第五章 核医学物理 PPT课件
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核医学ppt
中国大陆高本底辐射区
广东的阳江县，地表含有独居石矿
物的沉积物土壤中U,Th,Ra的含量较 高，比正常地区高３倍（吸收剂量 平均为0.34uGy.h-1）
世界上95%以上的人生活在“正常区”
电离辐射生物效应
是指电离辐射将辐射能量传递给有机体
所引起的任何改变的总称 研究电离辐射对人体的影响（发生、发 展、转归、机理），这些影响包括机体 受照射后产生的一系列生化、病理生理 及形态变化进而引起的一些生物效应。
射线与物质相互作用（2）
光子与物质相互作用
光电效应 photoelectric effect
康普顿效应 Compton scattering 电子对生成 pair production
射线与物质相互作用（3）
中子与物质相互作用
弹性散射 核反应
辐射量及其单位
衡量辐射与物质相互作用时能量的
时间、距离、屏蔽 内照射防护要点
外照射的防护措施
时间、距离、屏蔽防护三要素。
受照剂量与放射活度、受照时间成正比，
与照射距离的平方成反比。 时间防护：缩短与放射源接触时间 距离防护：尽可能增加与放射源距离。
距离增加１倍，剂量下降至 1/4 。 屏蔽防护：根据不同射线选择不同屏蔽物质
放射卫生防护基本标准
国家以法规形式颁布的标准－国家标准。 国际放射防护委员会（ICRP）及国际原
子能委员会(IAEA)发布有关放射防护标 准，为各国制定标准的主要依据。
基本限值
放射工作人员的剂量限值
剂量限值是经过长期累积或一次照射后，
对机体损害最小和遗传效应的机率最低 的剂量，放射工作人员可以接受的上限， 而不是安全与危险的分界线。剂量限值 要考虑到随机效应与非随机效应。
新教材高中物理第五章原子核第2节放射性元素的衰变课件新人教版选择性必修第三册
生化学反应2 X2 O + 2 F2 = 4 XF + O2 之后，XF的半衰期为( )
A. 2天
B. 4天
C. 8天
C
D. 16天
[解析] 放射性元素的衰变快慢由原子核内部的自身因素决定，与原子的化
学状态无关。
2. （2021陕西安康高三联考）已知
的
30
15 P经过时间
A. 2.5min
后还剩 2 g 的
如图所示为粒子轰击氮原子核示意图。
（1） 充入氮气前荧光屏上看不到闪光，而充入氮气后荧光屏上看到了闪光，
说明了什么问题？
提示
充入氮气后，产生了新粒子。
（2） 原子核的人工转变与原子核的衰变有什么相同规律？
提示
质量数与电荷数都守恒，动量守恒。
（3） 如何实现原子核的人工转变？
提示人为地用粒子、质子、中子或光子去轰击一些原子核，可以实现原子
B. 地球的年龄大致为90亿年
C. 被测定的岩石样品在90亿年时，铀、铅原子数之比约为
1: 3
D. 根据铀半衰期可知，20个铀原子核经过一个半衰期后就
剩下10个铀原子核
[解析] 由于测定出该岩石中含有的铀是岩石形成初期时的一半，由图像可
知对应的时间是45亿年，即地球年龄大约为45亿年，铀238的半衰期为45亿
B. C、8、17、1
C. O、6、16、1
D. C、7、17、2
[解析] 氮原子核，则 = 7；发现质子，说明 = 1，由质量数与电荷数守
恒得 = 14 + 4 − 1 = 17， = 2 + 7 − 1 = 8 ，则 X 是氧，则卢瑟福用
17
1
粒子轰击氮原子核发现质子的核反应方程是 42 He + 14
核医学相关PPT课件
内分泌系统诊断与治疗的案例分析
内分泌系统诊断案例
介绍一例利用核医学技术成功诊断内分泌系 统疾病的案例，包括患者的临床表现、常规 检查、核医学检查手段及结果，以及最终确 诊的过程。
内分泌系统治疗案例
分享一例利用核医学技术进行内分泌系统疾 病治疗的成功案例，包括治疗方案的设计、
治疗过程、治疗效果及患者的康复情况。
20世纪50年代
