核衰变的类型
放射性的基础知识
一、放射性1、放射性核衰变核衰变：有些原子核不稳定，能自发地改变核结构，这种现象称为核衰变；放射性：在核衰变过程中总是放射出具有一定动能的带电或不带电的粒子，即α、β、γ射线，这种现象称为放射性；天然放射性：天然不稳定核素能自发放出射线的特性；人工放射性：通过核反应由人工制造出来的核素的放射性。
2、放射性衰变的类型①α衰变：不稳定重核(一般原子序数大于82)自发放出4He核(α粒子)的过程；α粒子的质量大，速度小，照射物质时易使其原子、分子发生电离或激发，但穿透能力小，只能穿过皮肤的角质层②β衰变：放射性核素放射β粒子（即快速电子）的过程，它是原子核内质子和中子发生互变的结果；负β衰变（β-衰变）：核素中的中子转变为质子并放出一个β-粒子和中微子的过程。
β-粒子实际上是带一个单位负电荷的电子。
β射线电子速度比α射线高10倍以上，其穿透能力较强，在空气中能穿透几米至几十米才被吸收；与物质作用时可使其原子电离，也能灼伤皮肤；正β衰变(β+衰变)：核素中质子转变为中子并发射出正电子和中微子的过程；电子俘获：不稳定的原子核俘获一个核外电子，使核中的质子转变成中子并放出一个中微子的过程。
因靠近原子核的K层电子被俘获的几率大于其他壳层电子，故这种衰变又称为K 电子俘获；③γ衰变：原子核从较高能级跃迁到较低能级或者基态时所发射的电磁辐射；γ射线是一种波长很短的电磁波（约为0.007~0.1nm），穿透能力极强，它与物质作用时产生光电效应、康普顿效应、电子对生成效应等；3、放射性活度和半衰期①放射性活度：单位时间内发生核衰变的数目；A—放射性活度（s-1），活度单位贝可（Bq），其中1Bq=1s-1，1贝可表示1s内发生1次衰变；N—某时刻的核素数；t—时间（s）；λ—衰变常数，放射性核素在单位时间内的衰变几率；②半衰期(T1/2)：放射性核素因衰变而减少到原来的一半所需时间；4、核反应：用快速粒子打击靶核而给出新核(核产物)和另一粒子的过程称为核反应；方法：用快速中子轰击发生核反应；吸收慢中子的核反应；用带电粒子轰击发生核反应；用高能光子照射发生核反应；二、照射量和剂量1、照射量dQ——γ或x射线在空气中完全被阻止时，引起质量为dm的某一体积元的空气电离所产生的带电粒子（正或负）的总电量值（C，库仑）；x——照射量，国际单位制单位：库仑/kg，即C/kg伦琴（R），1R=2.58×10-4C/kg伦琴单位定义：凡1伦琴γ或x射线照射1cm3标准状况下（0℃，101.325kPa）空气，能引起空气电离而产生1静电单位正电荷和1静电单位负电荷的带电粒子；2、吸收剂量：在电离辐射与物质发生相互作用时单位质量的物质吸收电离辐射能量的大小；D——吸收剂量；——电离辐射给予质量为dm的物质的平均能量；吸收剂量D的国际单位为J/kg，专门名称为戈瑞，简称戈，用符号Gy表示：1Gy=1J/kg拉德(rad) 1rad=10-2Gy吸收剂量率（P）：单位时间内的吸收剂量，单位为Gy/s或rad/s3、剂量当量（H）：在生物机体组织内所考虑的一个体积单元上吸收剂量、品质因数和所有修正因素的乘积，H=DQND——吸收剂量（Gy）；Q——品质因数，其值决定于导致电离粒子的初始动能，种类及照射类型；N——所有其他修正因素的乘积，通常取为1；剂量当量(H)的国际单位J/kg，希沃特(Sv)，1Sv=1J/kg雷姆(rem)，1rem=10-2Sv剂量当量率：单位时间内的剂量当量，Sv/s或rem/s；4、第二节环境中的放射性本节要求：了解环境中放射性的来源，放射性核素在土壤、水、大气等环境中的分布，了解放射性核素对人体的危害及内照射概念。
原子核的稳定性及衰变
原子核的稳定性及衰变原子核是构成原子的重要组成部分，它由质子和中子组成。
然而，原子核的稳定性却是个非常复杂的问题。
