《原子核與放射性》PPT課件

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1、第 三 節(jié)規(guī) 律第 五 節(jié)防 護(hù)第 二 節(jié)類 型 第 四 節(jié) 作 用第 一 節(jié)基 本第 六 節(jié)應(yīng) 用作 業(yè) 前頁后頁返回返 回 主 頁 蚌 埠 醫(yī) 學(xué) 院 魏 杰 制 作 音 樂 錄 像相 關(guān) 知 識 醫(yī) 學(xué) 物理 學(xué) 第 17章 原子 核 與 放射 性1 原 子 核 與 放 射 性物 理 教 研 組 第 三 節(jié)規(guī) 律第 五 節(jié)防 護(hù)第 二 節(jié)類 型 第 四 節(jié) 作 用第 一 節(jié)基 本第 六 節(jié)應(yīng) 用作 業(yè) 前頁后頁返回返 回 主 頁 蚌 埠 醫(yī) 學(xué) 院 魏 杰 制 作 音 樂 錄 像相 關(guān) 知 識 醫(yī) 學(xué) 物理 學(xué) 第 17章 原子 核 與 放射 性2 原 子 核 與 放 射 性一 、 問

2、題 ： 地 球 如 果 成 為 黑 洞 的 一 份 子 ， 其 體 積 將 有 多 大 ？ 原 子 核 的 密 度 為 2.3 1017kg/m3（ 黃 金 的 密 度 為19.3 103kg/m3） ,你 知 道 為 什 么 會 如 此 之 大 嗎 ？ 木 乃 伊 的 存 在 年 代 如 何 計(jì) 算 ? 射 線 、 射 線 、 射 線 分 別 指 的 是 什 么 ？ 對 人 體 有 什 么 傷 害 ？ 如 何 防 護(hù) ？ 第 三 節(jié)規(guī) 律第 五 節(jié)防 護(hù)第 二 節(jié)類 型 第 四 節(jié) 作 用第 一 節(jié)基 本第 六 節(jié)應(yīng) 用作 業(yè) 前頁后頁返回返 回 主 頁 蚌 埠 醫(yī) 學(xué) 院 魏 杰 制 作

3、音 樂 錄 像相 關(guān) 知 識 醫(yī) 學(xué) 物理 學(xué) 第 17章 原子 核 與 放射 性3 二 、 學(xué) 習(xí) 本 章 后 ， 我 們 應(yīng) 該 ：1、 掌 握 原 子 核 的 基 本 性 質(zhì) 和 原 子 核 的 衰 變 類型 ；2、 掌 握 原 子 核 的 衰 變 規(guī) 律 和 應(yīng) 用 ；3、 理 解 射 線 與 物 質(zhì) 相 互 作 用 的 幾 種 形 式 ；4、 理 解 射 線 劑 量 的 定 義 及 射 線 的 防 護(hù) 方 法 ;5、 了 解 放 射 性 核 素 在 醫(yī) 學(xué) 上 的 應(yīng) 用 。三 、 重 點(diǎn) ： 原 子 核 的 衰 變 類 型 及 衰 變 規(guī) 律四 、 學(xué) 時(shí) 數(shù) ： 5 6學(xué) 時(shí) 第

4、 三 節(jié)規(guī) 律第 五 節(jié)防 護(hù)第 二 節(jié)類 型 第 四 節(jié) 作 用第 一 節(jié)基 本第 六 節(jié)應(yīng) 用作 業(yè) 前頁后頁返回返 回 主 頁 蚌 埠 醫(yī) 學(xué) 院 魏 杰 制 作 音 樂 錄 像相 關(guān) 知 識 醫(yī) 學(xué) 物理 學(xué) 第 17章 原子 核 與 放射 性4 第 一 節(jié) 原 子 核 的 基 本 性 質(zhì)一 、 原 子 核 的 組 成 、 質(zhì) 量 和 大 小 原 子 核 由 核 子 （ 質(zhì) 子 、 中 子 ） 組 成1.質(zhì) 子 (proton): 質(zhì) 子 帶 正 電 ,其 質(zhì) 量 mp=1.007276 ， （ 1 =1.66 10-27 Kg,稱 為 統(tǒng) 一 原 子 質(zhì) 量 單 位 ） ；2.中 子

5、 (neutron): 中 子 不 帶 電 ， 其 質(zhì) 量 mn=1.008665 ；3.原 子 序 數(shù) Z：4.質(zhì) 量 數(shù) A: 原 子 核 中 質(zhì) 子 和 中 子 的 總 和 稱 為 質(zhì) 量 數(shù) ， 記 作 A 原 子 核 的 質(zhì) 量 幾 乎 都 是 的 整 數(shù) 倍 ， 即 m = A 第 三 節(jié)規(guī) 律第 五 節(jié)防 護(hù)第 二 節(jié)類 型 第 四 節(jié) 作 用第 一 節(jié)基 本第 六 節(jié)應(yīng) 用作 業(yè) 前頁后頁返回返 回 主 頁 蚌 埠 醫(yī) 學(xué) 院 魏 杰 制 作 音 樂 錄 像相 關(guān) 知 識 醫(yī) 學(xué) 物理 學(xué) 第 17章 原子 核 與 放射 性5 原 子 核 內(nèi) 的 A、 Z值 和 核 能 態(tài) 都

6、 相 同 的 一 類 原子 稱 為 同 一 種 核 素 (或 一 類 具 有 確 定 質(zhì) 子 數(shù) 和核 子 數(shù) 的 中 性 原 子 )， 其 表 示 符 號 為 AZX 或 AX 如 : 168O 、 1H、 2H、 3H。 6.同 位 素 （ isotope） : Z值 相 同 、 A值 不 同 的 核 素 ,彼 此 稱 為 同 位 素 . 同 位 素 豐 度 :同 位 素 在 自 然 界 中 的 百 分 比 。5.核 素 (nuclide): 第 三 節(jié)規(guī) 律第 五 節(jié)防 護(hù)第 二 節(jié)類 型 第 四 節(jié) 作 用第 一 節(jié)基 本第 六 節(jié)應(yīng) 用作 業(yè) 前頁后頁返回返 回 主 頁 蚌 埠 醫(yī)

7、學(xué) 院 魏 杰 制 作 音 樂 錄 像相 關(guān) 知 識 醫(yī) 學(xué) 物理 學(xué) 第 17章 原子 核 與 放射 性6 7.同 核 (質(zhì) )異 能 素 (isomer): 用 A mX、 AX表 示 ， 如 ： 99m43Tc 是 99Tc的 同 核異 能 素 .8.同 量 異 位 素 ： A 相 同 、 Z 不 相 同 的 原 子 ， 稱 為 同 量 異位 素 ， 如 ： 4018Ar和 4020Ca。9、 同 中 子 異 位 素中 子 數(shù) 相 同 核 素 ： CaS 40203616 、 第 三 節(jié)規(guī) 律第 五 節(jié)防 護(hù)第 二 節(jié)類 型 第 四 節(jié) 作 用第 一 節(jié)基 本第 六 節(jié)應(yīng) 用作 業(yè) 前頁

8、后頁返回返 回 主 頁 蚌 埠 醫(yī) 學(xué) 院 魏 杰 制 作 音 樂 錄 像相 關(guān) 知 識 醫(yī) 學(xué) 物理 學(xué) 第 17章 原子 核 與 放射 性7 原 子 核 的 體 積 正 比 于 原 子 核 的 質(zhì) 量數(shù) A， 原 子 核 的 形 狀 近 似 成 球 形 ， 其 核半 徑 R = R0 A1/3 R0是 常 數(shù) ， R0=1.2 10-15 m。核 半 徑 比 原 子 半 徑 小 106倍 。 綠 豆 大 小 的 核 （ 1mm） 其 原 子 半 徑 約 為1km。9.原 子 核 的 大 小 第 三 節(jié)規(guī) 律第 五 節(jié)防 護(hù)第 二 節(jié)類 型 第 四 節(jié) 作 用第 一 節(jié)基 本第 六 節(jié)應(yīng) 用

