放射状态
放射性核素的半衰期的定义是
放射性核素的半衰期的定义是
所谓半衰期，在物理学上，一个放射性同位素的半衰期是指一个样本内，其放射性原子衰变至原来数量的一半所需的时间。
放射性元素的原子核有半数发生衰变时所需要的时间，叫半衰期（Half-life）。
随着放射的不断进行，放射强度将按指数曲线下降，放射性强度达到原值一半所需要的时间叫做同位素的半衰期。
原子核的衰变规律是：N=N0×(1/2)t/T其中：N0是指初始时刻（t=0）时的原子核数，t为衰变时间，T为半衰期，N是衰变后留下的原子核数。
放射性元素的半衰期长短差别很大，短的远小于一秒，长的可达数百亿年。
在物理学中，尤其是高中物理，半衰期并不能指少数原子，它的定义为：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间。
衰变是微观世界里的原子核的行为，而微观世界规律的特征之一在于“单个的微观事件是无法预测的”，即对于一个特定的原子，我们只知道它发生衰变的概率，而不知道它将何时发生衰变。
然而。
量子理论可以对大量原子核的行为做出统计预测。
而放射性元素的半衰期，描述的就是这样的统计规律。
放射性元素衰变的快慢是由原子核内部自身决定的，与外界的物理和化学状态无关。
如何测定放射性同位素的半衰期
测定方法有两种，一种是物理法，利用核物理仪器直接测定放射性同位素的放射性强度随时间的减少量，因此，又叫做直接测量法，
该方法适于半衰期短、放射性强度大(如α衰变)的同位素。
另一种方法是地球化学方法或叫做间接测量法，通过测定已知年龄的矿物中母体与子体含量，利用年龄公式计算获得。
放射性衰变基本知识(共32张PPT)
〔二〕康普顿效应(Compton effect)：
当光子的能量远大于壳层电子的 结合能时，γ光子将其局部能量传给被 作用物质原子核的核外电子，使其脱离 原子核的束缚成为自由电子，这个自由 电子称为康普顿电子，γ射线失去局部 能量改变运动方向射出，称为康普顿散 射光子，这个过程称为康普顿效应。
(三)电子对生成效应(pair production)： 能量超过1.02Mev的γ射线与物质相
半衰期和其出厂到使用时的间隔时间〔t〕计 比方125I(碘)衰变式如下：
(三) 湮没辐射：β+与物质相互作用会受到原子核电场的吸引，正负电子结合成为一对能量各为0.
算出使用时的放射性活度。 一、衰变规律：对大量放射性核的群体进行研究，发现其衰变遵循一种普遍的衰减规律，即各种放射性核的群体〔样品〕其总的放射性核的数目
二、衰变类型
(一)α衰变(alpha decay)：指母核放出一 个α粒子〔氦原子核〕的过程。
比方226Ra(镭)衰变式如下：
226Ra→222Rn+α+4.86Mev
α粒子的质量大且带电荷，故射程短，穿透 力弱，在空气中只能穿透几厘米，一张纸就可 屏蔽，因而不适合作核医学显像用。但α粒子 对局部的电离作用强，对开展体内恶性组织的 放射性核素治疗具有潜在的优势。
射线通过低原子序数物质时以康普顿效 应为主；而高能γ射线通过高原子序数 物质时以电子对生成效应为主。
γ射线与物质相互作用产生的光 电子、康普顿电子、生成电子对等次 级电子可以进一步引起物质的电离和 激发。
三、中子与物质的相互作用
〔一〕弹性散射〔碰撞〕：中子将一局部能 量传给被碰撞的原子核，使其脱离电子层而 运动形成反冲核，反称为弹性散射。实验说明： 中子与其质量相近的原子核碰撞时损失的能 量最多〔如氢核〕，所以，中子易于被含氢 多的物质如水、石蜡等减速吸收，这在中子 防护上具有重要意义。
放射性
3
课堂训练 1．以下实验能说明原子核内有复杂结构的是( )
A．光电效应实验
B．原子发光产生明线光谱 C．α粒子散射实验 D．天然放射现象
解析：光电效应实验是光子说的实验依据；原子发光产生
明线光谱说明原子只能处于一系列不连续的能量状态中；α粒
子散射实验说明原子具有核式结构；天然放射现象中放射出的 粒子是从原子核中放出的，说明原子核内具有复杂的结构，故 选D. 答案：D
218Po并放出一个粒子， 一个氡核 222 Rn 衰变成钋核 86 84
其半衰期为3.8天.1 g氡经过7.6天衰变掉的氡的质量，以及 222 86 Rn 衰变成钋核 218 84 Po的过程放出的粒子是( A．0.25 g，α粒子 B．0.75 g，α粒子 C．0.25 g，β粒子 D．0.75 g，β粒子 )
半衰期是一种统计规律，对于少数原子核来说不能应用， 半衰期公式： .
