第一章放射物理基础
第一节1放射肿瘤学
第三章 X（γ）射线剂量学
第一节放射物理学有关名词 第二节X（γ）射线的深度剂量特性 第三节X射线束的修整 第四节照射野的处方剂量计算
第一节放射物理学有关名词、
(1)射线质：指的是射线能量，主要表示射线贯穿 物体的能力。
重粒子治疗
• 快中子、质子、 π负介子 以及氮、碳、氧、氖等 离子的质量较大称为重粒子。重粒子一般在回旋 加速器中产生。
• 重粒子的特点①布喇格峰型百分深度剂量分布以 质子束和氮离子束为代表，在组织内形成布喇格 峰型百分深度剂量分布，以物理方式改善了靶区 与正常组织间的剂量比例。用改变离子入射能量 或外加吸收体的方法可以调节布喇格峰值的位置 （即深度）和峰值区宽度，以适应不同大小肿瘤 治疗的需要。只用单一照射野就可能获得理想的 剂量分布，简化了照射野的设计，提高了肿瘤治 疗剂量的准确性。
第二节钴-60治疗机
钴-60γ射线平均能量为1.25MeV
治疗机种类有直立型和旋转型。
按放射性活度分为百居里治疗机和千居里治 疗机
特点：穿透力强、保护皮肤、骨和软组织有 同等的吸收剂量、旁向散射小并且经济可靠 ， 但不治疗时也有射线，污染环境，时间越长 剂量率越低，降低工作效率。并需要定期换 源。
CT模拟机
CT模拟机系统组成： CT模拟机；多幅图像显示器； 视觉优化的治疗计划系统；激光射野投影器
完整的CT模拟由三部分组成：
①一台大视野的螺旋CT扫描机
②一套具有CT图像的三维重建、显示及射野模拟 功能的软件
③一套激光射野模拟器
临床应用特点：利用图象信息进行靶区精确定位， 将病人的基础数据传输给TPS。并能接受TPS设计 治疗计划来进行靶区复位和位置验证。
1-第一章X射线物理课后习题答案
1-第一章X射线物理课后习题答案第一章 X 射线物理习题一解答1-1 产生X 射线需要哪些条件？答：首先要有产生电子的阴极和被轰击的阳极靶，电子加速的环境条件即在阴极和阳极间建立电位差，为防止阴极和阳极氧化以及电子与中性分子碰撞的数量损失，要制造压强小于4-Pa 的真空环境，为此要有一个耐压、密封的管壳。
1-2 影响X 射线管有效焦点大小的因素有哪些？答：影响有效焦点大小的因素有：灯丝大小、管电压和管电流、靶倾角。
1-3 在X 射线管中，若电子到达阳极靶面的速度为1.5?810ms -1，求连续X 射线谱的最短波长和相应的最大光子能量。
答：此题的思路是由动能公式221v m 求出电子的最大动能，此能量也是最大的光子能量，从而求出最短波长。
但当速度可与光速c=3?810ms -1相比较时，必须考虑相对论效应，我们可以用下面公式求出运动中电子的质量此题的结果告诉我们，管电压为73.8KV 。
反过来，如果知道管电压，求电子到达阳极靶表面的电子速度时，同样需要考虑相对论效应。
1-4 下面有关连续X 射线的解释，哪些是正确的？A ．连续X 射线是高速电子与靶物质轨道电子相互作用的结果；B ．连续X 射线是高速电子与靶物质的原子核电场相互作用的结果；C ．连续X 射线的最大能量决定于管电压；D ．连续X 射线的最大能量决定于靶物质的原子序数；E ．连续X 射线的质与管电流无关。
正确答案：B 、C 、E1-5 下面有关标识X 射线的解释，哪些是正确的？A ．标识X 射线是高速电子与靶物质轨道电子相互作用的结果；B ．标识X 射线的质与高速电子的能量有关；C ．标识X 射线的波长由跃迁电子的能级差决定；D ．滤过使标识X 射线变硬；E ．靶物质原子序数越高，标识X 射线的能量就越大。
正确答案：A 、C 、E1-6 影响X 射线能谱的因素有哪些？答：电子轰击阳极靶产生的X 射线能谱的形状（归一化后）主要由管电压、靶倾角和固有滤过决定。
放射物理与防护全套ppt课件
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3）管电压的影响： 在相同mAs同种靶物质的条件下， X线的量与管电压的n次 方成正比。