9、作 業(yè) 前頁后頁返回返 回 主 頁 蚌 埠 醫(yī) 學(xué) 院 魏 杰 制 作 音 樂 錄 像相 關(guān) 知 識 醫(yī) 學(xué) 物理 學(xué) 第 17章 原子 核 與 放射 性8 10、 核 密 度 是 均 勻 的 ， 約 為 ：3 34 Rm其 值 遠(yuǎn) 大 于 水 的 密 度 103kg/m3和 白 金 的 密 度21.5 103kg/m3. 原 子 核 是 物 質(zhì) 高 度 密 集 處 ， 為 什 么 ？ 31731527 kg/m102.3)10 (1.2101.6634 AA30 R34 30 R34 第 三 節(jié)規(guī) 律第 五 節(jié)防 護(hù)第 二 節(jié)類 型 第 四 節(jié) 作 用第 一 節(jié)基 本第 六 節(jié)應(yīng) 用作 業(yè)

10、前頁后頁返回返 回 主 頁 蚌 埠 醫(yī) 學(xué) 院 魏 杰 制 作 音 樂 錄 像相 關(guān) 知 識 醫(yī) 學(xué) 物理 學(xué) 第 17章 原子 核 與 放射 性9 11、 核 力 (nuclear force)：核 力 為 什 么 這 么 強(qiáng) ？ 核 密 度 又 為 什 么 如 此 之 大 ？湯 川 秀 樹 1935年 ， 發(fā) 表 了 核 力 的 介 子 場 論 ， 用 數(shù) 學(xué) 方 法 預(yù) 見 介 子 的 存 在 ， 解 釋 了 這些 問 題 ， 并 于 1949年 獲 諾 貝 爾 物 理 獎(jiǎng) 。 ( +介 子 帶 正 電 、 -帶 負(fù) 電 、 0介 子 不 帶 電 ，其 質(zhì) 量 為 電 子 質(zhì) 量 me的

11、 273.3倍 、 264.2倍 )自 然 界 只 有 四 種 基 本 相 互 作 用 力 ： 即 引 力 、 電 磁 力 、 弱 力 與 強(qiáng) 力 存 在 于 核 子 間 的 力 稱 為 核 力 ， 是 短 程 力 （ 僅 在10-15 m范 圍 內(nèi) 起 作 用 ） ， 是 一 種 強(qiáng) 相 互 作 用 力 ，具 有 飽 和 性 ， 與 核 子 的 帶 電 性 無 關(guān) ， 核 子 間 不能 無 限 靠 近 （ 10-1 m 即 為 斥 力 ） 。 第 三 節(jié)規(guī) 律第 五 節(jié)防 護(hù)第 二 節(jié)類 型 第 四 節(jié) 作 用第 一 節(jié)基 本第 六 節(jié)應(yīng) 用作 業(yè) 前頁后頁返回返 回 主 頁 蚌 埠 醫(yī) 學(xué)

12、 院 魏 杰 制 作 音 樂 錄 像相 關(guān) 知 識 醫(yī) 學(xué) 物理 學(xué) 第 17章 原子 核 與 放射 性10 原 子 核 和 原 子 一 樣 具 有 分 立 的 能 級 ， 稱 為 原子 核 能 級核 能 級 間 可 以 發(fā) 生 躍 遷 ，躍 遷 時(shí) 輻 射 電 磁 波 （ 即 射 線 ） 釋 放 能 量 。 射 線基 態(tài) 激 發(fā) 態(tài) 12.核 能 級 ： 第 三 節(jié)規(guī) 律第 五 節(jié)防 護(hù)第 二 節(jié)類 型 第 四 節(jié) 作 用第 一 節(jié)基 本第 六 節(jié)應(yīng) 用作 業(yè) 前頁后頁返回返 回 主 頁 蚌 埠 醫(yī) 學(xué) 院 魏 杰 制 作 音 樂 錄 像相 關(guān) 知 識 醫(yī) 學(xué) 物理 學(xué) 第 17章 原子 核

13、 與 放射 性11 二 、 原 子 核 的 自 旋 和 磁 矩原 子 核 具 有 角 動(dòng) 量 ， 角 動(dòng) 量又 稱 為 核 自 旋 。角 動(dòng) 量 包 括 :核 子 自 旋 運(yùn) 動(dòng) 角 動(dòng) 量 原 子 核 軌 道 運(yùn) 動(dòng) 角 動(dòng) 量原 子 核 是 一 個(gè) 帶 電 體 系 ,具 有 角 動(dòng) 量 ,也 具 有 核 磁 矩 . 第 三 節(jié)規(guī) 律第 五 節(jié)防 護(hù)第 二 節(jié)類 型 第 四 節(jié) 作 用第 一 節(jié)基 本第 六 節(jié)應(yīng) 用作 業(yè) 前頁后頁返回返 回 主 頁 蚌 埠 醫(yī) 學(xué) 院 魏 杰 制 作 音 樂 錄 像相 關(guān) 知 識 醫(yī) 學(xué) 物理 學(xué) 第 17章 原子 核 與 放射 性12 三 、 原 子 核

14、 結(jié) 合 能 和 質(zhì) 量 虧 損1.結(jié) 合 能 ： 核 子 結(jié) 合 成 原 子 核 的 過 程 中 ， 要 釋 放 能 量 ，此 能 量 稱 為 結(jié) 合 能 。 2.質(zhì) 量 虧 損 (mass defect) ： 任 何 原 子 核 的 質(zhì) 量 都 小 于 組 成 它 的 所 有 核 子 單 獨(dú) 存在 時(shí) 的 質(zhì) 量 之 和 ， 其 差 值 稱 為 質(zhì) 量 虧 損 ， 用 m 表示 。如 :氘 (21H)由 一 個(gè) 中 子 、 一 個(gè) 質(zhì) 子 組 成 ， 但 0 002389.0013552.2008665.1007276.1 Hmnmpmm釋 放 出 能 量 為 2.225MeV的 光 子

15、第 三 節(jié)規(guī) 律第 五 節(jié)防 護(hù)第 二 節(jié)類 型 第 四 節(jié) 作 用第 一 節(jié)基 本第 六 節(jié)應(yīng) 用作 業(yè) 前頁后頁返回返 回 主 頁 蚌 埠 醫(yī) 學(xué) 院 魏 杰 制 作 音 樂 錄 像相 關(guān) 知 識 醫(yī) 學(xué) 物理 學(xué) 第 17章 原子 核 與 放射 性13 虧 損 的 質(zhì) 量 將 轉(zhuǎn) 為 能 量 ， 質(zhì) 能 關(guān) 系 ： E = m C2 =931.5 M 式 中 m 用 統(tǒng) 一 原 子 質(zhì) 量 單 位 作 單 位 ， 能量 E 以 兆 電 子 伏 特 (MeV)作 單 位 。1 質(zhì) 量 的 物 質(zhì) 對 應(yīng) 931.5MeV能 量 比 結(jié) 合 能 ： 原 子 核 的 結(jié) 合 能 與 該 核 的

16、 核 子 數(shù) 之比 ， 用 表 示 , = E/A 第 三 節(jié)規(guī) 律第 五 節(jié)防 護(hù)第 二 節(jié)類 型 第 四 節(jié) 作 用第 一 節(jié)基 本第 六 節(jié)應(yīng) 用作 業(yè) 前頁后頁返回返 回 主 頁 蚌 埠 醫(yī) 學(xué) 院 魏 杰 制 作 音 樂 錄 像相 關(guān) 知 識 醫(yī) 學(xué) 物理 學(xué) 第 17章 原子 核 與 放射 性14 3、 原 子 核 的 穩(wěn) 定 性 ：現(xiàn) 在 已 知 的 核 素 約 有 2400多 種 （ 陳 澤 民 書 ） ， 僅 約300種 核 素 是 穩(wěn) 定 的 ， 其 余 皆 為 不 穩(wěn) 定 核 素 。原 子 核 不 穩(wěn) 定 的 因 素 有 ： 比 結(jié) 合 能 小 的 核 不 穩(wěn) 定 ， 易

17、 于 分 解 ， A209不 穩(wěn) 定 ； 其 他 不 明 原 因 .不 穩(wěn) 定 核 素 將 發(fā) 生 核 衰 變 第 三 節(jié)規(guī) 律第 五 節(jié)防 護(hù)第 二 節(jié)類 型 第 四 節(jié) 作 用第 一 節(jié)基 本第 六 節(jié)應(yīng) 用作 業(yè) 前頁后頁返回返 回 主 頁 蚌 埠 醫(yī) 學(xué) 院 魏 杰 制 作 音 樂 錄 像相 關(guān) 知 識 醫(yī) 學(xué) 物理 學(xué) 第 17章 原子 核 與 放射 性15 四 、 原 子 核 的 宇 稱宇 稱 ： 指 用 于 描 述 空 間 對 稱 性 的 量 子 數(shù) ，是 描 述 微 觀 粒 子 運(yùn) 動(dòng) 特 性 的 物 理 量 。通 常 用 波 函 數(shù) 在 空 間 坐 標(biāo) 反 演 （ 改 變 坐