放射性的发现 1896年，法国物理学家贝克勒尔发现，铀和含铀的矿物能
够发出看不见的射线，物质发射射线的性质称为放射性．元素
这种自发地放出射线的现象叫做天然放射现象．具有放射性的 元素称为放射性元素． 研究发现，原子序数大于83的所有元素，都能自发地放出 射线，原子序数小于83的元素，有的也具有放射性．元素的放
D．质子的发现
解析：卢瑟福根据α粒子的散射实验的结果，提出原子的 核式结构模型，所以A项正确． 答案：A
4．卢瑟福预想到原子核内除质子外，还有中子的事实依据
是( ) A．电子数与质子数相等 B．原子核的质量大约是质子质量的整数倍 C．原子核的核电荷数只是质量数的一半或少一些 D．质子和中子的质量几乎相等 解析：本题考查原子核结构的发现过程． 答案：C
D．放射性就是该元素的化学性质 解析：原子序数大于83的所有元素都有放射性，小于等于 83的元素有的就没有放射性，所以A错；放射性是由原子核内部 因素决定的，与该元素的物理、化学状态无关，所以C对，B、 D错，故选C.
放射性基本知识
α β
4
2He
+2 -1
4 1/1840
~几万 ~20万
4~10 0.01~2.5
e-1
γ
光子
0
静 质 量 ~30万 =0 (真空)
0.01~3
α、β、γ蜕变 、 、 蜕变
1
α蜕变：原子核放出 粒子而发生蜕 蜕变：原子核放出α粒子而发生蜕 蜕变
③热核爆炸。 热核爆炸。
超铀元素的应用有： 超铀元素的应用有：
①核燃料。反应堆能大量生产钚239，作为快 核燃料。反应堆能大量生产钚239 239，
中子增殖堆的核燃料。 中子增殖堆的核燃料。 ②能源。利用它们在衰变过程释放的热或将 能源。 其转化为电能，同位素电池用于心脏起搏器、 其转化为电能，同位素电池用于心脏起搏器、 人造器官、航海浮标、海底电缆等。 人造器官、航海浮标、海底电缆等。 ③放射源。主要利用它们衰变时放出的α粒 放射源。主要利用它们衰变时放出的α 射线和中子，用于活化分析、 子、γ射线和中子，用于活化分析、中子照 中子衍射、烟雾探测器预报火警等。 相、中子衍射、烟雾探测器预报火警等。
例如， 例如，常用的钴源的蜕变。
β
0.31
γ γ
的蜕变图
天然放射性核素与放射系
1.三个放射系 三个放射系
1）.铀系 238U 4n+2 ） 铀系 2）、锕铀系 235U 4n+3 ）、锕铀系 ）、 3）、钍系 230Th 4n ）、钍系 ）、 ）这三个放射系衰变的末代子体为稳定的铅。 特 1）这三个放射系衰变的末代子体为稳定的铅。 ）都有一代子体为氡， （ 点 2）都有一代子体为氡，即222Rn（习惯称镭射
实验室常见放射性物质危险
实验室常见放射性物质危险放射性同位素在医疗卫生、教学与科学研究等有关领域得到了广泛的应用。
放射性同位素具有放射性的特性，需在专门的实验室或者专门设计的装置和设施内进行操作。
放射性实验室是指从事开放型放射性工作和封闭型放射性工作的实验室或场所，所操作和接触的放射性同位素会产生放射线，防护和使用不当会对人体产生危害。
同时，产生的放射性废物处理不当，会对环境造成污染，直接或间接对人体造成危害。
加强放射性同位素的管理，防止放射性事故发生是放射性实验室安全管理的重要内容。
一、放射性基本特点（一）放射性种类有些核素的原子核能自发地发生衰变，放出不同的射线，这种性质称为放射性，发出的射线有α射线、β射线、γ线和中子射线。
射线装置是使用电能产生电离辐射的装置，包括加速器、中子发生器和X 射线机等。
目前可利用的放射性同位素大约有100 种，制成的放射源可达1 500多种，其中金属元素如226Ra、60Co、137Cs、119Ag、59Fe等，非金属元素如14C、32P、35S、131I等。
生物学实验室常用的放射性同位素为3H、14C、32P、131I、40K等。
（二）放射性量和单位对放射性进行定量描述需要了解辐射量和单位，指标为放射性活度（A），放射性活度的国际制单位（SI）是秒的倒数，专用名称为贝可勒尔，简称“贝可”，以符号Bq 表示。
放射性同位素每秒钟发生1次核衰变，其放射性活度为1个贝可勒尔。
剂量是指某一对象物质所接受或“吸收”辐射能量的一种量度。
量度辐射的剂量有吸收剂量、当量剂量、有效剂量、待积当量剂量或待积有效剂量等。
吸收剂量（D）的国际制单位是焦耳/千克（J·Kg-1），专用名称为戈瑞，以符号Gy 表示。
当量剂量是吸收剂量和辐射权重因数的乘积，国际制单位是焦耳/千克（J·kg-1），专用名称为希沃特，以符号Sv 表示。
有效剂量是人体各组织或器官的当量剂量乘以相应的组织权重因数之和，国际制单位也是焦耳/千克（J·kg-1），专用名称为希沃特，以符号Sv 表示。
放射性基础知识ppt课件