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3、X线的质 X线的质又称线质，它表示X线的硬度，即穿透物质本领的 大小。X线质完全由光子能量决定，而与光子个数无关。 在实际应用中是以管电压和滤过情况来反映 X 线的质。这 是因为管电压高、激发的X线光子能量大，即线质硬；滤过 板厚，连续谱中低能成分被吸收的多，透过滤过板的高能成 分增加，使 X线束的线质变硬。在滤过情况一定时，常用管 电压的千伏值来粗略描述X线的质。 在工作中描述X线质除千伏值外，还用半价层、半值深度等 物理量来表示X线质。
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2、激发 高速电子通过物质时，作用于轨道电子，轨道电子获得 能量从低能态轨道跃迁到高能态轨道，这种现象称为激发。 此时原子处于受激态，不稳定。当该电子退激时（跃迁）， 获得的能量将以光能或热能的形式释出。外层轨道电子受激 退激时产生热能，内层轨道电子受激退激时产生射线。
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3、散射 电子受到物质原子核库仑电场的作用而发生方向偏折，称 散射。散射对测量及防护都有一定程度的影响。
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下图是使用钨靶 X 线管，管电流保持不变，将管电压从 20KV 逐步增加到 50KV ，同时测量各波段的相对强度而绘制成的 X 线谱。
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2、连续X线的最短波长、最强波长、平均波长及最大光子 能量。
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最短波长：
41
42
最强波长：
λ
最强
= 1.5 λ
min
平均波长 λ 平均 = 2.5λ
放射物理与防护
Radiological Physics and Radiation Protection
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第一章 物质结构 一、原子的基本状况
LA物理师考试复习提纲
LA 物理师考试复习提纲第一章放射物理基础 一、基本物理常数1、阿伏伽德罗常数：N A =6.022*1023原子数/克-原子 （注意数量级为1023）2、真空中的光速：C=299792458m/s(≈3*108m/s) (以米/秒为单位数量级为108)3、基本电荷：e=1.602*10-19c (c 为库伦，以库伦为单位数量级为10-19)4、电子静止质量：M e =0.5110 M e V/C 2；5、质子静止质量：M p =938.3 M e V/C 26、中子静止质量：M n =939.6 M e V/C 2。
（质量通常讲的是静止质量，静止质量的单位M e V/C 2，C 2为光速的平方。
质子跟中子的质量比电子的质量应该大2000倍。
） 7、原子的质量单位：U=931.5 M e V/C 2。
二、推导的重要物理常数1、简约普朗克常数*真空中的光速：ħc=h 2πc =197.3 M e V ·fm ≈200 M e V ·fm ；2、精细结构常数：α=e 24πε01ħc =11373、经典电子半径：γe =e 24πε0m e c 2=2.818fm （fm 为费米）5、里德伯能量：E R =12m e c 2α2=12(e 24πε0)2m e c2(ħc )2=13.61eV 6、里德伯常数：R ∞=E R2πħc=m e c 2α24πħc=14π（e 24πε0）2m e c 2（ħc ）3=109737cm −1三、物理量和单位物理量采用其数字值（大小）和相应单位描述。
但前使用公制单位系统如Syst ème international d ’unit és （国际单位制），缩写为SI 。
SI 系统七个基本物理量长度l ：米（m ） 质量m ：千克（kg ） 时间t ：秒（s ） 电流I ：安培（A ）温度T ：开尔文（K ） 物质的量：摩尔（mol ） 发光强度：坎德拉（烛光）（cd ）所有其他物理量和单位都可由这七个基本物理量和单位导出。