18、 標(biāo) 值符 號 ） 下 的 變 換 性 質(zhì) 來 表 現(xiàn) 。當(dāng) (r)=+ (-r)時(shí) ， 稱 粒 子 的 運(yùn) 動(dòng) 狀 態(tài) 具有 偶 宇 稱 ；當(dāng) (r)=- (-r)時(shí) ， 稱 粒 子 的 運(yùn) 動(dòng) 狀 態(tài) 具有 奇 宇 稱 。 第 三 節(jié)規(guī) 律第 五 節(jié)防 護(hù)第 二 節(jié)類 型 第 四 節(jié) 作 用第 一 節(jié)基 本第 六 節(jié)應(yīng) 用作 業(yè) 前頁后頁返回返 回 主 頁 蚌 埠 醫(yī) 學(xué) 院 魏 杰 制 作 音 樂 錄 像相 關(guān) 知 識 醫(yī) 學(xué) 物理 學(xué) 第 17章 原子 核 與 放射 性16 第 二 節(jié) 核 衰 變 類 型核 衰 變 （ nuclear decay) 不 穩(wěn) 定 核 素 自 發(fā) 地 放

19、出 射 線 變 成 另 一 種 核 素的 現(xiàn) 象 稱 為 原 子 核 衰 變 ， 簡 稱 核 衰 變 。 衰 變 過 程 遵 守 四 個(gè) 守 恒 定 律 ： 質(zhì) 量 和 能 量 守 恒 定 律 動(dòng) 量 守 恒 定 律 電 荷 數(shù) 守 恒 定 律 核 子 數(shù) 守 恒 定 律衰 變 能 ： 如 果 衰 變 前 后 的 靜 止 質(zhì) 量 不 守 恒 ， 則 衰 變 前 后 的 質(zhì)量 差 值 將 轉(zhuǎn) 化 為 核 衰 變 時(shí) 吸 收 或 放 出 的 能 量 ， 此 能量 稱 為 衰 變 能 ， 記 作 Q。 第 三 節(jié)規(guī) 律第 五 節(jié)防 護(hù)第 二 節(jié)類 型 第 四 節(jié) 作 用第 一 節(jié)基 本第 六 節(jié)應(yīng)

20、用作 業(yè) 前頁后頁返回返 回 主 頁 蚌 埠 醫(yī) 學(xué) 院 魏 杰 制 作 音 樂 錄 像相 關(guān) 知 識 醫(yī) 學(xué) 物理 學(xué) 第 17章 原子 核 與 放射 性17 一 、 衰 變質(zhì) 量 數(shù) A超 過 209的 重 核 不 穩(wěn) 定 ， 會 自 發(fā) 發(fā) 射 粒 子 ， 衰 變 成 A值 較 小 的 原 子 核 ， 這 種 能 發(fā)出 射 線 的 核 衰 變 稱 為 衰 變 。 粒 子 即 氦 核 （ 42He) 衰 變 的 過 程 表 示 ： QYAzAz 4242X在 元 素 周 期 表 內(nèi) 子 核 Y的 位 置 比 母 核 X前 移 兩 位 ，此 即 衰 變 的 位 移 法 則 。如 ： Q He

21、RnRa22688 4222286 第 三 節(jié)規(guī) 律第 五 節(jié)防 護(hù)第 二 節(jié)類 型 第 四 節(jié) 作 用第 一 節(jié)基 本第 六 節(jié)應(yīng) 用作 業(yè) 前頁后頁返回返 回 主 頁 蚌 埠 醫(yī) 學(xué) 院 魏 杰 制 作 音 樂 錄 像相 關(guān) 知 識 醫(yī) 學(xué) 物理 學(xué) 第 17章 原子 核 與 放射 性18 衰 變 的 衰 變 綱 圖 表 示 22688Ra(1600y) 22286Rn 0 Mev3.82d0.32 10-9s 14.784Mev（ 94.6%）0.186Mev 24.598Mev(5.4%） 3 0.3Mev(0.0065%） 鐳 原 子 核 放 射 出 來 的 粒 子 具 有 三 種

22、不 同 的能 量 ；箭 頭 向 左 下 方指 ， 表 示 子 體核 較 母 體 核 在元 素 周 期 表 中前 移 第 三 節(jié)規(guī) 律第 五 節(jié)防 護(hù)第 二 節(jié)類 型 第 四 節(jié) 作 用第 一 節(jié)基 本第 六 節(jié)應(yīng) 用作 業(yè) 前頁后頁返回返 回 主 頁 蚌 埠 醫(yī) 學(xué) 院 魏 杰 制 作 音 樂 錄 像相 關(guān) 知 識 醫(yī) 學(xué) 物理 學(xué) 第 17章 原子 核 與 放射 性19 二 、 衰 變 原 子 核 自 發(fā) 的 變 成 另 一 種 核 ， 其 質(zhì) 量 數(shù) A不變 ， 原 子 序 數(shù) 在 元 素 周 期 表 中 向 前 或 向 后 移 一個(gè) 位 置 ， 此 過 程 ， 稱 為 衰 變 （ 不 同

23、 于 書 ） 。 衰 變 類 型 ： -衰 變 、 衰 變 、 電 子 俘 獲1、 -衰 變 原 子 核 內(nèi) 中 子 數(shù) 多 于 質(zhì) 子 數(shù) 時(shí) ， 原 子 核 自 發(fā) 發(fā) 射 -粒 子 （ 即 負(fù) 電 子 ） ， 此 衰 變 稱 為 -衰 變 。是 中 微 子 的 反 物 質(zhì)QYX AZAZ e011 -衰 變 的 過 程 表 示 ： 第 三 節(jié)規(guī) 律第 五 節(jié)防 護(hù)第 二 節(jié)類 型 第 四 節(jié) 作 用第 一 節(jié)基 本第 六 節(jié)應(yīng) 用作 業(yè) 前頁后頁返回返 回 主 頁 蚌 埠 醫(yī) 學(xué) 院 魏 杰 制 作 音 樂 錄 像相 關(guān) 知 識 醫(yī) 學(xué) 物理 學(xué) 第 17章 原子 核 與 放射 性20

24、中 微 子 和 反 中 微 子 都 是 非 常 輕 的 中 性 粒 子 ， 與 其 它 粒 子 的 相 互 作 用非 常 弱 ，歷 史 上 中 微 子 曾 有 “ 竊 賊 ” 之 稱 號 ， 因 其 與 粒 子 隨 機(jī) (任 意 )分 配能 量 (E +Ee=EMAX)， 使 粒 子 能 量 不 是 理 想 的 離 散 數(shù) 值 ， 而 是 從 0到EMAX的 連 續(xù) 能 譜 。中 微 子 有 三 種 類 型 ： e、 、 及 其 反 物 質(zhì) 。 40K的 能 譜 圖 粒 子 動(dòng) 能粒子粒子數(shù) EMAX峰 值中 微 子 和 反 中 微 子實(shí) 驗(yàn) 中 發(fā) 現(xiàn) -粒 子 的 能量 是 連 續(xù) 分布

25、的 ， 為 什么 ？ 第 三 節(jié)規(guī) 律第 五 節(jié)防 護(hù)第 二 節(jié)類 型 第 四 節(jié) 作 用第 一 節(jié)基 本第 六 節(jié)應(yīng) 用作 業(yè) 前頁后頁返回返 回 主 頁 蚌 埠 醫(yī) 學(xué) 院 魏 杰 制 作 音 樂 錄 像相 關(guān) 知 識 醫(yī) 學(xué) 物理 學(xué) 第 17章 原子 核 與 放射 性21 QYX AZAZ e011 -衰 變 使 子 核 增 加 了 一 個(gè) 質(zhì) 子 ， 子 核 較 母 核 在元 素 周 期 表 中 后 移 一 位 。如 吳 健 雄 等 人 做 的 鈷 60的 -衰 變 ：Q eTcMo 0199439942 -衰 變 的 過 程 表 示 ：MO (鉬 ) 的 衰 變 表 示 式 為 ：