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1
电离辐射标志
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2
电离辐射警告标志
电离辐射警告标志
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3
放射性（电离辐射）
性质 。具有衰变的性质
。特点 （1）能自发放出射线，与此同时衰变成别 的核素。 （2）有一定的半衰期。 （3）原子核数目服从指数年规律减少。
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4
放射性分类
放射性射线主要有α射线（带正电）、β 射线（带负电）、γ射线（不带电）。
三种射线的穿透能力比较： γ射线（混凝土或铅板）>β射线（铝板）> α射线（纸）
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6
放射性半衰期
原子核数目减少到原来数目一半所需的时 间称为该核素的半衰期。用T1/2表示。不同 的核素半衰期不一样，如：
。氚-3（12.3年）、钴-60 （ 5.27年）、铯-137 （30.2年）、镭-226（1600年）、铀-238（45亿 年）、铱-192（74.2天）、氡-222（3.8天）、碘源自31（8天）完整编辑ppt
17
现场工作注意防护
利用仪器
。利用辐射仪器可判断放射源是否存在。同时， 也能判断辐射剂量的大小。
。注意标志
。放射源的三叶标志，工作场所有警示标志（当 心电离辐射），放射源的包装体或铭牌上有放射 源的标志。
。依靠经验
a.主要根据不同行业使用的放射源的核素种类、活 度大小的不同，采取不同的防护措施。
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12
放射源分类
根据对人的危害程度，分为5类。
Ⅰ类放射源属极危险源。没有防护情况下，接触几分钟到1 小时就可致人死亡。
Ⅱ类放射源属高危险源。没有防护情况下，接触几小时到几 天可致人死亡。
【放射化学】第6章 环境放射化学
放射性对人的危害： 空气中的放射性污染物
空气中的放射性污染对人直接造成外照射； 人吸入污染的空气→内照射； 沉积到地面上的污染物 沉积造成的地面污染 →外照射； 沉积导致的农作物污染→内照射。
2）放射性物质在大气中的一般变化过程 放射物质在大气中发生的过程主要是物理过程和化
学过程。
在一些射线的作用下，大气中会发生一系列的化学 反应，其中最重要的是光化学反应。各层的化学反 应不近一致。
1）水体的分类与组成 环境水可分为降水（雨、雪、雹）、地表水、和地 下水类等。 归纳起来如下：环境水：水、悬浮物、胶体物质、 溶解物质。 2）放射性物质在水体中的一般变化过程 这些变化过程大致可分为物理过程、化学过程和生 物过程。
(2)放射性物质在水体中的化学行为 1）放射性物质在水体中的存在状态 放射物质在水体中的存在状态因其来源不同而不同，
人为产生的气载污染物一般都排入边界层中。 污染物质释入大气后将随风的运动向下风向输运， 污染物分布不均匀形成的浓度梯度导致其在水平和铅 直方向上扩散，空气流场的切变则导致污染物的弥散。
大气的分层结构
输运过程中放射性核素将逐渐衰变，其子体逐渐积累。 雨雪的清洗→湿沉积； 粒径较大(＞20μm)的固体颗粒→沉降； 气溶胶，蒸汽和气体与固体物碰撞→干沉积； 风的作用→沉积物→悬浮→二次污染。
6.3 放射性物质在土壤中的化学 （1）概述 1）土壤的组成：
土壤是岩石圈表面的风化层，它主要由矿物质、有 机质、水和空气四部分组成。矿物质分为原生矿物和 次生矿物。
土壤中的有机质包括动植物死亡后的残骸以及生活 在土壤中的微生物和其它生物。土壤中的空气和水存 在于土壤空隙之间，它们在植物的呼吸和养分的传递 中起着重要作用。
大气的总质量约为3.9×1015吨，主要成分是氮 (78.09%)和氧(20.95%)，还有微量的稀有气体、CO2、 水蒸气和飘尘等，大气是一种复杂的化学体系。根据 大气物理性质的不同特征，将大气分为对流层、平流 层、中间层、热层和散逸层等，与人类有最密切的是 对流层和平流层。
天然放射现象衰变
(C) β ，α ，γ 。 (D) β ，γ ， α 。
两种放射线探测方法：(1) 通过云室观察粒子的轨迹; (2)通过盖革管观察。
威尔逊云室示意图
盖革管
练习
1. 为什么说放射性表明原子核是有内部结构的?
2. 钍
元素发生一次α衰变后,变成了什么元素?
写出衰变方程式。
3. 什么是半衰期?
