核物理分析課件.ppt

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1、核物理2核醫(yī)學(xué)物理基礎(chǔ)基本概念核衰變射線與物質(zhì)的相互作用3KLMAtomneutronsprotonsnucleon+electrons-原子結(jié)構(gòu)AtomNucleusProtonQuark10-8cm10-12cm10-13cm<10-16cmshell原子核核子：質(zhì)子中子核能級：基態(tài)不同激發(fā)態(tài)能量單位：電子伏特eVkeVMeV5核符號核符號以AZXN表示，一般簡為AXX元素符號A質(zhì)量數(shù)Z質(zhì)子數(shù)N中子數(shù)A=Z+N如131I133Xe,99Mo6核素與同位素核素(nuclide)：具有相同的質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)和核

2、能態(tài)的一類原子核素可表示某種原子固有的特征同一種元素可包括若干種核素同位素(isotope)：是表示核素間相互關(guān)系的名稱，凡具有相同的原子序數(shù)（質(zhì)子數(shù)）的核素互稱為同位素，或稱為該元素的同位素在元素周期表中同位素處于同一位置，如1H、2H、3H7兩種同位素比較74中子8同質(zhì)異能素同質(zhì)異能素(isomer)：具有相同質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)，處于不同核能態(tài)的核素互稱為同質(zhì)異能素核激發(fā)態(tài)用m表示，如99mTc與99Tc9穩(wěn)定性核素與放射性核素核素按其穩(wěn)定程度（一般以半衰期109年為計(jì)）分為：穩(wěn)定性核素(stablenucl

3、ide)：原子核極為穩(wěn)定而不會(huì)自發(fā)地發(fā)生核內(nèi)成分或能態(tài)的變化或者變化的幾率極小放射性核素(radionuclide)：原子核不穩(wěn)定，會(huì)自發(fā)地發(fā)生核內(nèi)成分或能態(tài)的變化，而轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N核素，同時(shí)釋放出一種或一種以上的射線10中質(zhì)比核素是否穩(wěn)定取決于核內(nèi)中子數(shù)與質(zhì)子數(shù)的比例，即中質(zhì)比（N/Z）Z<20穩(wěn)定性核素N/Z＝1201Z>83均為放射性核素最新112號元素Cn在已知的2000多種核素中，穩(wěn)定性核素僅274種11核衰變的類型核衰變(nucleardecay)：放射性核素自發(fā)地釋放出

4、一種或一種以上的射線并轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N核素的過程，核衰變實(shí)質(zhì)上就是放射性核素趨于穩(wěn)定的過程核衰變的速度、方式以及釋放出的射線種類和能量取決于原子核內(nèi)的特征，不受周圍環(huán)境如溫度、濕度以及壓力等因素的影響分為α、β－、β＋、EC、γ五種衰變12α衰變23892U23490Th＋42He＋4.27MeV?4Heγ13α衰變的特點(diǎn)α粒子實(shí)質(zhì)上是He原子核，α衰變發(fā)生在原子序數(shù)大于82的重元素核3MeVα射線在空氣中的射程約為16mm，在水中或機(jī)體內(nèi)為0.02mm。因其射程很短，一張紙即可阻擋但α粒子的電離能力極強(qiáng)，故重點(diǎn)

5、防護(hù)內(nèi)照射14β-衰變AZX→AZ+1Y+?-+?-+Q?-為反中微子np+β＋?+Qβ－γ15β-衰變的特點(diǎn)?-衰變是釋放?-粒子的放射性衰變，它發(fā)生在中子過剩的原子核，衰變時(shí)釋放一個(gè)?-粒子（電子）和反中微子，核內(nèi)一個(gè)中子轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)子，子核原子序數(shù)增加1?-粒子的射程較短，穿透力較弱，而電離能力較強(qiáng)，因此不能用來作顯像，但可用作核素內(nèi)照射治療16β＋衰變AZX→AZ-1Y+?++?+Q(?為中微子)β＋γpn+e+189F—188O+β＋+?+0.66MeV17β＋衰變特點(diǎn)正電子衰變：釋放β＋粒子的放射性衰

6、變衰變時(shí)釋放一個(gè)β＋粒（正電子）和中微子，核內(nèi)一個(gè)質(zhì)子轉(zhuǎn)變?yōu)橹凶?，子核原子序?shù)減少1正電子的射程僅1～2mm即發(fā)生湮滅輻射（annihilationradiation），即失去電子質(zhì)量，轉(zhuǎn)變成兩個(gè)能量為511keV、方向相反的γ光子18Electroncapture,ECAZX+0-1e→AZ-1Y+?(?為中微子)P+e-nCharacteristicX-rayAugerelectronγ19電子俘獲衰變特點(diǎn)電子俘獲衰變：一個(gè)質(zhì)子俘獲一個(gè)核外軌道電子轉(zhuǎn)變成一個(gè)中子和放出一個(gè)中微子電子俘獲時(shí)，因核外內(nèi)層軌道缺

7、少了電子，外層電子躍遷到內(nèi)層去補(bǔ)充，外層電子比內(nèi)層電子的能量大，躍遷中將多余的能量，以光子形式放出，稱其為特征x射線，若不放出特征x射線，而把多余的能量傳給更外層的電子，使其成為自由電子放出，此電子稱為俄歇電子EC衰變發(fā)生在中子數(shù)相對過少的放射性核，衰變后子核原子序數(shù)減少120GammadecayandinternalconversionAmZX→AZY+?Internalconversionelectronγray21γ衰變?chǔ)盟プ儯é胐ecay）：放射核由激發(fā)態(tài)向基態(tài)或由高能態(tài)向低能態(tài)躍遷時(shí)發(fā)射出γ射線的衰

8、變過程，也稱為γ躍遷（γtransition）γ衰變只是能量狀態(tài)改變，γ射線的本質(zhì)是中性的光子流激發(fā)態(tài)的原子核常是在α衰變、β衰變或核反應(yīng)之后形成的22內(nèi)轉(zhuǎn)換內(nèi)轉(zhuǎn)換（internalconversation）核素由激發(fā)態(tài)向基態(tài)或由高能態(tài)向低能態(tài)躍遷時(shí)，除發(fā)射γ射線外也可將多余的能量直接傳給核外電子（主要是K層電子），使軌道電子獲得足夠能量后脫離軌道成為自由電子，此過程稱為內(nèi)轉(zhuǎn)換，這種自由電子叫做內(nèi)轉(zhuǎn)