26、 Q eeNCo i 0160286027 第 三 節(jié)規(guī) 律第 五 節(jié)防 護(hù)第 二 節(jié)類 型 第 四 節(jié) 作 用第 一 節(jié)基 本第 六 節(jié)應(yīng) 用作 業(yè) 前頁后頁返回返 回 主 頁 蚌 埠 醫(yī) 學(xué) 院 魏 杰 制 作 音 樂 錄 像相 關(guān) 知 識 醫(yī) 學(xué) 物理 學(xué) 第 17章 原子 核 與 放射 性22 衰 變 簡 圖 ：MO(鉬 )TC(锝 )通 常 在 衰 變 圖 上標(biāo) 出 的 是 粒子 能 量 的 最 大 值( 、 的 總 值 ) 0.18110 MeV2.2 10 5a 9943Tc 9942Mo(66h) 0.14050.840MeV(1.3%) 0.50910.14266.02h 1

27、.214MeV(81%) 0.9205 0.43MeV(17%) 第 三 節(jié)規(guī) 律第 五 節(jié)防 護(hù)第 二 節(jié)類 型 第 四 節(jié) 作 用第 一 節(jié)基 本第 六 節(jié)應(yīng) 用作 業(yè) 前頁后頁返回返 回 主 頁 蚌 埠 醫(yī) 學(xué) 院 魏 杰 制 作 音 樂 錄 像相 關(guān) 知 識 醫(yī) 學(xué) 物理 學(xué) 第 17章 原子 核 與 放射 性23 Q AZAZ YX 011子 核 較 母 體 核 在 元 素 周 期 表 中 前 移 一 位 。 2、 +衰 變在 質(zhì) 子 數(shù) 較 多 的 原 子 核 中 ， 若 其 基 態(tài) 能 量 較 大 ， 其 中 一 個(gè)質(zhì) 子 會 發(fā) 射 一 個(gè) 正 電 子 和 一 個(gè) 中 微 子

28、， 變 為 電 荷 數(shù) 減 少 1，核 子 數(shù) 不 變 的 子 核 。 原 子 核 自 發(fā) 發(fā) 射 +粒 子 (即 正 電 子 )的 衰 變 稱 為 +衰 變 。 +衰 變 的 過 程 表 示 為 ： 第 三 節(jié)規(guī) 律第 五 節(jié)防 護(hù)第 二 節(jié)類 型 第 四 節(jié) 作 用第 一 節(jié)基 本第 六 節(jié)應(yīng) 用作 業(yè) 前頁后頁返回返 回 主 頁 蚌 埠 醫(yī) 學(xué) 院 魏 杰 制 作 音 樂 錄 像相 關(guān) 知 識 醫(yī) 學(xué) 物理 學(xué) 第 17章 原子 核 與 放射 性24 正 電 子 + : 正 電 子 ， 是 負(fù) 電 子 的 反 物 質(zhì) ， 當(dāng) 其 能量 為 零 時(shí) ， 將 與 一 個(gè) 負(fù) 電 子 結(jié) 合

29、， 變 成 兩 個(gè) 能量 均 為 0.511Mev且 飛 行 方 向 相 反 的 X光 子 ， 此即 電 子 對 的 湮 滅 。通 過 測 量 X射 線 可 探 測 +的 存 在 。 第 三 節(jié)規(guī) 律第 五 節(jié)防 護(hù)第 二 節(jié)類 型 第 四 節(jié) 作 用第 一 節(jié)基 本第 六 節(jié)應(yīng) 用作 業(yè) 前頁后頁返回返 回 主 頁 蚌 埠 醫(yī) 學(xué) 院 魏 杰 制 作 音 樂 錄 像相 關(guān) 知 識 醫(yī) 學(xué) 物理 學(xué) 第 17章 原子 核 與 放射 性25 3、 電 子 俘 獲 （ electron capture ) 在 質(zhì) 子 數(shù) 較 多 的 原 子 核 中 ，質(zhì) 子 從 核 外 俘 獲 一 個(gè) 電 子 ，

30、 發(fā) 射 一 個(gè) 反 中 微子 ， 轉(zhuǎn) 為 中 子 ， 此 衰 變 過 程 稱 為 電 子 俘 獲 ， 簡 寫 為 EC EC的 過 程 可 表 示 為 ： 子 核 在 元 素 周 期 表 內(nèi) 較 母 核 前 移 一 位 。 QYX AZAZ 101 第 三 節(jié)規(guī) 律第 五 節(jié)防 護(hù)第 二 節(jié)類 型 第 四 節(jié) 作 用第 一 節(jié)基 本第 六 節(jié)應(yīng) 用作 業(yè) 前頁后頁返回返 回 主 頁 蚌 埠 醫(yī) 學(xué) 院 魏 杰 制 作 音 樂 錄 像相 關(guān) 知 識 醫(yī) 學(xué) 物理 學(xué) 第 17章 原子 核 與 放射 性26 被 俘 獲 的 電子 主 要 來 自 核外 的 K、 L層 ，電 子 被 俘 獲后 將

31、產(chǎn) 生 子 核的 標(biāo) 識 射 線 或俄 歇 電 子 ，俄 歇 電 子 是 指 電 子 躍 遷 時(shí) 不 輻 射 標(biāo) 識 射 線 ， 而將 其 能 量 傳 給 同 一 能 級 的 另 一 電 子 ， 使 其 成 為自 由 電 子 ， 此 自 由 電 子 即 為 俄 歇 電 子 。 第 三 節(jié)規(guī) 律第 五 節(jié)防 護(hù)第 二 節(jié)類 型 第 四 節(jié) 作 用第 一 節(jié)基 本第 六 節(jié)應(yīng) 用作 業(yè) 前頁后頁返回返 回 主 頁 蚌 埠 醫(yī) 學(xué) 院 魏 杰 制 作 音 樂 錄 像相 關(guān) 知 識 醫(yī) 學(xué) 物理 學(xué) 第 17章 原子 核 與 放射 性27 三 .衰 變 和 內(nèi) 轉(zhuǎn) 換 原 子 核 內(nèi) 發(fā) 射 射 線

32、的 衰 變 方 式 稱 為 衰 變 。 射 線 是 電 磁 波 ， 從 原 子 核 內(nèi) 發(fā) 出 后 ， 衰 變前 后 A、 Z值 不 改 變 。產(chǎn) 生 原 因 ：核 反 應(yīng) 或 核 衰 變 后 新 生 成 的 子 體 核 ， 多 數(shù) 處于 激 發(fā) 態(tài) ， 不 穩(wěn) 定 ，在 向 基 態(tài) 躍 遷 時(shí) 將 多 余 能 量 以 射 線 的 形 式釋 放 。 第 三 節(jié)規(guī) 律第 五 節(jié)防 護(hù)第 二 節(jié)類 型 第 四 節(jié) 作 用第 一 節(jié)基 本第 六 節(jié)應(yīng) 用作 業(yè) 前頁后頁返回返 回 主 頁 蚌 埠 醫(yī) 學(xué) 院 魏 杰 制 作 音 樂 錄 像相 關(guān) 知 識 醫(yī) 學(xué) 物理 學(xué) 第 17章 原子 核 與 放

33、射 性28 內(nèi) 轉(zhuǎn) 換 （ internal conversion) 第 三 節(jié)規(guī) 律第 五 節(jié)防 護(hù)第 二 節(jié)類 型 第 四 節(jié) 作 用第 一 節(jié)基 本第 六 節(jié)應(yīng) 用作 業(yè) 前頁后頁返回返 回 主 頁 蚌 埠 醫(yī) 學(xué) 院 魏 杰 制 作 音 樂 錄 像相 關(guān) 知 識 醫(yī) 學(xué) 物理 學(xué) 第 17章 原子 核 與 放射 性29 原 子 核 向 基 態(tài) 躍 遷 時(shí) ， 將 多 余 能 量 傳 遞 給 核外 某 內(nèi) 層 軌 道 電 子 ， 使 其 成 為 自 由 電 子 ， 此 過程 稱 為 內(nèi) 轉(zhuǎn) 換 。產(chǎn) 生 的 自 由 電 子 稱 為 內(nèi) 轉(zhuǎn) 換 電 子 。內(nèi) 殼 層 出 現(xiàn) 空 位 后 還