4. 将α ，β ，γ 三种射线按电离能力递增顺序排列应
该是
（B）
(A) α ，β ，γ 。 (B) γ ，β ， α 。
天然放射现象衰变
2020/8/18
一、天然放射现象 如图所示，放射性元素发出的射线，在垂直穿过真空 磁场时分成三束：
中间一束是不带电的，另两束分别带正负电荷，这 三种射线分别是 ，， 射线。
人们把物质能够发射射线的性质叫做放射性。 具有放射性的元素叫做放射性元素。 元素自发地放出射线的现象叫做天然放射现象。
很弱
光速
很强
很弱
三、放射性元素的衰变 原子核由于自发地放射出某种粒子而转变为新核的 变化，叫做原子核的衰变。 放出α粒子的衰变叫做 α衰变。 放出粒子的叫做 β衰变。 铀238 的衰变方程：
大量观察表明，核在衰变的过程中电荷数质量数 都是守恒的。
四、半衰期
放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间， 叫做这种元素的半衰期。
实验证明，放射性元素的半衰期与它所处的物理状 态和化学状态无关。
222Rn 衰变 218Po ，半衰期 3. 8 天。
226Ra 238U
222Rn ，半衰期 1.62×103 年 。 234Th ，半衰期 4. 5 ×109 年。
五、放射性的探测
放射性元素α、β、γ射线都是看不见的射线，但可以根 据它与其他物质作用时产生的一些 现象来探知放射线的存 在。
19.2放射性元素衰变
用辽大教辅
考名牌大学
【解析】 (1)设238U 衰变为206Pb 经过 x 次 α 衰变和 y 次 92 82 β 衰变．由质量数守恒和电荷数守恒可得 238＝206＋4x① 92＝82＋2x－y② 联立①②解得 x＝8，y＝6 即一共经过 8 次 α 衰变和 6 次 β 衰变．
用辽大教辅
考名牌大学
思考讨论 在 α 和 β 衰变中，新核的质量数与原来的核的质量数有 什么关系？相对于原来的核在周期表中的位置，新核在周期 表中的位置应该向前移还是向后移？要移动几位？
提示：在 α 衰变中新核的质量数比原来的核的质量数少 4，相对于原来的核在周期表中的位置，新核在周期表中的位 置将向前移动两位，每经过一次 α 衰变，质量数减少 4，核电 荷数减少 2，在 β 衰变中新核的核电荷数增加 1，原子序数增 加 1，质量数不变，在元素周期表中的位置向后移动 1 位.
232 Th→208Pb＋64He＋4－0e 90 82 2 1
用辽大教辅
考名牌大学
【解析】 本题主要考查对衰变规律的应用和计算能力． 解法一：由于 β 衰变不会引起质量数的减少，故可先根 据质量数的减少确定 α 衰变的次数， 因为每进行一次 α 衰变， 232－208 质量数减 4，所以 α 衰变的次数为：x＝ 次＝6 次 4 再结合核电荷数的变化情况和衰变规律来判断 β 衰变的 次数.6 次 α 衰变，电荷数减少 2×6＝12 个，而每进行一次 β 衰变，电荷数增加 1，所以 β 衰变的次数为：y＝[12－(90－ 82)]次＝4 次．
用辽大教辅
考名牌大学
要点 2 半衰期 1．半衰期的理解：半衰期是表示放射性元素衰变快慢的 物理量，同一放射元素具有的衰变速率一定，不同元素半衰 期不同，有的差别很大．
第二节放射性元素的衰变
衰变， 衰变， 8次 α衰变，6次 β衰变， 22个 中子数减少 22个.