本文将探讨原子核的稳定性及其衰变。
1. 原子核稳定性的基本原则原子核的稳定性取决于其质子和中子之间的相互作用力。
根据研究发现，原子核稳定的条件有两个基本原则。
首先，质子和中子之间的强相互作用力使得原子核内的粒子能够保持在一起。
这种力量足以克服电磁力的排斥作用，从而保持原子核的稳定。
这也是为什么质子数和中子数相当的原子核更稳定的原因之一。
其次，电磁相互作用力是保持原子核稳定的另一个重要因素。
由于带正电的质子相互排斥，它们会有一定的电势能。
然而，中子既不带电，也不会受到这种电势能的影响，因此在原子核中的中子数量相对较多也是保持原子核稳定的因素之一。
2. 原子核衰变的类型尽管原子核稳定性受到强力和电势能的影响，但依然存在着衰变的现象。
原子核的衰变主要分为三种类型：α衰变、β衰变和γ衰变。
α衰变是指由于原子核过于庞大，无法继续保持稳定而发生的衰变过程。
在α衰变中，原子核会释放出一个α粒子，即由两个质子和两个中子组成的粒子。
该过程会导致原子核的质量数减少4，因为一个α粒子的质量数为4。
例如，铀核衰变为镭核的过程就是一种α衰变。
β衰变是指原子核中的一个中子转化为一个质子或一个质子转化为一个中子的过程。
在β衰变中，原子核释放出一个电子或一个正电子，并伴随着一个反中微子或微中子的产生。
该过程会导致原子核质子数或中子数发生变化，进而改变原子核的元素特性。
γ衰变是指原子核处于激发态时释放能量，从而回到基态的过程。
在γ衰变中，原子核释放出高能量的γ射线。
这种射线不会改变原子核的质子数或中子数，只是释放出能量。
3. 影响原子核稳定性的因素除了基本原则和衰变类型之外，还有一些其他因素会影响原子核的稳定性。
质子数和中子数之间的比例是影响原子核稳定性的关键因素之一。
当质子数大于中子数时，原子核会变得不稳定。
这是因为带正电的质子之间的排斥作用增加，而强力的作用力无法克服这种排斥作用。
第2章原子核的衰变2－衰变类型-040809
N1 / N2 = T1/2,1 / T1/2,2
( 2.12b )
复习
• 总放射性活度是
A = A1 + A2
= A1,0 + A1, 0(1－e－λ2 t )
= A1,0 (2－e－λ2t )
(2.13)
★ 这一关系对母体核素半衰期非常长的放射性衰变链来
相当重要的。一旦平衡建立，就存在如下关系：
• 实验已证实，缺中子核素113Cs和109I也是直接质子发射体，它们的稳 定同位素分别是132Cs和126I. 核内中子数的另一种极端情形是丰中子核 素.．这类核素比稳定同位素多出多个中子，例如87Br多8个中子， 208Hg多6个中子，125Hf多5个中子，还有11Li、17B等．
2.2 核衰变类型
1u物质相对应的静质量能为
( ) E
=
1.6606
×
10−27 kg × 1.6022
2.9979 × ×10−13 J
108
m
⋅
s
−1
2
= 931.5Mev
2.2.1 α衰变
⑵ α粒子的能量（动能，Eα）及子核的反冲能ER（或Ty）
由动量守恒和能量守恒原理
两者 数值相等
mα vα = mR vR （动量守恒）
Q= Δmc2 = (mA-mB-mX)C2 Q 值与衰变时放出的粒子或量子的能量并不一致，？ 因为它还包括子体核反冲能量。
2.2 核衰变类型
◆ 按照发射粒子不同，放射性衰变分为如下几类：
（1）α衰变
（2）β衰变，细分为： ● β－ 衰变
最常见
● β+ 衰变 or 电子俘获（ε）
（3）γ衰变 以及发射转换电子或俄歇电子
αβγ衰变的规律总结
αβγ衰变的规律总结α、β和γ衰变是放射性核衰变的三种常见形式。
它们都是放射性核素自发放出粒子或电磁辐射以达到稳定态的过程。
下面对它们的规律进行总结：一、α衰变：α衰变是指放射性核素放出一个α粒子，即一个质子数为2、中子数为2的氦离子。