34、 將 再 產(chǎn) 生 標(biāo) 識 X射 線或 俄 歇 電 子 。內(nèi) 轉(zhuǎn) 換 第 三 節(jié)規(guī) 律第 五 節(jié)防 護(hù)第 二 節(jié)類 型 第 四 節(jié) 作 用第 一 節(jié)基 本第 六 節(jié)應(yīng) 用作 業(yè) 前頁后頁返回返 回 主 頁 蚌 埠 醫(yī) 學(xué) 院 魏 杰 制 作 音 樂 錄 像相 關(guān) 知 識 醫(yī) 學(xué) 物理 學(xué) 第 17章 原子 核 與 放射 性30 第 一 、 二 節(jié) 小 結(jié) 核 素同 位 素同 質(zhì) 異 能 素同 量 異 位 素原 子 核 的 組 成核 力原 子 核 的 密 度核 能 級結(jié) 合 能 和 質(zhì) 量 虧 損原 子 核的 基 本性 質(zhì)核 衰 變 四 個(gè) 守 恒 定 律衰 變 類 型 第 三 節(jié)規(guī) 律第 五 節(jié)

35、防 護(hù)第 二 節(jié)類 型 第 四 節(jié) 作 用第 一 節(jié)基 本第 六 節(jié)應(yīng) 用作 業(yè) 前頁后頁返回返 回 主 頁 蚌 埠 醫(yī) 學(xué) 院 魏 杰 制 作 音 樂 錄 像相 關(guān) 知 識 醫(yī) 學(xué) 物理 學(xué) 第 17章 原子 核 與 放射 性31 第 三 節(jié) 原 子 核 的 衰 變 規(guī) 律 此 即 放 射 性 核 素 的 衰 變 規(guī) 律一 、 衰 變 規(guī) 律不 穩(wěn) 定 核 素 的 衰 變 率 （ 單 位 時(shí) 間 內(nèi) 衰 變 的 核 數(shù) ）與 現(xiàn) 有 的 原 子 核 個(gè) 數(shù) N成 正 比 ， 即 ： 稱 為 衰 變 常 數(shù) ， = 1 2 n對 上 式 積 分 ， 并 利 用 初 始 條 件 t =0,N =

36、N0, 則 有 ：teNN 0 NtN dd 第 三 節(jié)規(guī) 律第 五 節(jié)防 護(hù)第 二 節(jié)類 型 第 四 節(jié) 作 用第 一 節(jié)基 本第 六 節(jié)應(yīng) 用作 業(yè) 前頁后頁返回返 回 主 頁 蚌 埠 醫(yī) 學(xué) 院 魏 杰 制 作 音 樂 錄 像相 關(guān) 知 識 醫(yī) 學(xué) 物理 學(xué) 第 17章 原子 核 與 放射 性32 二 、 半 衰 期 （ half-life) 693.02ln T所 以 TtNN 21 0 放 射 性 核 素 減 少 一 半 所 需 的 時(shí) 間 ， 稱 為 半 衰 期 用 T 表 示 常 見 放 射 性 核 素 的 衰 變 類 型及 T 的 值 見 教 材 ： 表 17-1注 意 :14

37、C的 T =5730aannoy 第 三 節(jié)規(guī) 律第 五 節(jié)防 護(hù)第 二 節(jié)類 型 第 四 節(jié) 作 用第 一 節(jié)基 本第 六 節(jié)應(yīng) 用作 業(yè) 前頁后頁返回返 回 主 頁 蚌 埠 醫(yī) 學(xué) 院 魏 杰 制 作 音 樂 錄 像相 關(guān) 知 識 醫(yī) 學(xué) 物理 學(xué) 第 17章 原子 核 與 放射 性33 木 乃 伊 的 存 在 年 代 如 何 計(jì) 算 ? 活 著 生 物 體 骨 骼 內(nèi) 14C、 12C的 數(shù) 量 之 比 (平 衡 比 )與空 氣 相 同 是 確 定 的 值 (為 1.3 10-12),生 物 體 死 亡后 ,14C值 將 逐 漸 減 少 ,14C的 半 衰 期 T1=5730a由 此 可

38、 求 出骨 骼 存 放 年 代 .如 :測 量 某 木 乃 伊 骨 骼 所 含 14C的 量 是 同 質(zhì) 量有 生 命 骨 骼 含 量 的 1/4,求 此 木 乃 伊 死 亡 的 年 代 ?TtNN 21 0 TtTtMM 21210 41, 0MM aTtTt 114602,2 第 三 節(jié)規(guī) 律第 五 節(jié)防 護(hù)第 二 節(jié)類 型 第 四 節(jié) 作 用第 一 節(jié)基 本第 六 節(jié)應(yīng) 用作 業(yè) 前頁后頁返回返 回 主 頁 蚌 埠 醫(yī) 學(xué) 院 魏 杰 制 作 音 樂 錄 像相 關(guān) 知 識 醫(yī) 學(xué) 物理 學(xué) 第 17章 原子 核 與 放射 性34 1.生 物 半 衰 期 ： 非 放 射 性 藥 物 進(jìn) 入

39、 生 物 體 ， 體 內(nèi) 留 存 量 由 于 生物 代 謝 減 少 ， 減 少 一 半 所 需 的 時(shí) 間 稱 為 生 物 半衰 期 ， 用 Tb表 示 ， b稱 為 生 物 衰 變 常 數(shù) 。2.有 效 半 衰 期 放 射 性 藥 物 進(jìn) 入 生 物 體 后 ， 衰 減 總 速 率 為 ： e= b+ 稱 為 有 效 衰 變 常 數(shù) ， 若 Te表 示 有 效 半衰 變 期 ， 則 ： NNtN edd b 111 bTTTe 第 三 節(jié)規(guī) 律第 五 節(jié)防 護(hù)第 二 節(jié)類 型 第 四 節(jié) 作 用第 一 節(jié)基 本第 六 節(jié)應(yīng) 用作 業(yè) 前頁后頁返回返 回 主 頁 蚌 埠 醫(yī) 學(xué) 院 魏 杰 制

40、 作 音 樂 錄 像相 關(guān) 知 識 醫(yī) 學(xué) 物理 學(xué) 第 17章 原子 核 與 放射 性35 3、 平 均 壽 命10個(gè) 人 的 平 均 壽 命 （ 1人 活 30歲 ， 2個(gè) 人 活 了 40歲 ， 4個(gè) 人 活 了 50歲 ， 3個(gè) 人 活 了 70歲 ） 如 何 計(jì) 算 ？中 國 人 目 前 的 平 均 壽 命 約 為 72歲 ， 如 何 計(jì) 算 ？同 類 放 射 性 核 素 的 平 均 生 存 時(shí) 間 即 平 均 壽 命 。利 用 統(tǒng) 計(jì) 規(guī) 律 可 求 出 某 放 射 性 核 素 的 平 均 壽 命 ： 0000 d1d1 0 ttNNtNN N 0 0 1de ttNN t 第 三

41、 節(jié)規(guī) 律第 五 節(jié)防 護(hù)第 二 節(jié)類 型 第 四 節(jié) 作 用第 一 節(jié)基 本第 六 節(jié)應(yīng) 用作 業(yè) 前頁后頁返回返 回 主 頁 蚌 埠 醫(yī) 學(xué) 院 魏 杰 制 作 音 樂 錄 像相 關(guān) 知 識 醫(yī) 學(xué) 物理 學(xué) 第 17章 原子 核 與 放射 性36 三 、 放 射 性 活 度 （ activity)單 位 時(shí) 間 內(nèi) 衰 變 的 原 子 核 數(shù) 稱 為 放 射 性 活 度 。用 A表 示 ： dtdNA teNNdtdNA 0定 義 式teAA 0 關(guān) 系 式A0= N0表 示 t =0時(shí) 刻 的 放 射 性 活 度 。 第 三 節(jié)規(guī) 律第 五 節(jié)防 護(hù)第 二 節(jié)類 型 第 四 節(jié) 作 用