半衰期: 半衰期 原子核数目因衰变减少到原来的一
半所需的时间称为该元素的半衰期。 半所需的时间称为该元素的半衰期。 记为T 记为 1/2 每种放射性元素都有其特定的半衰期， 每种放射性元素都有其特定的半衰期，由几 微秒到几百万年不等,如氡 如氡222的半衰期 的半衰期3.8 微秒到几百万年不等 如氡 的半衰期 的半衰期长达4.5× 天，铀238的半衰期长达 ×109年。 的半衰期长达 对任何一个放射性元素， 对任何一个放射性元素，它发生衰变的精确 时刻是不能预知的。 时刻是不能预知的。
练习6 在垂直于纸面的匀强磁场中， 练习6：在垂直于纸面的匀强磁场中，有 一原来静止的原子核，该核衰变后， 一原来静止的原子核，该核衰变后，放出 的带电粒子和反冲核的运动轨迹如图所示。 的带电粒子和反冲核的运动轨迹如图所示。 由图可以判定（ 由图可以判定（BD） 该核发生的是α A、该核发生的是α衰变 B、该核发生的是β衰变 该核发生的是β C、磁场方向一定垂直于 纸面向里 D、不能判定磁场方向向 里还是向外
练习5 一块氡222 放在天平的左盘时， 222放在天平的左盘时 练习 5 ： 一块氡 222 放在天平的左盘时 ， 需在天平的右盘加444 砝码， 444g 需在天平的右盘加444g砝码，天平 才能处于平衡， 222发生 衰变， 发生α 才能处于平衡，氡222发生α衰变，经 过一个半衰期以后， 过一个半衰期以后 ， 欲使天平再次平 应从右盘中取出的砝码为（ 衡 ， 应从右盘中取出的砝码为 （ D ） A．222g 222g C．2g B．8g D．4g
T1/2=0.693τ
Attention！
半衰期的长短是由原子核内部本身的 因素决定的，与原子所处的物理、化学状 态无关
第二章_放射性衰变的种类与规律
X
Z
A1Y
e_
ν
185O175N β
3）俘获轨道电子
A Z
X
e
ZA-1Y
A Z
X
YA
Z-1
e
ν
质量数守恒：衰变过程中，质量数A保持不变
12
中微子
+
+ ++
+ +
+
+ +
+
质子转变成中子，并且 带走一个单位的正电荷
中子转变成质子，并且 带走一个单位的负电荷
－
大小只与原子核本身性质有关，与外界条 件无关; 数值越大衰变越快
半衰期(half-live)：放射性原子核数从N0 衰变到N0的1/2所需的时间
N = N0e-t
26
2. 半衰期
放射性原子核的数目因衰变减小到原来核数的一半所需要 的时间
表示方法： T1 2
当t T1 时， 2
N
1 2
N 0＝N 0e T12
G M
NA
放射性核素的重量、放射性活度、半衰期之间的关系
31
0
1
t e t d (t )
1
N 0
0
28
原子核的平均寿命为衰变常数的倒数
1 T1 2 0.693
T1
2
0.639
0.639
0.639 1 T1 2
29
第四节 放射性活度及其单位
定义：A dN dt
放射性样品 单位时间内发生衰变的原子核数。以A表示。
放射卫生学
1
2
06 卫检
①行为准则： 履行通知和批准程序 应承担的防护与安全责任 信息告知责任 人事安排责任 职业照射人员受照剂量的控制 职业健康监护及受照剂量保存 源的实物保管 公众照射的控制 持续照射的干预和剂量约束 剂量监测 对应急干预人员的防护要求 事故结果评价与公示 ②剂量限值：基本剂量限值、次级限值、导出限值、管理限值、参考水平 ③辐射实践的豁免准则及豁免水平 15、 电离辐射源： 通过发射辐射或释放放射性物质引起辐射照射的一切物质或实体称为电离 辐射源简称为源。 • 外照射：体外辐射源对人体的照射称为外照射 • 密封源：密封在包壳里或紧密覆盖层里的源称为密封源 16、轫致辐射：即 X 射线辐射，带电粒子被原子核库仑场偏转时，其矢量的加速度或速度矢 量方向改变从而产生的能量辐射称为轫致辐射。 17、特征 X 射线：靶物质原子内壳层轨道电子被电离，外壳层轨道电子进入内壳层轨道来 填补空位，其能量差以确定的能量释放出来的 X 射线称为特征 X 射线。 18、X 射线必须具备以下三个基本条件： • 要有一个电子源 • 要有高速电子流 • 要有一个能经受高速电子撞击而产生 X 射线的靶物质 19、控制区：把要求或可能要求采取专门防护措施或作出安全规定的区域指定为控制区。 • 监督区：可以将未被指定为控制区的区域指定为监督区 20、填空：屏蔽材料的选用因辐射类型、辐射能量和源的活度不同而异 • 对于 γ 光子和 X 射线常用原子序数高的材料作屏蔽体 ， 在某些情况下还用无离子水 作为 γ 辐射源的屏蔽体 • 对于中子，常用含硼的聚乙烯板或石蜡层或水等原子序数低的材料作屏蔽体 • 对于高能 β 粒子采用铝或有机玻璃板等低原子序数的材料作屏蔽体 21、内照射：进入人体内的放射性核素作为辐射源对人体的照射称为内照射。 22、生物半排期(Tb)：由体内自然排出而使机体内或给定或组织内核素的总活度减少一半所 需要的时间称为该核素的生物半排期。 有效半减期(Te)：在生物机体内或给定器官或组织中的放射性核素由于其物理半衰期和生物 半排期的综合效应而近似地按指数规律减少到其总活度一半所需的时间称为该核素的有效 半减期。 核素毒性组别修正因子 23、