α衰变的规律如下：1.α衰变是对重元素而言的：α衰变一般发生在重元素中，如铀（U）系列放射性核素。
这是因为重元素的核子数较多，核内的相互作用导致核力相对较弱，不足以克服库伦斥力，因而核强力作用下核子数较多的重元素倾向于α衰变来达到稳定态。
2.生成新的原子核并释放能量：在α衰变时，原子核会变成另一个具有较小质量数和原子序数的新原子核。
同时，放出的α粒子携带正电荷和动能。
这个过程中，核质量减少，因此释放的能量与质量差相关。
3.放射性核素半衰期长：α衰变的半衰期较长，一般在数千年至几十亿年之间，例如铀-238的半衰期为44.5亿年。
这是由于其放出的α粒子相对较大，具有较高的能量状态，进一步衰变所需的时间相对较长。
二、β衰变：β衰变是指放射性核素中的一个中子衰变为质子，并释放出一个带负电荷的β粒子（可以是电子e-或正电子e+）。
β衰变的规律如下：1.β-衰变与β+衰变：β-衰变是指中子转化为质子，并释放出一个电子，例如钴-60放射性核素。
β+衰变是指质子转化为中子，并释放出一个正电子，例如氯-37放射性核素。
2.生成新的原子核并释放能量：在β衰变时，核子的数量发生改变，进一步生成具有不同质量数和原子序数的新原子核。
放出的β粒子带有电荷和动能。
同时，根据能量守恒定律，可能会产生伽马光子和可能的其他衰变产物。
3.半衰期较短：β衰变的半衰期通常较短，从几分钟到几十年不等，例如碳-14的半衰期为5730年。
这是由于β衰变涉及到较小的质量变化和粒子释放。
三、γ衰变：γ衰变是指放射性核素核外电子在跃迁时释放出γ光子，即高能量的电磁辐射。
γ衰变的规律如下：1.不改变原子核的结构：γ衰变不涉及原子核内的粒子数量变化，该过程只涉及到放出高能量的γ光子。
核衰变的基本类型
核衰变的基本类型一、引言核衰变是指原子核中的粒子发生变化，导致原子核的质量数、原子序数或能量发生改变的现象。
它是一种自然界中常见的现象，也是人类利用核能和进行核反应时必须了解和掌握的基础知识。
本文将从基本类型、特点和应用三个方面详细介绍核衰变。
二、基本类型核衰变可以分为三种基本类型：α衰变、β衰变和γ射线。
1. α衰变α粒子是由两个质子和两个中子组成的带正电荷的粒子，其符号为α。
在α衰变中，原子核释放出一个α粒子，同时质量数减少4，而原子序数减少2。
例如：$^{238}_{92}\text{U}$ $\rightarrow$ $^{234}_{90}\text{Th}$ + $^{4}_{2}\text{He}$这里238表示铀-238这种同位素的质量数，92表示铀-238这种同位素的原子序数；234表示钍-234这种同位素的质量数，90表示钍-234这种同位素的原子序数；4表示氦-4这种同位素的质量数，2表示氦-4这种同位素的原子序数。
2. β衰变β粒子是带负电荷的电子或正电子，其符号为β。
在β衰变中，原子核中的一个中子或一个质子转化成一个β粒子和一个反中微子或正中微子。
当原子核中的质子数增加时，发生β+衰变；当原子核中的质子数减少时，发生β-衰变。
在β-衰变过程中，原子核内部的一颗中性粒子转化为负电荷的β粒子和一颗反中微子；在β+衰变过程中，原子核内部的一颗质量等于电荷相反的正电荷粒子（即正电子）转化为正电荷的β粒子和一颗正中微子。
例如：$^{14}_{6}\text{C}$ $\rightarrow$ $^{14}_{7}\text{N}$ + $^0_{-1}\text{e}$这里14表示碳-14这种同位素的质量数，6表示碳-14这种同位素的原子序数；14表示氮-14这种同位素的质量数，7表示氮-14这种同位素的原子序数；0表示β−粒子的质量数，−1 表示β− 粒子的原子序数。
3. γ射线γ射线是一种高能电磁波，其符号为γ。
核衰变
辐射加工举例
辐射交联、固化、接枝、裂解