42、第 一 節(jié)基 本第 六 節(jié)應(yīng) 用作 業(yè) 前頁后頁返回返 回 主 頁 蚌 埠 醫(yī) 學(xué) 院 魏 杰 制 作 音 樂 錄 像相 關(guān) 知 識 醫(yī) 學(xué) 物理 學(xué) 第 17章 原子 核 與 放射 性37 放 射 性 活 度 的 單 位 ： 貝 可 （ Bq） 舊 單 位 ： 居 里 (Ci) 1Ci=3.7 1010 Bq物 質(zhì) 質(zhì) 量 為 M， 原 子 的 個(gè) 數(shù) N則 為 ： N A為 阿 伏 加 德 羅 常 數(shù) ， NA=6.02 1023 個(gè) /molANMN 第 三 節(jié)規(guī) 律第 五 節(jié)防 護(hù)第 二 節(jié)類 型 第 四 節(jié) 作 用第 一 節(jié)基 本第 六 節(jié)應(yīng) 用作 業(yè) 前頁后頁返回返 回 主 頁 蚌

43、 埠 醫(yī) 學(xué) 院 魏 杰 制 作 音 樂 錄 像相 關(guān) 知 識 醫(yī) 學(xué) 物理 學(xué) 第 17章 原子 核 與 放射 性38 例 17-1設(shè) 一 臺 60Co -刀 初 裝 時(shí) 鈷 源 活 度 為 6040Ci，使 用 5年 后 ， 鈷 源 活 度 還 剩 多 少 Bq?其 平 均 壽 命 為多 少 年 ？解 :查 得 60Co的 半 衰 期 T =5.27年 , 因 為A0=6040Ci=6040 3.7 1010=224 1012 Bq所 以 5年 后 鈷 源 活 度 為 : Bq 1227.55120 10116)21(10224)21( TtAA其 平 均 壽 命 為 : =1.44T =

44、1.44 5 = 7.6年 = 7.6 a 第 三 節(jié)規(guī) 律第 五 節(jié)防 護(hù)第 二 節(jié)類 型 第 四 節(jié) 作 用第 一 節(jié)基 本第 六 節(jié)應(yīng) 用作 業(yè) 前頁后頁返回返 回 主 頁 蚌 埠 醫(yī) 學(xué) 院 魏 杰 制 作 音 樂 錄 像相 關(guān) 知 識 醫(yī) 學(xué) 物理 學(xué) 第 17章 原子 核 與 放射 性39 四 、 放 射 平 衡許 多 放 射 性 核 素 衰 變 后 生 成 的 核 素 仍 會 再 衰 變 ，甚 至 可 延 續(xù) 好 幾 代 ， 形 成 一 個(gè) 放 射 性 家 族 ， 稱 為 放射 系 ,級 聯(lián) 衰 變 。若 母 體 的 半 衰 期 很 長 ， 子 體 半 衰 期 較 短 ， 當(dāng) 子

45、 體 核 每 秒 衰變 的 核 數(shù) 等 于 它 從 母 體 得 到 補(bǔ) 充 的 核 數(shù) 時(shí) ， 子 體 的 核 數(shù) 不 再 變化 ， 達(dá) 到 放 射 平 衡 。核 素 發(fā) 生 器 ， 俗 稱 “ 母 牛 ” ,如 ： 99MoTcTcMo m 994399439942 第 三 節(jié)規(guī) 律第 五 節(jié)防 護(hù)第 二 節(jié)類 型 第 四 節(jié) 作 用第 一 節(jié)基 本第 六 節(jié)應(yīng) 用作 業(yè) 前頁后頁返回返 回 主 頁 蚌 埠 醫(yī) 學(xué) 院 魏 杰 制 作 音 樂 錄 像相 關(guān) 知 識 醫(yī) 學(xué) 物理 學(xué) 第 17章 原子 核 與 放射 性40 第 四 節(jié) 射 線 與 物 質(zhì) 的 相 互 作 用射 線1、 粒 子

46、射 線 ： 帶 電 粒 子 射 線 ： 、 +、 - 不 帶 電 粒 子 射 線 ： 中 子 射 線2、 光 子 射 線 ： X射 線 、 射 線一 、 帶 電 粒 子 射 線 與 物 質(zhì) 的 相 互 作 用1、 電 離 和 激 發(fā) 2、 散 射 和 軔 致 輻 射 第 三 節(jié)規(guī) 律第 五 節(jié)防 護(hù)第 二 節(jié)類 型 第 四 節(jié) 作 用第 一 節(jié)基 本第 六 節(jié)應(yīng) 用作 業(yè) 前頁后頁返回返 回 主 頁 蚌 埠 醫(yī) 學(xué) 院 魏 杰 制 作 音 樂 錄 像相 關(guān) 知 識 醫(yī) 學(xué) 物理 學(xué) 第 17章 原子 核 與 放射 性41 1.電 離 和 激 發(fā)1.1、 直 接 電 離 ： 帶 電 粒 子 使

47、某 個(gè) 電 子 脫 離 原 子 成 為 自 由 電 子 過 程 稱 為 直 接 電 離 。1.2、 間 接 電 離 ： 從 原 子 中 脫 離 的 電 子 ， 因 為 具 有 動(dòng) 能 仍 將 與 其 它 原 子 作 用 ， 引 起新 的 電 離 ， 這 種 電 離 稱 為 間 接 電 離 或 次 級 電 離 。1.3、 比 電 離 （ specific ionization) ：每 厘 米 長 的 徑 跡 上 離 子 對 的 數(shù) 目 稱 為 比 電 離 （ 又稱 電 離 比 值 、 電 離 比 度 ） 。 第 三 節(jié)規(guī) 律第 五 節(jié)防 護(hù)第 二 節(jié)類 型 第 四 節(jié) 作 用第 一 節(jié)基 本第

48、六 節(jié)應(yīng) 用作 業(yè) 前頁后頁返回返 回 主 頁 蚌 埠 醫(yī) 學(xué) 院 魏 杰 制 作 音 樂 錄 像相 關(guān) 知 識 醫(yī) 學(xué) 物理 學(xué) 第 17章 原子 核 與 放射 性42 1.4、 影 響 電 離 比 值 大 小 的 量 有a.帶 電 粒 子 的 電 荷 量 Q 電 荷 量 大 ， 電 離 比 值 大 。b.帶 電 粒 子 的 速 度 v 速 度 小 ， 電 離 比 值 大 ，c.物 質(zhì) 的 密 度 物 質(zhì) 密 度 大 ， 電 子 密 度 大 ， 粒 子 射 線 與電 子 作 用 的 概 率 大 ， 電 離 比 值 大 。1.5、 激 發(fā) ：帶 電 粒 子 使 電 子 由 低 能 級 躍 遷

49、到 高 能 級 的現(xiàn) 象 稱 為 激 發(fā) 。 激 發(fā) 的 結(jié) 果 ： 產(chǎn) 生 光 子 。VQ 電 離 比 值 第 三 節(jié)規(guī) 律第 五 節(jié)防 護(hù)第 二 節(jié)類 型 第 四 節(jié) 作 用第 一 節(jié)基 本第 六 節(jié)應(yīng) 用作 業(yè) 前頁后頁返回返 回 主 頁 蚌 埠 醫(yī) 學(xué) 院 魏 杰 制 作 音 樂 錄 像相 關(guān) 知 識 醫(yī) 學(xué) 物理 學(xué) 第 17章 原子 核 與 放射 性43 2、 散 射 和 軔 致 輻 射散 射 ： 帶 電 粒 子 在 物 質(zhì) 中 受 原 子 核 靜 電 力的 作 用 而 改 變 方 向 ， 此 現(xiàn) 象 稱 為 散 射 。 粒 子 能 量 不 變 ， 稱 為 彈 性 散 射 若 粒

50、子 能 量 有 損 失 ， 稱 為 非 彈 性 散 射軔 致 輻 射 相 關(guān) 的 兩 個(gè) 概 念 ：（ 1） 射 程（ 2） 吸 收 第 三 節(jié)規(guī) 律第 五 節(jié)防 護(hù)第 二 節(jié)類 型 第 四 節(jié) 作 用第 一 節(jié)基 本第 六 節(jié)應(yīng) 用作 業(yè) 前頁后頁返回返 回 主 頁 蚌 埠 醫(yī) 學(xué) 院 魏 杰 制 作 音 樂 錄 像相 關(guān) 知 識 醫(yī) 學(xué) 物理 學(xué) 第 17章 原子 核 與 放射 性44 （ 1） 射 程粒 子 在 物 質(zhì) 中 停 止 運(yùn) 動(dòng) 以 前 所 通 過 的 最 大 直線 距 離 叫 射 程 。如 ： 粒 子 的 射 程 ： 在 空 氣 中 可 達(dá) 數(shù) 米 ， 在 生 物 體 內(nèi) 有