辐射物理名词解释
原子核课程名词解释1.α衰变：放射性核素的原子核自发地放出α 粒子而变为另一种核素的原子核的过程称为α衰变。
2.条件 M Z>M Z-2+M HE3.α粒子的能量与核能级的关系：测量母核放射出来的α粒子的能量就能确定子核能级的能量值4.(1)测量出母核放射出来的α粒子的所有不同能量值(Eα)；5.(2)由公式 Q=(A/(A-4))Eα可分别求得相应的衰变能Q；6.(3)根据能量守恒定律可知，子核的各激发能级的能量为母核对应两组的衰变能之差7.β衰变：β衰变是指原子核自发地放射出β粒子或俘获一个轨道电子而变成另一个核素的原子核的过程8.β衰变的特点：β衰变发射出粒子的能量范围在几十KeV~几MeV。
β衰变与α衰变不同，它不仅在重核范围内能发生，在全部周期表的范围内都存在β放射性核素（β放射性核素遍及整个元素周期表）9.b - MX(Z,A)>M Y(Z+1,A) M X(Z,A)- M Y(Z+1,A)>2m E gui M X(Z,A)- M Y(Z+1,A)>w i/c210.核衰变与核反应的能级区别：核反应过程对原子核内部结构的扰动以及牵涉到的能量变化一般要比核衰变过程大得多。
11.核反应是获得原子能和放射性核的重要途径12.原子核反应：原子核与原子核，或者原子核与其它粒子（例如中子、γ光子等）之间的相互作用所引起的各种变化。
13.核反应是产生不稳定原子核的最根本途径。
14.发生核反应的条件：原子核或其它粒子（如中子、γ光子等）必须足够接近另一个原子核，一般须达到核力作用范围之内，即<10-12cm15.实现核反应的三个途径：(1) 用放射源产生的高速粒子去轰击原子核。
16.(2) 利用宇宙射线来进行核反应。
(3) 利用带电粒子加速器或反应堆来进行核反应。
17.特点：粒子种类多，能量范围大，且连续可调。
能量达几百MeV~GeV/A (单核子能量)，放射性束流技术。
5.2-1放射性元素的衰变
问题导入
在古代无论是东方还是西方，都有一批人追求“点石成金”
之术，他们试图利用化学方法将一些普通的矿石变成黄金。当然，
这些炼金术的愿望都破灭了。那么，真的存在能让一种元素变成另
一种元素的过程吗？
通过上一节课的学习我们知道，在天然放射现象中原子核会放出
α 粒子(
)或 β 粒子 (
) ，这样由于核电荷数变了，它在元素
为半衰期 ，t为经过的时间，n为半衰期个数。
注意：(1)元素的半衰期由原子核内部的因素决定，只与元素的种类有关，跟元素
所处的物理状态（如温度、压强）、化学状态（如单质、化合物）无关 。
(2)不同元素半衰期不同。
氡222衰变为钋218的半衰期为3.8天
镭226衰变为氡222的半衰期为1620年
9
铀238衰变为钍234的半衰期长达4.5 10年
所需的时间。
衰
变
未衰变
2、规律：
或
（1） m 为剩余的质量， m0 原来的质量；
为半衰期 ，t为经过的时间，n为半衰期个数。
质量与原子个数相对应，故经过n个半衰期后剩余
半衰期是指放射性元素的原子核
的粒子数为：
有半数发生衰变所需的时间
而不是样本质量减少一半的时间
新元素还留存在样本中
（2）N 为剩余的原子数， N0 为原子数；
2、是质量数守恒，不是质量守恒;
3、方程及生成物要以实验为基础，不能杜撰。
质量数守恒
电荷数守恒
4、衰变的本质：
（1）α衰变：核内2个质子和2个中子作为整体被抛出；
新核比原核质量数少4，质子数少2，
在周期表中位置向前移两位。
4
ɑ粒子 2
放射性衰变基本知识
山西医科大学教案（理论教学用）单位：山西医科大学第一医院教研室：影像医学与核医学任课教师姓名：课程名称：核医学授课时间：山西医科大学教案（实践教学用）单位：山西医科大学第一医院教研室：影像医学与核医学任课教师姓名：课程名称：核医学授课时间：讲授内容注解绪论一、定义和学科分类1．定义：核医学（nuclear medicine）是将核技术应用于医学领域的学科，是用放射性核素诊断、治疗疾病和进行医学研究的医学学科。
2．学科分类为临床医学。
根据我国医学专业学位点的设置，核医学属于“影像医学与核医学”学位点。
3．核医学显像与X-CT显像的区别目前影像医学包括X线诊断学、超声影像诊断学和磁共振影像诊断学。
核医学显像与X-CT显像的区别二、核素显像的优缺点2)早期诊断：血流、代谢异常常是疾病的早期变化，出现在形态学改变之前。
3)提供多种参数：研究疾病早期变化。
4)具有较高的特异性：如显示受体、肿瘤、炎症、异位等。
5)无创伤性检查，过敏及毒副作用极少。
6)辐射吸收剂量远低于X线检查。
7)缺点：影像清晰度差。
▲※▲▲三、核医学的内容核医学显像、器官功能测定、体外分析、核素治疗。