高分子量100000
橡胶硫化
木材纸浆生产粘胶丝
茶
海洋产多糖类
辐射分解
肥料
花卉
胡萝卜
水稻
辐射育种
全世界20世纪50年代 辐射育种占新品种 9％ “原丰早”水稻
现在50％
“鲁棉一号”棉花 “太幅一号”小麦
我国已培育513个新品种，占世界1/4 每年增产粮、棉、油 30－ 40亿公斤，社会经济效益 60亿元
物基二班 魏东星
衰 变
衰 变
衰 变
α β
α衰变是原子核自发放射α粒子的核衰变过程。α粒子是电荷数为2、质 量数为4的氦核He。不同核素α衰变的半衰期分布较广，从1微秒(μs)到 1017秒(s)，一般的规律是衰变能较大，则半衰期较短；反之，衰变能 较小，则半衰期较长。衰变能的微小改变，引起半衰期的巨大变化。α 衰变主要限于一些重核素。 原子核自发地放射出β粒子或俘获一个轨道电子而发生的转变。放出电 子的衰变过程称为β-衰变；放出正电子的衰变过程称为β+衰变;原子核 从核外电子壳层中俘获一个轨道电子的衰变过程称为轨道电子俘获， 在 β衰变中，原子核的质量数不变，只是电荷数改变了一个单位。β衰 变的半衰期分布在接近10秒到10年的范围内，发射出粒子的能量最大 为几兆电子伏。β衰变不仅在重核范围内发生，在全部元素周期表范围 内都存在β放射性核素。 伽玛衰变﹝γ衰变﹞是放射性元素衰变的一种形式。反应时放出伽 玛射线﹝是电磁波的一种，不是粒子﹞。 此衰变不涉及质量或电 荷变化.伽马射线是电磁辐射，具有在电磁辐射的频谱中最高的频 率和能量，而且在电磁辐射的频谱中波长最短，即是属于高能光子。 由于其高能量，活细胞吸收它们时能造成严重破坏。
《原子核的衰变》 讲义
《原子核的衰变》讲义一、原子核衰变的概念在我们生活的这个世界里，物质的构成和变化有着无尽的奥秘等待我们去探索。
而原子核的衰变，就是其中一个极其重要的现象。
简单来说，原子核的衰变指的是原子核自发地放出某种粒子而转变为新核的过程。
这就好像一个原本稳定的“小团体”，突然有成员离开了，导致整个团体的性质发生了改变。
原子核衰变的发生是不受外界条件影响的，它是原子核内部自身的性质所决定的。
这意味着，无论我们所处的环境是高温还是低温，高压还是低压，原子核该衰变的时候就会衰变。
二、原子核衰变的类型原子核衰变主要有三种类型：α衰变、β衰变和γ衰变。
1、α衰变α衰变是指原子核放出一个α粒子（也就是氦原子核，由两个质子和两个中子组成）而转变为新核的过程。
在这个过程中，新核的质量数会减少 4，电荷数会减少 2。
比如说，铀 238 经过α衰变会变成钍 234 ，其核反应方程式可以表示为：＼＼begin{align}＿{92}＾｛238}U&＼to_{90}＾｛234}Th ＋＿{2}＾｛4}He\＼＼end{align}＼2、β衰变β衰变分为β⁻衰变和β⁺衰变。
β⁻衰变是指原子核内的一个中子转变为一个质子和一个电子，同时放出一个电子的过程。
在这个过程中，新核的质量数不变，电荷数增加 1 。
例如，碳 14 经过β⁻衰变会变成氮 14 ，其核反应方程式为：＼＼begin{align}＿{6}＾｛14}C&＼to_{7}＾｛14}N ＋＿{－1}＾｛0}e\＼＼end{align}＼β⁺衰变则是原子核内的一个质子转变为一个中子和一个正电子，同时放出一个正电子的过程。
在这个过程中，新核的质量数不变，电荷数减少 1 。
3、γ衰变γ衰变通常是在α衰变或β衰变发生之后，原子核处于激发态，然后向低能态跃迁时放出γ光子（也就是高能电磁波）的过程。
γ衰变不会改变原子核的质子数和质量数，只是原子核能量状态的调整。
三、原子核衰变的规律1、衰变的半衰期半衰期是衡量原子核衰变快慢的一个重要物理量。
核反应的产生与核反应方程式
核反应的产生与核反应方程式核反应是指原子核之间发生的转化过程，其中能量的释放或吸收是一种特征性的现象。