《放射治疗物理学》讲义教案放射治疗物理学目录.doc
放射治疗物理学目录第一章放射治疗物理基础第一节原子和原子核性质一、一些基本概念二、原子核的大小和质量三、原子核结合能四、原子核的自旋与磁矩五、原子核和核外电子的能级第二节射线与物质的相互作用一、基木粒子的种类和物理特性二、核的稳定性和衰变类型三、放射性度量和放射性核素衰减规律四、常见类型射线与物质的相互作用及定量表达第二章临床放射生物学概论第一节电离辐射对生物体的作用一、辐射生物效应的时间标尺二、电离辐射的直接作用和间接作用第二节电离辐射的细胞效应一、辐射诱导的DNA损伤及修复二、细胞死亡的概念三、细胞存活曲线四、细胞周期时相与放射敏感性五、氧效应及乏氧细胞的再氧合六、再群体化笫三节电离辐射对肿瘤组织的作用一、肿瘤的增殖动力学二、在体实验肿瘤的放射生物学研究中得到的一些结论第四节正常组织及器官的放射效应一、正常组织的结构组分二、早期和晚期放射反应的发生机制三、正常组织的体积效应第五节肿瘤放射治疗的基本原则一、照射范围应包括肿瘤二、要达到基本消灭肿瘤的目的三、保护邻近正常组织和器官四、保护全身情况及精神状态良好第六节提高肿瘤放射敏感性的措施一、放射源的选择二、利用时间-剂量-分割关系三、使肿瘤细胞再分布四、利用氧效应第七节肿瘤放射治疗中生物剂量等效换算的数学模型一、“生物剂量”的概念二、放射治疗屮生物剂量等效换算的数学模型三、外推反应剂量（ERD）概念第三章常用放射治疗设备第一节X线治疗机一、X线的发生二、X线机的一般结构三、X线质的改进四、X射线治疗机的改进第二节医用加速器一、概述二、医用电子直线加速器的加速原理三、医用电子直线加速器的结构四、质子放疗系统第三节远距离^Co治疗机一、叫20源的产生与衰变二、远距离治疗机的一般结构三、60Co治疗机种类四、60Co治疗机的半影种类五、垂直照射相邻照射野的设计六、60c°v射线的优缺点七、6°C0源更换八、Y刀第四节远距离控制的近距离治疗机一、H DR后装治疗设备的组成二、现代后装机具有的优点第五节理想放射源条件一、理想的剂量分布二、能杀灭乏氧细胞三、能杀灭非增殖期细胞（Go期）第六节模拟定位设备一、模拟定位机二、C T模拟定位机三、磁共振模拟机四、P ET-CT模拟机第七节体位固定装置一、一般的头颈部支持系统二、乳腺体位辅助托架三、热塑面网（罩）和体罩四、真空成形固定袋（真空袋）第八节放射治疗局域网络一、局域网络的配置二、放射治疗科网络的信息交换三、L ANTIS系统四、科室网络的安全维护第四章辐射剂量学的基本概念第一节辐射剂量学基本定义一、照射量二、比释动能三、吸收剂量四、有关辐射场的几个基本定义第二节各辐射量Z间的关系一、高能光子在介质中的能量转移和吸收二、电子平衡三、照射量和比释动能的关系四、比释动能和吸收剂量的关系五、吸收剂量和照射量的关系第三节空腔理论一、阻止本领二、阻止本领和吸收剂量的关系三、Bragg-Gray空腔理论四、Spencer-Attix 理论五、空腔理论住电离室剂量测量中的应用第五章射线的测量第一节电离室一、电离室基本原理二、指形电离室三、电离室的工作特性以、特殊电离室五、电离室测量吸收剂量的原理第二节热释光剂量计一、原理二、热释光剂量讣的种类三、热释光剂量计使用四、热释光剂量计的刻度第三节胶片剂量计一、原理二、应用第四节半导体剂量计一、原理二、Mapcheck半导体剂量仪第五节场效应管一、原理二、M OSFET探测器的特性第六节剂量的标定一、射线质的测定二、射线吸收剂量的标定第六章光子照射剂量学第一节原射线与散射线一、原射线二、散射线第二节平方反比定律第三节百分深度剂量一、照射野及有关名词定义二、百分深度剂量第四节射野输出因子和模体散射因子一、射野输出因子二、模体散射校正因子第五节组织空气比一、组织空气比定义二、源皮距对组织空气比的影响三、射线能量、组织深度和射野大小对组织空气比的彫响四、反向散射因子五、组织空气比与百分深度剂量的关系六、不同源皮距百分深度剂量的计算一一组织空气比法七、旋转治疗屮的剂量计算八、散射空气比第六节组织最大比一、组织模体比和组织最大剂量比二、散射最大剂量比第七节等剂