第一章核物理知识第一节同位素、核素、同质异能素1.原子核（nucleus）结构2．基态（ground state）和激发态（excited state）原子核结构可表示为A ZＸN，其中Ｘ为元素符号，N为中子数，Z为质子数，A为质量数，通常可以省略为AＸ，如13153I78可省略为131I。
原子核可处于不同的能量状态，平常情况下处于最低的状态称为基态。
原子核在某些核反应、核裂变及放射性衰变后仍处于高能状态，称为激发态。
3．核素（nuclide）质子数、中子数均相同，并且原子核处于同一能量状态的原子，称为一种核素。
4．同位素（isotope）凡具有相同质子数而中子数不同的核素互称同位素。
如125I 、131I、127I互为碘元素的同位素。
具有相同的化学性质和生物学特性。
wolf同位反应与同位不反应
wolf同位反应与同位不反应
一、 wolf 同位反应
wolf同位反应是指元素在不同的放射性状态下彼此之间的反应。
它指的是同素的原子或分子中，具有不同的质量粒子数量，以及不同的核外轨道配置，发生相互作用的现象。
例如，氦原子可以存在三种不同的放射性状态，称为3He、4He和5He，他们之间可以发生反应（例如3He+4He→α+n），称为wolf同位反应。
wolf 同位反应是核化学中重要的反应，广泛用于核反应，包括热核反应，冷核反应，辐射诱导反应以及自发反应等。
它的实用性表现在它可以用来测量有放射性的同位素的定量与定性。
在核燃料循环及核产电利用中也有广泛的应用。
二、 wolf 同位不反应
wolf 同位不反应是指原子或分子之间不发生反应的现象，也就是说，它们之间没有化学反应，可以被称为原子间或分子间的“独立状态”。
这种独立状态的反应是一种非常重要的物理现象，也是许多核反应中引入的非热力学干扰因素。
- 1 -。
放射平衡的名词解释
放射平衡的名词解释放射平衡是指放射性物质在自然界中的存在状态，其中放射性衰变的速率与同步生成的放射性同位素的速率保持平衡。
放射平衡是放射性物质的一种稳态运行状态，它在地壳、大气、水体等自然环境中广泛存在，对于放射性元素的迁移、分布和环境影响具有重要意义。
在自然界中，存在着多种放射性元素，其中包括铀系列、钍系列和钾系列等。
这些元素的核素系列中都存在放射性同位素，它们通过放射性衰变转变为其他同位素，同时生成新的放射性同位素。
放射平衡的产生是由于放射性衰变的速率与同步生成的放射性同位素的速率之间达到了动态平衡。
放射平衡的实现需要满足两个条件。
首先，原始放射性同位素的衰变速率必须足够快，以至于生成的放射性同位素能够即时地被观测到。
其次，生成的放射性同位素在地壳、大气、水体等介质中具有足够的扩散速率，以便它们能够快速从原位达到观测点，从而保持衰变速率与生成速率之间的平衡。
放射平衡的保持对于环境中的放射性元素的分布和迁移至关重要。
在地壳中，放射性元素的平衡分布可以用于判断地壳物质的年代和成因。
通过测量放射性元素及其衰变产物的含量，可以推断出岩石的年代和地质过程，从而对自然环境进行研究和解读。
除了地壳，大气中的放射平衡也具有重要意义。
大气中的放射性同位素可以通过空气对流和降水过程传输到地面，对人类和生物圈产生一定的影响。
例如，一些放射性同位素会在空气中形成悬浮颗粒物，这些颗粒物可以被人体呼吸道吸入，从而对健康产生潜在风险。
通过对大气中放射平衡的研究，可以了解放射性污染物的迁移规律，为保护环境和人类健康提供科学依据。
水体中的放射平衡也是研究的焦点之一。
放射性同位素可以随着水流和沉积物的迁移在水体中扩散，对水生生物产生影响。
在海洋和湖泊中，放射平衡的研究有助于了解放射性污染物在水体中的行为，提供对水生态系统的保护和管理建议。
总之，放射平衡是放射性物质在自然界中的一种稳态运行状态。
通过研究和解析放射平衡，可以揭示放射性元素的迁移规律和环境行为，探索地球的演化过程和环境变化。
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57 58 La Ce 89 90 Ac Th
59 60 61 Pr Nd Pm 91 92 93 Pa U Np
62 63 64 65 Sm Eu Gd Tb 94 95 96 97 Pu Am Cm Bk
• 放射性核素通常总是与其母体、子体以
及其他放射性核素或稳定核素共存，因 而在放射性物质的研究和应用中，首先 遇到的是放射性物质的分离、富集和纯 化问题。
第二章、放射性物质的分离方法
概况 共沉淀法 溶剂萃取法 色谱法 其它分离方法
概况
• 迄今为止，已发现117种元பைடு நூலகம்共3000余种
核素，这些核素中仅有279种是稳定的， 其余都是放射性的。
IA
0 IIA
1 H 3 Li 11 Na 19 K 37 Rb 55 Cs 87 Fr
4 Bi 12 Mg IIIB IVB 20 Ca 38 Sr 56 Ba 88 Ra 21 Sc 39 Y 57 La 89 Ac 22 Ti 40 Zr 72 Hf 104 Rf
131I-放射化学纯度：
15
10
5