核反应可以分为核衰变和核聚变两种类型。
核衰变是指原子核自发地转变为其他原子核的过程。
在核衰变过程中，原子核的质量数和原子序数都可能发生变化。
常见的核衰变类型有α衰变、β衰变和γ衰变。
α衰变是指一个原子核释放出一个α粒子，相当于一个氦离子（包含2个质子和2个中子）。
β衰变则包括β+衰变和β-衰变，其中β+衰变是指一个原子核放出一个正电子和一个中微子，而β-衰变是指一个原子核放出一个负电子和一个反中微子。
γ衰变是指一个原子核放出γ 射线，并不改变其质量数和原子序数。
另一种核反应类型是核聚变，即两个或多个原子核融合成为一个更大的原子核。
核聚变通常伴随着巨大的能量释放，是太阳内部以及氢弹等核武器的能量来源。
目前人类实现的核聚变方式是通过高温、高压下将氘（D）和氚（T）核融合成氦（He）核的过程，同时释放出高能中子。
核反应的发生可以通过核反应方程式来描述，核反应方程式包括反应物和生成物之间的化学符号和质量数、原子序数。
以下是几个常见的核反应方程式示例：1. α衰变：毒魔核（Po-210）经过α衰变转变为铅（Pb-206）：Po-210 → Pb-206 + α2. β+衰变：正电子（e+）与电子（e-）相遇湮灭，生成两个光子（γ）：e+ + e- → γ + γ3. β-衰变：碳-14（C-14）经过β-衰变转变为氮-14（N-14）：C-14 → N-14 + β-4. 核聚变：氘（D）与氚（T）发生核聚变生成氦（He）和一个中子（n）：D + T → He + n需要注意的是，核反应方程式必须满足质量守恒和电荷守恒定律。
在编写核反应方程式时，应确保反应物的质量数和原子序数总和等于生成物的质量数和原子序数总和。
总之，核反应是原子核之间转化的过程，包括核衰变和核聚变两种类型。
核反应方程式用于描述核反应过程中反应物和生成物之间的变化关系。
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α衰变（从母核中射出的4He原子核）
2、 －衰变（ -minus decay）
衰变主要发生在质量较轻、中子相对过剩的核 素。核中一个中子转化为质子，总核子数不变， 同时释出一个负电子（来自核的负电子 negation称粒子即- ）及一个反中微子故子 核的原子序数比母核增加1，原子质量数不变。 反中微子是一种质量极小的不带电基本粒子， 穿透性极强，一般探测器不能测知。
5、稳定性核素（stable nuclide）：是指原 子核不会自发地发生核变化的核素，已发现 的仅有274种，它们的质子和中子处于平衡 状态。
6、不稳定性核素（unstable nuclide）又称放 射性核素，能按照自身的规律、自发地核衰 变;衰变时放出核射线并变为新核素；有特定 半衰期的核素。*
3、同质异能素（isomer）： Z、N相等，能量
（E）状态不等，如： Tc/ Tc， In/ In； +
+
+
++ ++
+
+
+
+ ++
+
γ射线
99m 99
113m 113
99mTc
99Tc
4、核素（nuclide）：凡具有一定原子序数（Z） 、原子质量（A）和处于特定能量（E）状态
（特定核特征）的原子称为核素；
• Visiting scholar in US (last year)
是应用放射性核素诊断、治 疗患者疾病并进行基础医学科 学研究的一门医学学科；广义 则是核素和核射线在医学上的 应用及其理论研究的总称。
Category of NM
Nuclear medicine
diagnosis treatment
核医学
昆明医科大学第一临床学院
核医学教研室 朱高红
2014／02／28
Personal resume
• Gaohong Zhu, Associate Professor , Master of Medicine.