量线一、等剂量线二、射野离轴比第八节组织等效材料一、组织替代材料二、组织替代材料间的转换三、模体四、剂量准确性要求第九节人体曲而和组织不均匀性的修正一、均匀模体和人体之间的差别二、人体曲面的校正第十节不均匀组织（骨、肺）校正一、射线衰减和散射的修正二、不均匀组织屮的吸收剂量三、组织补偿第十一节楔形野剂量学一、楔形野等剂量分布与楔形角二、楔形因子三、一楔合成四、楔形板临床应用方式及其计算公式五、动态楔形野第十二节不规则射野剂量学第十三节临床剂量计算一、处方剂量二、加速器剂量计算三、钻-60剂量计算四、离轴点剂量计算一一Day氏法第七章电子线照射剂量学第一节电子线中心轴深度剂量分布一、中心轴深度剂量曲线的基木特点二、有效源皮距及平方反比定律三、彫响电子线百分深度剂量的因素四、电子线的输出因子第二节电子线剂量学参数一、电子线的射程二、电子线能量参数三、电子线的离轴比四、电子线的均整度、对称性及半影五、电子线的等剂量线分布特点第三节电子线的一般照射技术一、电子线处方剂量ICRU参考点二、能量和照射野的选择三、射野形状及铅挡技术四、电子线的补偿技术五、电子线的斜入射修正六、电子线的组织不均匀修正和边缘效应七、电子线的射野衔接技术第四节电子线的特殊照射技术一、电子线旋转照射技术二、电子线全身皮肤照射三、电子线术中照射第八章近距离放射治疗剂量学第一节近距离放疗概述一、近距离放射治疗的设备和相关技术二、近距离放疗的常用核素第二节近距离放疗的剂量计算一、单个粒子源的剂量计算方法二、临床多粒子源植入的扰动影响三、组织异质情况下的剂量修正第三节近距离放疗的临床应用和剂量体系一、粒子源植入治疗的临床应用二、粒子源植入的临床剂量体系第九章中子近距离照射剂量学第一节钿中子与制中子相对生物学效应一、钢屮子二、^cf的相对生物效应(RBE)三、屮子近距离治疗的优势第二节钏中子治疗技术一、'叱彳中子后装治疗机(中子刀)简介二、中子刀适应症及禁忌症第三节钿中子治疗的剂量分布一、模体二、确定漩Cf中子束、Y射线吸收剂量分布的探测器三、确定^Cf中子、Y吸收剂量分布的理论方法第四节中子的防护一、中子后装机的辐射防护性能二、患者的辐射防护三、医护人员的辐射防护四、公众的辐射防护五、安全管理第十章临床常用技术和应用第一节挡块一、挡块的厚度二、低熔点铅技术三、挡块制作第二节组织补偿一、组织填充物二、组织补偿器三、电子束的补偿技术第三节多叶准直器一、多叶准直器的基本结构二、多叶准直器的安装位置第四节楔形野一、楔形板二、楔形角与楔形因子三、一楔合成四、动态楔形野第五节独立准直器第十一章临床常用放疗方案第一节放疗临床对剂量学的要求一、提高治疗比二、实现临床剂量学四原则第二节照射技术和射野设计原理一、体外照射技术的分类及其优缺点二、射线及其能量的合理选择三、高能X射线的射野设计原则四、相邻野设计五、不对称射野笫三节临床常见肿瘤放射治疗方案一、鼻咽癌常规照射野设计二、肺癌常规照射野设计三、食管癌常规照射野设计第十二章三维适形放射治疗及调强放射治疗第一节三维适形放疗的发展过程第二节3DCRT工作流程、计划工具一、体模制作二、计划CT扫描与数据传输三、轮廓勾画四、计划设计和评价五、计划验证六、三维适形放疗的临床应用第三节立体定向放射外科和立体定向放射治疗一、立体定向放射外科二、立体定向放射治疗笫以节调强放射治疗一、IMRT的工作流程和基本概念二、IMRT实施方法三、IMRT的优点四、IMRT的可能潜在问题五、IMRT的剂量验证第五节 调强放射治疗的临床应用举例一、 鼻咽癌的调强放射治疗二、 前列腺癌的调强放射治疗三、 肺癌的调强放射治疗第十三章治疗计划系统和治疗计划评估 第一节治疗计划系统概念和历史简介一、 治疗计划系统概念二、 治疗计划系统的发展历史三、 两维和三维治疗计划系统的比较 第二节治疗计划的剂量学原则及靶区剂量规定一、 肿瘤致死剂量与正常组织耐受剂量二、 临床剂量学四项原则 第三节外照射靶区剂量学规定治疗目的 参考点和坐标系 体积的定义 対剂量报告的一般性建议 剂量归一点 吸收剂量二、四、五、八、第六节近距离放射治疗剂量算法近距离治疗特点近距离治疗类型和放射源空间重建近距离主耍剂量计算方法192Ir 放射源的数学模型 