(970+15)/(970+15+10+5)×100%=98.5% 970/(970+15)×100%=98.5% 在放射化学分析中，关注的是放射性纯度，而 在标记化合物中，关注的是放射化学纯度。
• 放射性比活度(S,specific radioactivity) 是指单位质量的某种固体物质的放射性活度。
元 素 周 期 表
VB VIB VIIB VIIIB IB
2 IIIA IVA VA VIA VIIA He 5 6 7 8 9 10 B C N O F Ne 13 14 15 16 17 18 IIB Al Si P S Cl Ar 30 Zn 48 Cd 80 Hg 31 Ga 49 In 81 Tl 32 Ge 50 Sn 82 Pb 33 As 51 Sb 83 Bi 34 Se 52 Te 84 Po 35 Br 53 I 85 At 36 Kr 54 Xe 86 Rn 118
23 V 41 Nb 73 Ta 105 Db
24 Cr 42 Mo 74 W 106 Sg
25 Mn 43 Tc 75 Re 107 Bh
26 Fe 44 Ru 76 Os
27 Co 45 Rh 77 Ir
28 Ni
29 Cu
46 47 Pd Ag 78 Pt 79 Au
108 109 110 111 112 113 114 115 116 Hs Mt 66 Dy 98 Cf 67 68 69 70 Ho Er Tm Yb 99 100 101 102 Es Fm Md No 71 Lu 103 Lr
放射化学分离中涉及的概念
载体及反载体 (carrier and anti-carrier，re-carrier)
• 载体：能从溶液中载带微量放射性核素的常 量物质（非放射性）都可称为载体。作为载 体的物质必须和被载带的放射性物质具有相
同或相近的化学行为。
• 反载体：在放射化学分离体系中, 为了减少
–一是用作化学回收率校正；
–另一是减少放射性核素的吸附。
放射性纯度(radioactive purity) • 放射性纯度是指在含有某种特定放射性核 素的物质中，该核素的放射性活度对物质 中总放射性活度的比值。显然，产品的放 射性纯度只与其中放射性杂质的量有关， 而与非放射性杂质的量无关。放射性纯度 的计算只计同辐射类型的百分含量。
分配系数(distribution coefficient) 某一物质 M在互不相溶的两相中达到分 配平衡即在两相中的浓度不再变化时， 它分别在两相中的总浓度之比称为分配 系数，可用D来表示:D=[M]Ⅰ/[M]Ⅱ。
分离系数(separation coefficient)
H+,Y3+,放置14天，加无CO2氨水 H+，饱和草酸，无CO2氨水，pH=1.5~2
Y2(C2O4)3•9H2O
• 载体有两类
– 一类是放射性核素的稳定同位素(如127I 载带131I),称为同位素载体 – 另一类是放射性核素的化学类似物(如 Ba载带Ra),称为非同位素载体。
• 载体有两大作用
同位素交换（isotope exchange） 在放射性核素分离过程，为了使载体充 分有效载带欲分离的放射性核素，应使载 体核素与被载带的欲分离的放射性核素具 有完全相同的化学状态。
放射化学分离中常用的指标
分离系数 化学回收率 净化系数
分离系数(separation coefficient)
分离过程中欲分离的核素对体系中杂质核素
的载带，加入这些杂质核素的稳定同位素或
化学类似物，以减少它们对被欲分离核素的
污染，这些杂质核素的稳定同位素或化学类
似物就称为反载体。
• 例：测量水样中90Sr的浓度
*A（90Sr2+)
A(88Sr2+)(载体） SrCO3 Y(OH)3
*B(137Cs+)
B(133Cs+)（反载体） Na2CO3 滤液(含Cs+) 滤液（含Sr2+)
即S=A/(mA+m)≈A/m，单位为Bq/kg或
Bq/mmol。固体样品放射性一般用比活度表示。
• 放射性浓度(radioactive concentration) 是指单位容积的物质所具有的放射性活度， 即放射性浓度=A/V，液体样品常用的Bq/mL
或Bq/L，气体样品的单位是Bq/m3。
• 由于这些分离对象大都含量低，共存组
分多，体系复杂，且具有放射性，这就
对分离方法在浓集倍数、分离效率和分
离速度等方面提出了特殊的要求。
• 随着现代科学技术的发展，分离手段也
愈来愈先进，现已建立许多快速、简便、 高效和特异的新方法，但目前被广泛采 用的仍然是沉淀法、溶剂萃取法、色谱 法等基本分离方法。本章就着重介绍这 几种分离方法。
放射化学纯度(radiochemical purity)
• 简称放化纯度。指在一种放射性样品中，
以某种特定的化学形态存在的放射性核
素占总放射性核素的百分数。与稳定同
位素无关。
表、某含131I样品中各组分放射性活度
131I137Cs+ 131IO 3 129I-
活度（ Bq) 970 131I放射性纯度：