51、 數(shù) 十毫 米 。 粒 子 的 射 程 ： 在 空 氣 中 可 達(dá) 數(shù) 厘 米 ， 在 生 物 體 內(nèi) 為 0.30.13mm。（ 2） 吸 收射 線 能 量 完 全 喪 失 時(shí) ， 粒 子 射 線 將 消 失 ， 此即 射 線 被 吸 收 。 第 三 節(jié)規(guī) 律第 五 節(jié)防 護(hù)第 二 節(jié)類 型 第 四 節(jié) 作 用第 一 節(jié)基 本第 六 節(jié)應(yīng) 用作 業(yè) 前頁后頁返回返 回 主 頁 蚌 埠 醫(yī) 學(xué) 院 魏 杰 制 作 音 樂 錄 像相 關(guān) 知 識 醫(yī) 學(xué) 物理 學(xué) 第 17章 原子 核 與 放射 性45 二 、 光 子 射 線 與 物 質(zhì) 的 相 互 作 用光 子 與 物 質(zhì) 相 互 作 用 的

52、主 要 方 式 有 三 種 ： 光 電 效 應(yīng) 、 康 普 頓 散 射 、 電 子 對 生 成 。1.光 電 效 應(yīng)光 電 效 應(yīng) 的 結(jié) 果 產(chǎn) 生 了 ： 光 電 子 、 標(biāo) 識 X射 線 俄 歇 電 子 第 三 節(jié)規(guī) 律第 五 節(jié)防 護(hù)第 二 節(jié)類 型 第 四 節(jié) 作 用第 一 節(jié)基 本第 六 節(jié)應(yīng) 用作 業(yè) 前頁后頁返回返 回 主 頁 蚌 埠 醫(yī) 學(xué) 院 魏 杰 制 作 音 樂 錄 像相 關(guān) 知 識 醫(yī) 學(xué) 物理 學(xué) 第 17章 原子 核 與 放射 性46 2.康 普 頓 散 射 能 量 較 高 的 光 子 與 自 由 電 子 或 原 子 中 束 縛 不 太緊 的 電 子 作 用 ，

53、把 一 部 分 能 量 傳 給 電 子 ， 使 其 脫離 原 子 成 為 反 沖 電 子 ， 光 子 能 量 減 小 ， 以 散 射 光子 的 形 式 改 變 前 進(jìn) 方 向 ， 這 種 作 用 過 程 稱 為 康 普頓 散 射 ?？?普 頓 散 射 的 結(jié) 果 產(chǎn) 生 了 ：反 沖 電 子 、 散 射 光 子 、 標(biāo) 識 光 子 第 三 節(jié)規(guī) 律第 五 節(jié)防 護(hù)第 二 節(jié)類 型 第 四 節(jié) 作 用第 一 節(jié)基 本第 六 節(jié)應(yīng) 用作 業(yè) 前頁后頁返回返 回 主 頁 蚌 埠 醫(yī) 學(xué) 院 魏 杰 制 作 音 樂 錄 像相 關(guān) 知 識 醫(yī) 學(xué) 物理 學(xué) 第 17章 原子 核 與 放射 性47 3、

54、電 子 對 效 應(yīng)當(dāng) 光 子 的 能 量 h 大 于 兩 個(gè) 電 子 的 靜 止 質(zhì) 量2mec2=1.022MeV時(shí) ， 光 子 在 原 子 核 電 場 作 用 下轉(zhuǎn) 化 為 一 個(gè) 正 電 子 和 一 個(gè) 負(fù) 電 子 ， 電 子 的 運(yùn) 動(dòng)方 向 幾 乎 與 光 子 相 同 ， 這 種 現(xiàn) 象 稱 為 電 子 對 效應(yīng) （ electron pairing effect) ， 也 稱 為 電子 對 的 生 成 。h 1.022MeV 正 電 子負(fù) 電 子 第 三 節(jié)規(guī) 律第 五 節(jié)防 護(hù)第 二 節(jié)類 型 第 四 節(jié) 作 用第 一 節(jié)基 本第 六 節(jié)應(yīng) 用作 業(yè) 前頁后頁返回返 回 主 頁

55、蚌 埠 醫(yī) 學(xué) 院 魏 杰 制 作 音 樂 錄 像相 關(guān) 知 識 醫(yī) 學(xué) 物理 學(xué) 第 17章 原子 核 與 放射 性48 3、 電 子 對 湮 滅正 電 子 在 真 空 中 穩(wěn) 定 ， 在 物 質(zhì) 中 很 難 存 在 ， 當(dāng) 正電 子 能 量 為 零 時(shí) 會 與 一 個(gè) 負(fù) 電 子 結(jié) 合 ， 轉(zhuǎn) 化 為 兩 個(gè)能 量 皆 為 0.511MeV、 飛 行 方 向 相 反 的 光 子 ， 此 現(xiàn) 象稱 為 電 子 對 的 湮 滅 (electron pair annihilation).h 1.022MeV 正 電 子負(fù) 電 子 正 電 子 負(fù) 電 子h = 0.511MeV h = 0.51

56、1MeV 結(jié) 果 ： 產(chǎn) 生 正 電 子 、 負(fù) 電 子 和 兩 個(gè) X光 子 第 三 節(jié)規(guī) 律第 五 節(jié)防 護(hù)第 二 節(jié)類 型 第 四 節(jié) 作 用第 一 節(jié)基 本第 六 節(jié)應(yīng) 用作 業(yè) 前頁后頁返回返 回 主 頁 蚌 埠 醫(yī) 學(xué) 院 魏 杰 制 作 音 樂 錄 像相 關(guān) 知 識 醫(yī) 學(xué) 物理 學(xué) 第 17章 原子 核 與 放射 性49 光 子 與 物 質(zhì) 作 用 的 三 種 形 式 與 光 子 的 能 量 、 物 質(zhì) 的 原子 序 數(shù) Z有 關(guān) ：低 能 量 的 光 子 與 高 原 子 序 數(shù) 的 物 質(zhì) ， 以 光 電 效 應(yīng) 為 主 ；中 等 能 量 的 光 子 以 康 普 頓 散 射

57、為 主 ；電 子 對 生 成 主 要 發(fā) 生 在 高 能 光 子 與 高 原 子 序 數(shù) 的 物 質(zhì)中 ， 但 在 能 量 極 高 光 子 的 作 用 下 ， 較 低 原 子 序 數(shù) 的 物 質(zhì) 中也 可 發(fā) 生 電 子 對 生 成 現(xiàn) 象 。 0.01 0.1 0.5 1 5 10 光 子 能 量 (MeV)120100806040200吸收物質(zhì)的原子序數(shù) 光 電 效 應(yīng) 電 子 對 生 成康 普 頓 散 射 第 三 節(jié)規(guī) 律第 五 節(jié)防 護(hù)第 二 節(jié)類 型 第 四 節(jié) 作 用第 一 節(jié)基 本第 六 節(jié)應(yīng) 用作 業(yè) 前頁后頁返回返 回 主 頁 蚌 埠 醫(yī) 學(xué) 院 魏 杰 制 作 音 樂 錄

58、像相 關(guān) 知 識 醫(yī) 學(xué) 物理 學(xué) 第 17章 原子 核 與 放射 性50 三 、 中 子 與 物 質(zhì) 的 相 互 作 用1、 中 子 的 獲 得 ： 鈾 裂 變 時(shí) 可 獲 取 中 子 ： 23599U + 10n =9038Sr + 13654Xe +10 10n2、 中 子 分 類 ： 慢 中 子 ： 能 量 介 于 0.03 100eV 熱 中 子 ： 能 量 小 于 0.5eV 中 能 中 子 ： 能 量 介 于 0.5eV 10KeV 快 中 子 ： 能 量 介 于 10KeV 10MeV 高 能 熱 中 子 ： 能 量 大 于 10MeV 第 三 節(jié)規(guī) 律第 五 節(jié)防 護(hù)第 二