近距离照射的剂量优化第七节外照射剂量计算算法一、 剂量计算算法的临床实现进程二、 剂量计算算法第八节 治疗计划系统的设计和体系结构一、 基本组成二、 单个治疗计划工作站系统三、 多工作站系统四、 辅助部件五、 第三方软件六、 治疗计划系统的发展七、 系统说明书二、 四、五、八 第四节TPS 中的图像和图像处理技术一、 放射治疗计划中使用的图像技术二、 图像处理第五节治疗计划设计过程体位固定治疗计划设计放射治疗计划评估治疗计划的验证治计划的执行调强放射治疗的TPS 剂量验证 二、 四、 五、 六、第九节治疗计划系统的验收一、验收内容二、与剂量无关的项目三、外照射野光子剂量计算四、电子线剂量计算五、后装治疗六、数据传输第十节治疗计划系统的质量保证一、系统文件和人员培训二、系统定期QA项目三、患者治疗计划检查第十四章放射治疗的质量保证QA和质量控制QC 第一节QA和QC的目的及重要性第二节放射治疗对剂量准确度的要求一、靶区剂量的确定二、对剂量准确度的要求三、影响剂量准确性的因素第三节外照射治疗物理质量保证内容一、外照射治疗机、模拟机和辅助设备二、等中心及指示装置三、照射野特性的检查四、剂量测量和控制系统五、治疗计划系统六、治疗安全第四节近距离治疗QA内容一、放射源二、污染检查三、遥控后装机QA四、治疗的质量控制第五节QA、QC的管理要求一、部门QA的主要内容二、国家QA的主要内容第十五章发展中的图像引导放射治疗第一节三维适形放射治疗第二节调强放射治疗第三节图像引导放射治疗一、放射治疗实施前影像二、治疗室内图像引导和投照三、图像引导放射治疗四、4维放射治疗第四节剂量引导放疗和循变放疗一、剂量引导放射治疗二、循变放射治疗第十六章放射防护第一节电离辐射的生物效应一、放射损伤机理二、放射生物效应的类型三、影响放射生物效应的主要因素四、辐射对组织、器官的损伤效应第二节放射防护目的与标准一、放射防护的目的二、放射防护应遵守的三项基本原则三、人工照射类型四、放射防护标准第三节外照射防护基本措施一、工作场所区域划分二、减少外照射剂量的三项措施第四节医用电离辐射防护一、医院的防护职责二、医疗照射的正当性判断三、医疗照射的防护最优化四、医疗照射的指导水平与剂量约束章名为小三宋体加粗节名为小四宋体加粗正文为五号宋体加粗一、加粗(一)加粗有必要时1.加粗有必要时(1)a.(a)数字为timenewman公式为(1-1)。
放射物理学基础一(ppt)
优点
可获得准确照射. 工作人员隔室操作，比较安全. 放射源微型化. 高活度放射源形成高剂量率治疗. Hale Waihona Puke 微机控制.放射治疗物理学基础
➢ 近距离后装治疗机
组成：①放射源 ②施源器 ③源室及放射源驱动元 ④治疗计划系统
放射治疗物理学基础
➢ 体内照射与体外照射的区别
放射源强度
放射治疗物理学基础
➢钴 － 60 治 疗 机
结构：①放射源
②源客器及防护机头
③遮线照装置
④准直器
⑤支持系统及其附属电子设备
钴－60γ线的特点：
与深部x线机（200～400kv）相比的优点： ①穿透力强 ②保护皮肤 ③骨和软组织有同等的吸收剂量 ④旁向散射小 ⑤经济可靠
钴 － 60 半 影 问 题
放射治疗物理学基础
三种常见体外照射设备的特点比较
能量 穿透力 皮肤剂量 骨吸收剂量 旁向散射 经济、维修
照射野 防护
X线机
低 弱 高 高 大 价格低 维护方便 小 容易
6 0CO远距离治疗机
高，单能 较强
低 和软组织相同
较小 价格较低 维护方便
中等 定期换源 防护难
直线加速器
高，可调 强 低
和软组织基本相同 小
几何半影 穿射半影 散射半影
放射治疗物理学基础
➢ 加速器
X线和电子束的产生
电源
脉冲调制器
电子枪 磁控管
加速管
偏转磁铁 电子束 打靶 高能X线
放射治疗物理学基础
➢ 加速器
分类 电子感应加速器 电子直线加速器 电子回旋加速器
放射治疗物理学基础
➢ 电子直线加速器的特点
能量高，可调控，剂量率高. 穿透力强. 皮肤剂量低：6MvX最大剂量点在皮下1.5cm. 骨和软组织吸收基本相等. 旁向散射小. 价格昂贵. 维护难，对水、电、湿度要求高. 射野可以较大，可达40×40cm.
