内照射：放射性核素注入体内进行的照射。内照射：放射性核素注入体内进行的照射。任何射线的内照射皆应该避免，特别是任何射线的内照射皆应该避免
42、，特别是射线（电射线（电离比值大）。离比值大）。第十七章 原子核和放射性 日常生活中接触到的辐射剂量 国家规定安全剂量 5 mSv/年 吃食物 0.2 mSv/年 砖制房屋 0.4 mSv/年 乘飞机 0.01 mSv/小时 吸烟20支/天 1 mSv/年 泥土、空气 0.5 mSv/年 门诊透视 0.3 mSv/次 胸部透视 0.1 mSv/次 消化道造影 13.7 mSv/次第十七章 原子核和放射性 第十七章 原子核和放射性三、射线的测量三、射线的测量原理（自学）原理（自学）原理：根据射线能使物质的原子、分子电离和激发的原理，将射线的能量转变为电流或电压信号，供电子仪器采集。射线探测器：气
43、体电离探测器、闪烁探测器、半导体探测器等。第十七章 原子核和放射性 作业作业P296P29610 10 第十七章 原子核和放射性 第十七章 原子核和放射性一、一、示踪的原理示踪的原理第六节第六节 放射性核素在医学上的应用（自学）放射性核素在医学上的应用（自学）把把放射性核素放射性核素注入体内注入体内,就就能在能在体外体外追踪该元素在体追踪该元素在体内的各种内的各种变化过程中的变动变化过程中的变动情况。情况。二、放射诊断二、放射诊断放射性核素成像（核素成像）：利用放射性核素示踪方法显示人体内部结构、功能的医学影像技术。照射机、发射型计算机断层成像（照射机、发射型计算机断层成像（ETCETC），），包包括括单光子发射型计算机断层成像（单光子发射型计算机断层成像（SPECTSPECT）、）、正电子发射型计算机断层成像（正电子发射型计算机断层成像（PETPET）。三、肿瘤放射治疗三、肿瘤放射治疗钴60治疗机、医用直线加速器、-刀等。