• Director of the department of Nuclear Medicine
负压抽吸瓶
将 带 有 99mTcO4- 吸 入负压瓶内。
生理盐水
99Mo/99m Tc generator
二、几个基本概念
1、元素（element） 2、同位素（isotope） 3、同质异能素（isomer） 4、核素（nuclide） 5、稳定性核素（stable nuclide） 6、不稳定性核素（unstable nuclide）
第二节 核衰变及衰变规律
一、核衰变(nuclear decay) 原子核只有在中子和质子的数目之间保持一定的比例时， 才能稳定，当原子核（母核，parent nuclide）中质子 数过多或过少，或者中子数过少或过多，原子核便不稳 定。这时的原子核就会自发地放出射线，转变成另一种 核素（子核，daughter nuclide），同时释放出一种或 一种以上的射线。这个过程又称为放射性衰变 （radiation decay）或蜕变。核衰变是由原子核内部的 矛盾运动决定的。
二、核衰变的类型
放射性核素主要衰变方式有
１、α衰变 ２、β-衰变
α
γ
β
３、β+衰变
４、γ衰变
χ
ν
５、核外电子俘获衰变
1、α衰变（alpha decay）
不稳定原子核自发地放射出α粒子（alpha particle）而变成另一个核素的过程称为α衰变。 质量数减少4，质子数减少2，在元素周期表中 前移2位。
-衰变图示和衰变方程
proton
electron
proton
+
+
+
neutron
Antineutrin o
AZΧ → AZ+1Y+ β-（0-1e）+ ⊽+ Q
核反应、核裂变及放射性衰变后，原子核可以 暂时处于较高的能量状态称为激发态(excited state) 。
激发态的原子核可表示为Amx，如99mTc。处于激 发态的核素都很不稳定，要释放过剩的能量而回 到基态。
在工厂的核反应堆中,中子流（n）轰击靶核钼 （98Mo），98Mo释放γ射线后转变成99Mo，再把 99Mo装在发生器（层析柱）内运到使用部门。 99Mo的半衰期67小时，释放β－射线后衰变成激 发态的99mTc，放射性药房或核医学科工作人员 用生理盐水淋洗发生器就可得到99mTc，见下图
第一节 核物理基本概念
核爆炸
一、原子结构
原子
原子核 位于原子的中央，内含电中性的 中子及带正电荷的质子；
电 子 带负电荷，质量为中子 1/1837， 围绕原子核沿轨道运行，情况就 好像行星环绕太阳数 质量数（A）=质子数（Z）+中子数（N） 表示： AZХN ，AХ
机制: 核子总数过多，而致斥力＞引力而发生。 大多见于A＞200 、Z＞83的天然、长T1/2 的放 射性核素。
α衰变图示和衰变方程
parent nuclide
++
+ ++
+ +
daughter nuclide
++
+ + +
+
+ +
helium-4 nucleus
AZΧ
→
A-4 Z-2
Y+
α（42He）+Q（energy)
把原子核外分成七个运动区域，又叫电子层，
电子能量
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。
H
L
Ener gy
原子核由于不断运动而具有一定的能量。一般
原子核的 情况下，原子核都处于能量最低的状态，称为 能级 基态(ground state)；在一定条件下，如在某些
Diagnosis in vivo Diagnosis in vitro
SPECT/CT, PET/CT imaging
Non-imaging (function)
DiscoveryTM PET/CT Elite Scaner
第一章 核物理基础知识
第一节 核物理基本概念 第二节 核衰变及衰变规律 第三节 射线和物质的相互作用 第四节 常用的辐射剂量及其单位
1、元素（element）：Z相等的一类原（核外电 子数和最外层电子数相等，化学性质相同） 如C、H、O为不同元素；
2、同位素（isotope）：某一元素含有不同的
中子数目，则称为该元素的同位素（Z相等，
N不等）如：123I、125I、131I；
氢元素的同位素
氕（piě）
氘（daò）
氚 （chuan）