1-第一章X射线物理课后习题答案
第一章 X 射线物理习题一解答1-1 产生X 射线需要哪些条件？答：首先要有产生电子的阴极和被轰击的阳极靶，电子加速的环境条件即在阴极和阳极间建立电位差，为防止阴极和阳极氧化以及电子与中性分子碰撞的数量损失，要制造压强小于4-Pa 的真空环境，为此要有一个耐压、密封的管壳。
1-2 影响X 射线管有效焦点大小的因素有哪些？答：影响有效焦点大小的因素有：灯丝大小、管电压和管电流、靶倾角。
1-3 在X 射线管中，若电子到达阳极靶面的速度为1.5⨯810ms -1，求连续X 射线谱的最短波长和相应的最大光子能量。
答：此题的思路是由动能公式221v m 求出电子的最大动能，此能量也是最大的光子能量，从而求出最短波长。
但当速度可与光速c=3⨯810ms -1相比较时，必须考虑相对论效应，我们可以用下面公式求出运动中电子的质量此题的结果告诉我们，管电压为73.8KV 。
反过来，如果知道管电压，求电子到达阳极靶表面的电子速度时，同样需要考虑相对论效应。
1-4 下面有关连续X 射线的解释，哪些是正确的？A ．连续X 射线是高速电子与靶物质轨道电子相互作用的结果；B ．连续X 射线是高速电子与靶物质的原子核电场相互作用的结果；C ．连续X 射线的最大能量决定于管电压；D ．连续X 射线的最大能量决定于靶物质的原子序数；E ．连续X 射线的质与管电流无关。
正确答案：B 、C 、E1-5 下面有关标识X 射线的解释，哪些是正确的？A ．标识X 射线是高速电子与靶物质轨道电子相互作用的结果；B ．标识X 射线的质与高速电子的能量有关；C ．标识X 射线的波长由跃迁电子的能级差决定；D ．滤过使标识X 射线变硬；E ．靶物质原子序数越高，标识X 射线的能量就越大。
正确答案：A 、C 、E1-6 影响X 射线能谱的因素有哪些？答：电子轰击阳极靶产生的X 射线能谱的形状（归一化后）主要由管电压、靶倾角和固有滤过决定。
当然，通过附加滤过也可改变X 射线能谱的形状。
放射卫生学-第一章核物理基础汇总
3. 1986年4月26日切尔诺贝利核泄漏事故
切尔诺贝利核泄漏事故被称之为历史上最严重的核电站灾难。1986年4月 26日早上，切尔诺贝利核电站第4号反应堆发生爆炸，更多爆炸随即发生并引 发大火，致使放射性尘降物进入空气中。据悉，此次事故产生的放射性尘降 物数量是在广岛投掷的原子弹所释放的400倍。
第一章
放射物理学基础知识
第一节 原子和原子核结构
原子和原子核结构
一、原子结构
自然界中的任何一种物质都是由很多同样 的分子组成的。分子是由相同的或不同的原子结 合而成的，而原子是任何一种化学方法都不能分 解的最小粒子。分子是保持该物质基本化学性质 的最小个体。它的种类虽然是无穷无尽的，但它 们都是由不外乎100多种基本成分组成的。这些 基本成分叫元素，元素的最小单位是原子。
Tc
六、 放射性核素（radionuclide）
是一类不稳定的核素，原子核能自发地不 受外界影响（如温度、压力、电磁场），也不 受元素所处状态的影响，只和时间有关。而转 变为其他原子核或自发地发生核能态变化的核 素，同时释放一种或一种以上的射线，这一变 化的过程称为放射性核衰变 （radioactive nuclear decay），或蜕变（简 称核衰变）。核衰变是由原子核内部的矛盾运 动决定的。每种元素的原子核，其质子数和中 子数必须在一定的比例范围内才是稳定的，比 例过大过小放射性核素都要发生核衰变。
原子结构 原子核外电子运动区域与电子能量的关系 电子能量高在离核远的区域内运动，电子能 量低在离核近的区域内运动 ，把原子核外分成七 个运动区域，又叫电子层，分别用n=1、2、3、4、 5、6、7…表示，分别称为K、L、M、N、O、P、 Q…，n值越大，说明电子离核越远，能量也就越 高。当内层轨道电子获得一定能量即会跃迁到外 层轨道，称激发；电子脱离原子称电离。内层电 子空缺时，外层电子又会跃迁（激退）到内层补 缺，而多余的能量以标志（特征）X射线或俄歇 电子形式放出。
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④若一种核素同时发生n 种类型的核衰变，则 多种衰变同时进行，互不影响：
1 2 n
半衰期:放射性核的数量因发生自发核衰 变而减少到原来核数一半所需的时间
N0 2
N0eT
可得：T ln 2 0.693
用半衰期表示衰变方程:
对递次衰变系列(T1»Ti, i=2,3,···)，有：
1N1 2 N 2 n N n
暂时平衡(transient equilibrium)
条件：
T1
T2 1
2