59、節(jié)類 型 第 四 節(jié) 作 用第 一 節(jié)基 本第 六 節(jié)應(yīng) 用作 業(yè) 前頁后頁返回返 回 主 頁 蚌 埠 醫(yī) 學(xué) 院 魏 杰 制 作 音 樂 錄 像相 關(guān) 知 識 醫(yī) 學(xué) 物理 學(xué) 第 17章 原子 核 與 放射 性51 3、 中 子 與 物 質(zhì) 的 相 互 作 用 中 子 主 要 與 原 子 核 發(fā) 生 作 用 ，如 ： 受 原 子 核 散 射 或 與 原 子 核 發(fā) 生 核 反 應(yīng) ，引 起 物 質(zhì) 間 接 電 離 。4、 中 子 的 防 護(hù) ： 常 用 含 氫 較 多 的 水 、 石 蠟 使 中 子 減 速 且 吸 收 中子 ， 達(dá) 到 防 護(hù) 作 用5、 中 子 的 醫(yī) 學(xué) 應(yīng) 用 ：用

60、 中 子 照 射 腫 瘤 療 效 優(yōu) 于 X、 射 線 ；中 子 活 化 分 析 等 。 第 三 節(jié)規(guī) 律第 五 節(jié)防 護(hù)第 二 節(jié)類 型 第 四 節(jié) 作 用第 一 節(jié)基 本第 六 節(jié)應(yīng) 用作 業(yè) 前頁后頁返回返 回 主 頁 蚌 埠 醫(yī) 學(xué) 院 魏 杰 制 作 音 樂 錄 像相 關(guān) 知 識 醫(yī) 學(xué) 物理 學(xué) 第 17章 原子 核 與 放射 性52 第 五 節(jié) 輻 射 劑 量 與 防 護(hù) 及 測 量 原 理1、 電 離 輻 射 ： 粒 子 、 粒 子 、 X射 線 、 射 線 、 中 子 射線 等 通 過 物 質(zhì) 時(shí) ， 皆 能 直 接 和 間 接 產(chǎn) 生 電 離 作用 ， 統(tǒng) 稱 為 電 離

61、輻 射 。2、 輻 射 效 應(yīng) ：各 種 電 離 輻 射 通 過 物 質(zhì) 時(shí) 能 使 物 質(zhì) 發(fā) 生 變 化 ，稱 為 輻 射 效 應(yīng) 。 第 三 節(jié)規(guī) 律第 五 節(jié)防 護(hù)第 二 節(jié)類 型 第 四 節(jié) 作 用第 一 節(jié)基 本第 六 節(jié)應(yīng) 用作 業(yè) 前頁后頁返回返 回 主 頁 蚌 埠 醫(yī) 學(xué) 院 魏 杰 制 作 音 樂 錄 像相 關(guān) 知 識 醫(yī) 學(xué) 物理 學(xué) 第 17章 原子 核 與 放射 性53 3、 生 物 效 應(yīng) ：人 體 組 織 吸 收 電 離 輻 射 能 量 后 會 產(chǎn) 生 物 理 、化 學(xué) 和 生 物 學(xué) 變 化 ， 導(dǎo) 致 生 物 組 織 的 損 傷 ， 稱為 生 物 效 應(yīng) 。生

62、 物 效 應(yīng) 的 程 度 是 準(zhǔn) 確 評 估 放 射 治 療 的 療 效和 副 作 用 的 量 。下 面 介 紹 幾 個(gè) 相 關(guān) 的 量 ：劑 量 ： 是 用 來 表 示 人 體 接 受 電 離 輻 射 的 物 理量 。 第 三 節(jié)規(guī) 律第 五 節(jié)防 護(hù)第 二 節(jié)類 型 第 四 節(jié) 作 用第 一 節(jié)基 本第 六 節(jié)應(yīng) 用作 業(yè) 前頁后頁返回返 回 主 頁 蚌 埠 醫(yī) 學(xué) 院 魏 杰 制 作 音 樂 錄 像相 關(guān) 知 識 醫(yī) 學(xué) 物理 學(xué) 第 17章 原子 核 與 放射 性54 一 、 輻 射 劑 量 及 其 單 位 1、 照 射 量X、 射 線 的 照 射 量 定 義 為 E =dQ/dm 式

63、 中 dQ是 當(dāng) 射 線 在 質(zhì) 量 為 dm的 干 燥 空 氣 中 形成 的 任 何 一 種 符 號 （ 正 和 負(fù) ） 離 子 的 總 電 量 。 E的 單 位 為 ： C/kg， 曾 用 單 位 為 ： 倫 琴 （ R） 1R=2.58 10 -4 C/kg 第 三 節(jié)規(guī) 律第 五 節(jié)防 護(hù)第 二 節(jié)類 型 第 四 節(jié) 作 用第 一 節(jié)基 本第 六 節(jié)應(yīng) 用作 業(yè) 前頁后頁返回返 回 主 頁 蚌 埠 醫(yī) 學(xué) 院 魏 杰 制 作 音 樂 錄 像相 關(guān) 知 識 醫(yī) 學(xué) 物理 學(xué) 第 17章 原子 核 與 放射 性55 2、 吸 收 劑 量 每 單 位 質(zhì) 量 的 被 照 物 質(zhì) 從 電 離

64、輻 射 中 所 吸收 的 能 量 稱 為 吸 收 劑 量 ，用 D 表 示 D =dE/dm單 位 ： J/kg ， 稱 為 戈 瑞 （ Gy） ，常 用 單 位 有 ： 拉 德 （ rad） 1 Gy = 100 rad吸 收 劑 量 率 ： 單 位 時(shí) 間 內(nèi) 的 吸 收 劑 量 稱 為吸 收 劑 量 率 ， 單 位 為 ： Gy/s 第 三 節(jié)規(guī) 律第 五 節(jié)防 護(hù)第 二 節(jié)類 型 第 四 節(jié) 作 用第 一 節(jié)基 本第 六 節(jié)應(yīng) 用作 業(yè) 前頁后頁返回返 回 主 頁 蚌 埠 醫(yī) 學(xué) 院 魏 杰 制 作 音 樂 錄 像相 關(guān) 知 識 醫(yī) 學(xué) 物理 學(xué) 第 17章 原子 核 與 放射 性56

65、 3、 當(dāng) 量 劑 量 (或 劑 量 當(dāng) 量 ) HT當(dāng) 量 劑 量 是 反 映 電 離 輻 射 對 人 體 損 傷 程 度 的 物理 量 ,根 據(jù) 射 線 生 物 效 應(yīng) 的 強(qiáng) 烈 程 度 ， 引 入 輻 射權(quán) 重 因 子 R射 線 種 類 和 能 量范 圍 R (近 似 值 ) 射 線 種 類 和 能 量 范圍 R (近 似 值 )X、 射 線 1 中 子 （ 能 量 2MeV） 5 中 子 （ 2MeV20MeV） 10 射 線 20 中 子 （ 20MeV） 5 第 三 節(jié)規(guī) 律第 五 節(jié)防 護(hù)第 二 節(jié)類 型 第 四 節(jié) 作 用第 一 節(jié)基 本第 六 節(jié)應(yīng) 用作 業(yè) 前頁后頁返回返

66、 回 主 頁 蚌 埠 醫(yī) 學(xué) 院 魏 杰 制 作 音 樂 錄 像相 關(guān) 知 識 醫(yī) 學(xué) 物理 學(xué) 第 17章 原子 核 與 放射 性57 當(dāng) 量 劑 量 = 吸 收 劑 量 輻 射 權(quán) 重 因 子 即 H = D R 劑 量 當(dāng) 量 H 的 單 位 為 ： 希 沃 特 （ Sv)， 常 用 的 單 位 還 有 ： 雷 姆 （ rem) 1Sv = 100rem 第 三 節(jié)規(guī) 律第 五 節(jié)防 護(hù)第 二 節(jié)類 型 第 四 節(jié) 作 用第 一 節(jié)基 本第 六 節(jié)應(yīng) 用作 業(yè) 前頁后頁返回返 回 主 頁 蚌 埠 醫(yī) 學(xué) 院 魏 杰 制 作 音 樂 錄 像相 關(guān) 知 識 醫(yī) 學(xué) 物理 學(xué) 第 17章 原子 核 與 放射 性58 二 、 輻 射 防 護(hù) 人 們 在 日 常 生 活 中 一 直 受 到 的 各 種 天 然 射線 的 照 射 ， 稱 為 本 底 照 射 ，1、 最 大 允 許 劑 量 （ MPD）國 際 上 規(guī) 定 ： 經(jīng) 過 長 期 積 累 或 一 次 性 照 射 后 ，對 肌 體 既 無 損 害 又 不 發(fā) 生 遺 傳 危 害 的 最 大 劑 量稱 為 最 大 允 許 劑 量 （ M