核医学的起步阶段，主要应用于放射性示踪技术和放射免疫分析 等方面。
20世纪70年代
核医学进入快速发展阶段，放射性核素显像技术逐渐应用于临床。
20世纪80年代至今
随着计算机技术的发展，核医学逐渐向数字化、自动化和智能化方 向发展，应用领域不断拓展。
02
核医学技术
放射性核素显像技术
总结词
正电子发射断层扫描技术
总结词
正电子发射断层扫描技术是一种先进的核医学成像技术，通过注射标记的正电 子示踪剂，利用PET成像设备获取三维图像，以评估器官功能和疾病状态。
详细描述
正电子发射断层扫描技术具有高灵敏度、高分辨率和高对比度等优点，能够提 供人体生理、生化及代谢功能的详细信息。该技术在肿瘤、心血管和神经系统 等疾病诊断中具有重要价值。
核医学的应用领域
肿瘤诊断与治疗
利用放射性核素标记的肿瘤显像剂进 行肿瘤的早期诊断和定位，以及利用 放射性核素治疗肿瘤。
心脑血管疾病诊断
内分泌系统疾病诊断
利用放射性核素显像技术检测内分泌 系统疾病，如甲状腺功能亢进、肾上 腺肿瘤等。
利用放射性核素显像技术检测心脑血 管疾病，如心肌缺血、脑梗死等。
核医学的发展历程
资源浪费或分配不公。
尊重患者知情同意权
03
在实施核医学检查前，应向患者充分说明检查的目的、风险和
核医学核医学物理基础PPT课件
• 常见于： 中子数过多的核素,即富中子核素
• β－粒子实质：负电子(核内产生，向外发射)
• 通式：
• 实例：
A Z
X
A Z 1
Y
Q
32 16
P
1362
S
1.71MeV
第28页/共73页
β－衰变 (β－ decay)
• β-粒子特性：射程及穿透力较α粒子强，2Mev的β-粒子在软组织中的射程约为 2c m ， 仍 不 能 用 于 核 医 学 显 像 ， 但 某 些 β-衰 变 核 素 可 用 于 核 素 治 疗 ， 如 ： 131I 用 于治疗甲亢和甲状腺癌，32P可用于血液病和皮肤病的治疗等。
Eavg=0.4 Emax
一般所说的β-射线能量 指的是最大值，也等于 衰变能。
β-射线的平均能量Eavg约 为Emax的0.4左右。
第31页/共73页
β+衰变 (β+ decay)
• 定义：放射性核素的核内自发地放射出β+粒子的衰变方式称为β+衰变。
• 常见于： 中子数相对较少的核素,即贫中子核素。正电子衰变核素，都是人工 放射性核素。
核素 原子核的质子数、中子数和原子核所处的能量状态均相同的原子属于同一种核素。现在已知有2000多种
核素。 同一种核素化学性质和核性质均相同，是某一原子固有的特性征。
第9页/共73页
同位素 凡原子核具有相同的质子数而中子数不同的元素互为同位素。 如125I、131I、132I均有53个质子，但中子数不同，在元素周期表中处于同一位置， 是同一元素-碘元素。 一种元素往往有几种甚至几十种同位素。一个元素所有同位素，其物理性质可能 有所不同，但都具有完全相同的核外电子结构，大部分同位素化学和生物性质基 本相同。
核医学基础知识PPT课件
射线还可以与物质原子核发生 碰撞，使原子核获得能量并发 生跃迁。
射线的能量在物质中传播时会 逐渐减少，最终以热能的形式 散失。
放射性测量
放射性测量是利用专门设计的仪 器和设备来测量放射性核素的活 度、能量和分布等参数的过程。
常用的放射性测量仪器包括盖革 计数器、闪烁计数器和半导体探
测器等。Βιβλιοθήκη 测量放射性时需要遵循一定的安 全规范，以保护测量人员的安全
随着放射性药物的需求不断增 加，如何保证放射性药物的生 产质量和安全性成为了一个重 要问题。未来将会有更严格的 生产标准和质量控制措施出台 。
放射性药物的运输与储存
放射性药物的运输和储存需要 特别注意安全问题。未来将会 有更完善的运输和储存方案出 台，确保放射性药物的安全使 用。
核医学与其他医学影像技术的结合
核医学基础知识PPT课件
目录
• 核医学概述 • 核物理基础 • 核成像技术 • 核医学在临床的应用 • 核医学的未来发展
