放射基本知识放射防护学

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放射性活度（radioactivity, A)
– 定义：单位时间内发生衰变的原子核数 –1Bq=1S-1 –1Ci=3.7×1010 Bq –1Ci=1000mCi
A=dN/dt
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Radioactivity 放射性活度
• 一定量的放射性核素在一很短的时间间隔内 发生核衰变数除以该时间间隔。 • 即单位时间的核衰变数目； A=dN/dt • 单位：s-1，专用名：贝可（Becquerel，Bq） ,1Bq=1S-1,旧单位为Ci, 1Ci=3.7X1010Bq • 衍生单位： KBq 、 MBq 、 GBq(10 亿 ) 、 TBq ， Ci、mCi、Ci。

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Comparison of three decay
alpha decay yes yes yes beta decay no yes yes gamma decay no no yes
Mass changed Proton changed Energy changed
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各种放射线的性质比较
λ：衰变常数(decay constant) t： decay time e： base of natural logarithm
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衰变规律
指数衰减规律 N = N0e-t N0: （t = 0）时放射性原子核 的数目
N = N 0 e - t
N: 经过t时间后未发生衰变的 放射性原子核数目
射线是高能量的电磁辐射 ——光子 2018/10/13
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衰变特点： 1、从原子核中发射出光子 2、常常在 或 衰变后核子从激发态退激时发生 3、产生的射线能量离散 4、可以通过测量光子能量来区分母体的核素类别
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衰变——3He 3He
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4. 衰变
γ衰变往往是继发于α 衰变或β 衰变后发生， 这些衰变后，原子核还处于较高能量状态，原 子核以放出γ-ray 释放出过剩能量
99Mo → 99mTc + β - → 99Tc + γ
(T1/2: ①66.02d; ②6.02h)
131I → 131Xe + β
(T1/2:8.04d)
为什么要学习《放射防护学》？
放射性来源于天然的放射性和人工放射性。天然放射性即本底照射是不 可避免的，而放射线广泛应用于各行各业，因而引起放射性防护问题。 当学生要学习影像学和其他放射学课程，当我们跨出校门，走上核医学 和其他放射学工作岗位，当病人要接受放射性诊断检查或放射治疗，首 先会想到放射线究竟对人有多大害处，人会受到哪些射线照射，放射线 怎样作用于人体组织，核医学诊断、治疗有什么特点、优势，怎样才能 认识放射线，怎样防护放射线，怎样才能趋利避害，让射线更好地为人 类服务。
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同位素——凡同一元素的不同核素（质子数同，中子数
不同）在周期表上处于相同位置，互称为该元素的同位
素。 There are the same protons, but different mass
number (or neutrons).
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第二节
放射性衰变
-
+γ
+ + + + + + + + +
光子
－
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中微子
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137
Cs
137
Ba* （激发态）
衰变
母核 -衰变
137
Ba + 射线（661.7 keV）
子核（基态） （0.0） 光子是什麽？（举例说明光子的来源和分类） 射线就是高能量的光子 ：几百keV-MeV 量级 衰变发生由于原子核能量态高，从高能态向低能态跃迁，在 这个过程中发射 射线，原子核能态降低。
α 衰变
β- 衰变
β+ 衰变
衰变
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三、放射性衰变基本规律
• 放射性核素是不稳定的，它要自发地发生衰变。 • 放射性原子核并不是同时衰变的，对于某一个原 子核而言，何时衰变是各自独立没有规律的，但 对于某一种原子核的群体而言，它的衰变是有规
律的，即原子核数目随时间增长按指数规律减少。
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对于由大量原子组成的放射源，每个原子核都可能发生衰
变，但不是所有原子在同一时刻都发生衰变，某一时刻仅 有极少数原子发生衰变。放射性核素衰变是随机的、自发 的按一定的速率进行，各种放射性核素都有自己特有的衰 变速度。放射性核素原子随时间而呈指数规律减少，其表
达式为： N=N0e-λt
0.693 T1/ 2
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T1/2=0.693/λ
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生物半衰期 (Biological half life ,Tb)
在某生物体系中，某种指定化学元素的排出
速率近似地按指数规律减少时，由于生物过 程使其在此系统中减少至一半所需时间。
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Effective half life(有效半衰期,Te)：
2. 衰变
发生原因——母核中子或质子过多
β- 衰变
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β+ 衰变
13 7N
32 S + β- + Ue + 1.71MeV P → 15 16
→ 136C + β+ + υ + 1.190MeV 电子俘获（electron capture）
β射线本质：高速运 动的电子流
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在长期的核医学和其他放射性工作实践中，会遇到这样那样的关于放射 性工作的管理和防护的问题，也会遇到上述各行各业的人员来咨询有关 放射防护的问题。
因此，《放射防护学》是预防医学系、影像系及放射医学系等的主要专业课 程之一。 2018/10/13 1
主要学习内容
放射基础知识 辐射源和辐射剂量单位
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比放射性活度：
- 定义：单位质量或体积中放射性核素的 放射性活度。 - 单位： Bq/kg; Bq/m3; Bq/l
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Specific activity and radioactivity concentration
• 比放射性活度 (Specific activity)：指单位质量 的放射性制剂中的放射性活度，Bq/mol, Bq/g；
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-衰变：3H 3He+ 2018/10/13 16
-衰变
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正电子衰变：11C 11B+ +
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电子俘获（electron capture）
质子变成中子
X射线
核外轨道电子
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电子俘获：7Be 7Li
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Proton number
50
Z=N
Neutron rich nuclei
0
50
100
150
Neutron number
Neutron-proton ratio with line nuclear stability
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原子核稳定，不会自发衰变的核素称为稳定核
素(stable nuclide);
原子核处于不稳定状态，需通过核内结构或能
238U
→
234Th
+ 4He + Q
粒子得到大部分衰变能， 粒子 含2个质子，2个中子
238U4He
+ 234Th
从母核中射出 的4He原子核
放射性母核!!
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衰变：241Am 237Np+4He
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Characteristic of alpha particle
半衰期(half life)
放射性原子核数衰变一半所需的时间
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物理半衰期 ( Physical half life，T1/2)
• 在单一的放射性核素衰变过程中，放射 性活度降至原来一半所需的时间； • 长者可达1010a，短者仅有10-10s。
• 半衰期<10h的核素称为短半衰期核素。
• 比放射性浓度(Radioactivity concentration ) ： 单位容积的放射性制剂中的放射性活度， Bq/L；
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仪器常用单位：
dps: disintegration per second cps: counts per second
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原子核结构
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几个概念
元素(element)——具有相同质子数的原子。化学 性质相同，但其中子数可以不同，因而物理性能不 同，如碘元素中的131I和127I；
核素（Nuclide）——质子数相同，中子数也相同， 且具有相同能态的原子，称为一种核素。同一元素 可有多种核素，如131I、127I、3H、99mTc、99Tc分别 为3种元素的5种核素； 同质异能素（Isomer）——质子数和中子数都相同， 但处于不同的核能状态原子，如99mTc、99Tc 。
一、核力和放射性核素
原子核的核子之间存在着很强的短程引力称为核力，核
力使原子核中的核子结合在一起，同时，原子核中又存在带
正电荷的质子之间的静电排斥力，原子核的稳定性由核子之 间的核力和质子之间的静电排斥力的相对大小决定，与核内 质子数和中子数的比例有关。 Z<20 Z/N=1 Z>83