t 7 T1T2 T1 T2
结果： N 2 1 N1 2 1
A2 2 A1 2 1
1、卢瑟福的原子模型
α 粒子的散射实验
目的：检验汤姆逊模型的正确性 原理：带电粒子射向原子,探测出射粒子的角 分布。
实验装置和模拟实验
R:放射源； F:散射箔； S:闪烁屏； M：显微镜
B:圆形金属匣
（a)侧视图
(b)俯视图
α 粒子：放射性元素发射出的高速带电粒 子，其速度约为光速的十分之一，带+2e的 电荷，质量约为4MH。
吸收能量
核外电子从一个电子 层跃迁到另一个电子 层时，吸收或释放一 定的能量，就会吸收 或释放一定波长的光，
释放能量
所以得到线状光谱。
电子在原子中如何分布？
密集的、带正电荷的原子核包含了原子的大部分质量，它被 带负电荷的电子包围
电子在原子中如何分布？
原子核外的电子是分层排布的，每一层都 可以叫做能层，可以分为K.L.M.N.O.P.Q这 7个能层，每个能层最多能排2n2个电子，每 个能层又可以为多个能级。
3.911021
0.693
0.693
NM m ＝NA m总 m总
3.911021 238 6.021023 5.76
0.269 26.9%
3、放射性统计涨落
一方面，某种元素有一定的半衰期，但另一方面，放射性 元素的衰变又存在随机性，这表现在两方面，首先，对于这种 元素的不同原子来说，哪个先衰变哪个后衰变是不确定的，随 机的；其次，虽然某一种元素的衰变速度是一定的，但并非每 一个确定时间间隔期都有相同数的原子衰变，而是某一时刻有 较多的原子衰变，而另一时间衰变的原子却比较少，一定时间 间隔内衰变的原子数相对于其理论值有一定波动（涨落），这 种涨落服从统计规律，称为放射性测量的统计涨落现象
不稳定的原子核能自发放出射线而变成另一种元 素的原子核，这种现象叫放射衰变 具有这种放射性的核素称为放射性核素； 放射性核素分为天然的和人工的
放射性不是少数几种元素才有的， 研究发现，原子序数大于等于83的 所有元素，都能自发的放出射线， 原子序数小于83的元素，有的也具 有放射性。
根据放射性核衰变放出射线的不同， 分为α衰变、β衰变、γ衰变。
0.693
s1 1.41011s1
T 1600365 243600
A
N
m M
NA
1.41011
1 6.021023Bq 226
3.7 1010 Bq 1Ci
例题
一铀 238 92
U
放射性样品，质量为5.76g，实
测得放射性活度为0.52μCi，29328 U半衰期为
第一章 放射物理基础
李科
放射防护学的概念、任务、目的
概念：研究人类在生存、生产活动中，对 辐射危害进行的合理、科学的防护措施与 对策的学科。 任务：既要积极进行有益于人类的伴有电 离辐射的实践活动，促进核能利用及其新 技术的迅速发展；又要最大限度预防和缩 小电离辐射对人类的危害
目的：防止确定性效应的发生；限制随机 性效应的发生率，使之达到被认为可以接 受水平，确保放射工作人员、公众及其后 代的健康和安全。
比结合能（平均结合能）
比结合能
=
结合能 核子数
1.概念：原子核的结合能与核子数之比
2.理解：核子结合成原子核时，平均每个核子所 释放的结合能，它也等于把原子核拆散成每个核 子时，外界必须提供给每个核子的平均能量。
3.意义： 它反映了一个原子核稳定程度。比结 合能越大，核越稳定。
二、放射性核素的基本规律
2、玻尔的氢原子模型
1913年，玻尔建立了核外电子分层排布 的原子结构模型
1、玻尔原子结构模型要点：
（1）电子在具有确定半径圆周轨道上绕原 子核运动，并且不辐射能量； （2）在不同轨道上运动的电子具有不同的 能量，能量是量子化的。 （3）电子发生跃迁时，才会不连续的辐射 或吸收能量
n=4 n=3 n=2 n=1
A dN dt
N N0et
A0et
式中A0为t=0时刻的放射性活度，N为母核数。放 射性活度随时间变化规律也是指数衰减规律
2.国际单位：贝可: 1Bq = 1s1 居里：1Ci 3.7 1010 Bq
例题
镭的半衰期是1600年，求1g纯镭的放射性活度。
0.693
原子核的组成
一、原子核的组成
质子
统称核子
中子
元素符号
质量数A （核）电荷数Z
A Z
X
10－15m
1 1
H
4 2
He
235 92
U
电荷数
质子数（核外电子 数）
原子序数
质量数
核子数
中子+质子
•在对各种原子核进行的实验中，发现 质子和中子是组成原子核的两种基本粒
子统称核子
各种原子核内质子的个数（核的电荷数）和核外 电子的个数都相同，它也等于该种元素在元素周 期表中的原子序数； 原子核内质子和中子的总数叫做核的质量数，它 等于该元素原子量的整数部分.
