核物理基础 PPT

β+ 衰 变
贫中子核素内质子转换为中子 位移规律: AZX AZ-1Y+ β ++Q+υ
189F 188O + β ++0.66MeV+υ
电子俘获(EC)
贫中子核素从核外内层电子轨 道俘获一个轨道电子，使核内质 子转换为中子,外层轨道电子向 内层跃迁.
标识X射线 俄歇电子
AZX +-1e
AZ-1Y + Q+υ
核素(nuclide) 具有相同核特征,核内质子数、中子数及核能态完全相同 的原子的集合称为核素;目前已知的核素有2300多种.
同位素(isotope) 具有相同质子数、但中子数及质量数不同的元素,在 周期 表中处于同一位置,如125I,131I和123I互为同位素.
同质异能素(isomer) 原子的原子序数、质子数和中子数相同而能级状态 不同的核素称为同质异能素,如99Tcm和99Tc,m 表示 激发态或亚稳定态.
数和当时存在的母核总数之比。
半衰期
物理半衰期 某一放射性核素在衰变过程中,原有
的放射性活度减少至一半所需要的时间称物理半衰期 (T1/2). T1/2短于10h的为短半衰期核素. A=A0e-λt, λT1/2=0.693 A=A0e-0.693t/T1/2
生物半衰期和有效半衰期
生物半衰期是指进入生物体内的放射性活度经由
当核内质子和中子的数目保持一定比例时，核子间的相互作用力平衡时，核就稳 定，不会发生核成分及能级变化
放射性核素
核衰变放出一种或一种以上的射线,称为放射性. α:带正电 β:带负电 γ :中性不带电
放射性核素来源:天然和人工
第四节 核衰变
+百度文库
++ ++
母核
核衰变的自发性(spontaneity)
+
子核
因素:电荷量大小和经过的物质密度
入 射 电 子
入射电子 改变运动
方向
电离 电子
激发（excitation)
当核外轨道电子从入射的带电粒子所获得的能量比较小 时,只能使低能级的轨道电子跃迁到高能级轨道上去,使 整个原子处于能量较高的状态.
入射电子改 变运动方向 入 射 电 子
激发 电子
轫致辐射(bremsstrahlung)
原子（atom)
质子(proton)、
中子(neutron)、
电子(electron) A=Z+N
(A:质量数,Z:质子数,N:中子数)
元素可表示为
A Z
X
N
能级
第二节 元素、同位素、核素和同质异能素
元素(element) 具有相同质子数的同一类原子称为一种元素.原子序数相 同,所以化学性质相同;中子数可以不同,所以,物理性质可 以存在差异.
同质异能跃迁
衰变母核和子核的原子序数相同,只是母 核和子核的能级不同.
总结
二、核衰变规律
（一）衰变规律 放射性核素的数量及放射性活度的变化服从指 数衰变规律。
N=N0e-λ t; A=A0e-λ t; N：t时刻放射性核素的数量，
A：t时刻放射性核素的活度
N0：t=0时的放射性核素数量 A0：t=0时的放射性核素活度。 λ 为衰变常数。 表示单位时间内某种放射性核素自发衰变掉的母核
医学影像学
• 放射：X光、CT、MRI（磁共振成像）… • 超声：B超、彩色多普勒超声…
• 核医学(定义）：...放射性核素诊断
和治疗疾病…
实验核医学 临床核医学
SPECT（单光子发射计算机断层） 影像核医学
PET（正电子发射计算机断层 ） 治疗核医学：放射性核素内照射治疗疾病
第一章
核物理基础
本章主要内容
γ 衰变和同质异能跃迁
γ 衰变 核素由高能态向低能态或激发态向基态跃迁的过程中释放 出γ 射线或称光子.单纯γ 衰变时子核的质量和原子序数均不变, 只是能量状态的改变.
内转换电子 原子核由激发态向基态跃迁时,将多余的能量直接传给 核外电子,使之获得足够的能量脱离轨道成为自由电子 ,这过程 称内转换.内转换放射出的自由电子称内转换电子.
• 不可能预测某个核在何时衰变。
+ +
• 核外发生的任何事件都不会对核的
++
衰变产生丝毫影响。
α粒子，即 氦核
+
+
+
一、核衰变类型
α衰变（主要发生与Z>82时）
AZX
A-4Z-2Y+42He+Q
β 衰变
β- 衰 变
富中子核素，中子数过多， 转换为质子
A Z
X
Z A1Y





Q
各种途径从体内排出原来一半所需要的时间。
有效半衰期是指生物体内的放射性活度由从体内
排出核物理衰变的双重作用，在体内减少到原来一半所 需要的时间。
放射性活度
单位时间内发生的核衰变次数.Bq,
kBq, MBq,GBq,TBq,Ci
比放射性活度和放射性浓度
比放射性活度 单位质量物质内含有的放射性活度，简称 比活度，单位是Bq/g
放射性浓度 单位体积溶液内含有的放射性活度，单位是 Bq/L
第五节 射线与物质的相互作用
带电粒子和物质的相互作用
作用的一般过程
• 与轨道电子作用：引起原子的电离和激发 • 与原子核作用：产生韧致辐射、散射和核反应
电离（ionization)
带电粒子和物质原子中的电子发生相互作用,使轨道电子获得足够 的能量脱离原子,形成正负离子对的过程.
• 一、原子和原子核 • 二、核素的基本概念 • 三、稳定性核素和放射性核素 • 四、 核的衰变及其规律 • 五、射线与物质的相互作用 • 六、常用的辐射剂量及单位
第一节 原子的基本结构
一、原子结构：
原子核 原子核外电子分层排布2n2
核外电子
原子核外电子运动区域与电子能量的关系
二、原子核结构
构成：
高速带电粒子通过原子核电场时受到突然的阻滞,运 动方向发生了大的偏移,将一部分动能转化为连续能 谱的X射线.产生轫致辐射的能量与带电粒子的能量成 正比,也与被作用物质的原子序数Z成正比,与带电粒 子的质量平方成反比.主要发生于β-粒子与物质相互 作用时.
湮没辐射 (annihilation radiatio)
+ ++
++
γ射线
99mTc、
99Tc
图1—5：99mTc、99Tc互为同质异能素
第三节、稳定性核素与放射性核素
稳定性核素
核内核子受两种力的作用，一是静电力，二是核力
• 静电力：排斥力、远程力、不饱和力、幅度较小(对应的能量为电子伏特) • 核力：吸引力、短程力、饱和力、幅度很大(对应的能量为百万电子伏特)定义：
β+粒子的平均寿命仅有10-9s,它 与物质相互作用并完全耗尽其动能 前,与物质中的自由电子相结合,正 负两个电子的静止质量转化为方向 相反、能量各为0.511MeV的两个 γ 光子.