放射物理学、放射剂量学、放射防护学基 本知识是学好该学科的必备的物理学基础。
这张照片是1927年10月24-29日在比利时布鲁塞尔召开的第五次索尔未会议的物理学家们的一张 合影。毫无疑问，他们是物理学史上创造新纪元的精英，29个人之中有15人是诺贝尔奖的获得者， 也可以毫不夸张地说，他们是二十世纪科学进步的开拓者与奠基人。
1.α衰变：原子核放射出氦核的衰变。
226 Ra（镭）
88
α2 4.6MeV
γ 0.185MeV
α1 4.785MeV
222 86
Rn（氡）
α衰变的位移定则
A Z
X
AZ42Y+
4 2
He+Q
*衰变能被子核和α粒子共同分 享;其中绝大部分转化为α粒子 的动能，子核所占的动能很小。 *多数子核处于激发态或基态， α粒子的能谱是不连续的线状谱， 而且常伴有γ射线 。
卢瑟福的核式模型
原子序数为Z的原子的中心,有一个带正电荷的核 (原子核),它所带的正电量Ze ,它的体积极小但质量 很大,几乎等于整个原子的质量,正常情况下核外有Z 个电子围绕它运动。
卢瑟福原子模型弊端：
卢瑟福原子模型的电子绕核旋转，加速运 动。因此，电子将不断向四周辐射电磁波，能 量不断减小从而将逐渐靠近原子核，最后落入 原子核中。这表明原子处于不稳定的状态，但 是氢原子的光谱实验表明原子相当稳定。
A z
X
如质子数相同，中子数不 同，（质量数当然不同）， 则互为同位素。
11H (氢)
2 1
H
(重氢)
3 1
H
(氚)
将核子结合在一起的作用力是什么力？有什么特点？
原子核结合能的计算
物体的能量和质量之 间存在密切的联系， 他们的关系是：
E mc2
核子在结合成原子核 时出现质量亏损，要 放出能量，大小为：
散射：一个运动粒子受到另一个粒子的作 用而改变原来的运动方向的现象。
实验结果：大多数散射角很小，约 1/8000散射角大于90°； 极个别的 散射角等于180°。
用卢瑟福自己的话说:
“这是我一生中从未有过的最难以置信的事件，它的难 以置信好比你对一张白纸射出一发15英寸的炮弹，结果 却被顶了回来打在自己身上，而当我做出计算时看到， 除非采取一个原子的大部分质量集中在一个微小的核内 的系统，是无法得到这种数量级的任何结果的，这就是 我后来提出的原子具有体积很小而质量很大的核心的想 法。”
例如：99Mo(66.0h)→99mTc(6.0h)
不成平衡
条件：T1 T2 1 2 t 7T1
结果：
N2
1 1 2
N10e 2t
A2
2 1 2
A10e 2t
例如： “冷却”反应堆裂变产物
放射平衡小结
三种平衡的共同点在于：达到平衡后，衰 变规律随半衰期较长的核素
4、放射性平衡 研究对象：（第一代）子核与母核的数目 及活度关系 长期平衡 暂时平衡 不成平衡
长期平衡(secular equilibrium)
条件： T1 T2 1 2
t 7T2
结果： N 2 1 T2
N1 2 T1
A2 A1
例如：68Ge(280d)→68Ga(68m)
4.47×109年，求该样品中铀
238 92
U 的百分含量。
解： A 0.52μCi＝0.52 3.7 104 Bq=1.92104 Bq
T 4.47109 a=4.47109 365243600 s 1.411017s
N
AT
1.92104 1.411017
学习目标
熟练掌握放射性衰变的基本类型和基本规律，X线 谱的产生机制，X(γ ）线在物质中的衰减系数及 衰减规律。 理解X线辐射场的空间分布规律,X线的准直与滤过。 了解X线的基本性质。 了解原子与原子核结构及其基本特征。