01
核医学概述
核医学的定义
核医学是利用放射性核素或其标记化合物进行疾病诊断、治疗和研究的医学分支。 它涉及了放射性核素、标记化合物、仪器设备和标记技术等多个领域。
核医学在临床医学中占有重要地位，为疾病的早期诊断和治疗提供了有效手段。
单光子发射断层成像是一种核医学影像技术，用于观察人体器官和组织的血流 灌注和代谢情况。
详细描述
SPECT成像通过检测放射性示踪剂发射的单光子，能够生成三维图像，用于诊 断心脏病、脑部疾病和肿瘤等疾病。
γ相机成像
总结词
γ相机成像是一种简便、快速的核医学影像技术，用于观察人体器官和组织的形 态和功能。
实时成像技术
实时核成像技术能够提供动态的、实时的图像，有助于医 生观察病变的发展和变化，为制定治疗方案提供有力支持 。
核医学PPT医学课件
1939年Hamiton、Soley和Evans首次用131I诊断疾病；
1941年和1946年分别开始用131I治疗甲亢和甲状腺癌；
1946年核反应堆投产，获得了大量新的放射性核素及 其标记化合物；
8
1957年99Mo-99Tcm发生器问世，标记技术 得到不断提高和新的标记化合物研发成 功，这对放射性药物和核医学的发展起 了很大推动作用；
21
7 、电离辐射损伤不同； 8 、探测技术都采用闪烁探测技术； 9、影像重建技术都采用滤波反投影法。
22
显像原理比较
CT:利用外来的X射线作为放 射源穿透人体，由于正常和 病变组织的物理密度不同， 构成一副反应人体组织密度 差异的解剖图像。
X 射线
探测器
SPECT：利用注入体内的放射 性药物发出的γ光子成像；放 γ射线 射药物可选择性聚集在特定的 组织器官或病变部位中，使该 脏器或病变与邻近组织之间有 放射性浓度差，构成一副反应 人体器官组织功能的解剖图像。
6
核医学最重要的特点: 能提供身体内各组织功能性的变化，
而功能性的变化常发生在疾病的早期。
7
核医学发展历史
1931年发明了回旋加速器；
1934年Joliot和Curie研发成功第一个人工放射性核 素32P，从此真正揭开了放射性核素在生物医学应用的 序幕。之后10年为初期阶段，相继发现并获得了放射 性核素99Tcm和131I；
化学性能进行了深入研究，发现了它们 在生物学和医学领域的应用价值。
34
1953年Dr. Brownell和Dr. Sweet研制了 用于脑正电子显像的PET显像仪
60年代末出现了第一代PET扫描仪， 可进行断层面显像
35
1976年由Dr. Phelps和Dr. Hoffman设计， 由ORTEC公司组装生产了第一台用于临 床的商品化的PET
1941年和1946年分别开始用131I治疗甲亢和甲状腺癌；
1946年核反应堆投产，获得了大量新的放射性核素及 其标记化合物；
8
1957年99Mo-99Tcm发生器问世，标记技术 得到不断提高和新的标记化合物研发成 功，这对放射性药物和核医学的发展起 了很大推动作用；
21
7 、电离辐射损伤不同； 8 、探测技术都采用闪烁探测技术； 9、影像重建技术都采用滤波反投影法。
22
显像原理比较
CT:利用外来的X射线作为放 射源穿透人体，由于正常和 病变组织的物理密度不同， 构成一副反应人体组织密度 差异的解剖图像。
X 射线
探测器
SPECT：利用注入体内的放射 性药物发出的γ光子成像；放 γ射线 射药物可选择性聚集在特定的 组织器官或病变部位中，使该 脏器或病变与邻近组织之间有 放射性浓度差，构成一副反应 人体器官组织功能的解剖图像。
6
核医学最重要的特点: 能提供身体内各组织功能性的变化，
而功能性的变化常发生在疾病的早期。
7
核医学发展历史
1931年发明了回旋加速器；
1934年Joliot和Curie研发成功第一个人工放射性核 素32P，从此真正揭开了放射性核素在生物医学应用的 序幕。之后10年为初期阶段，相继发现并获得了放射 性核素99Tcm和131I；
化学性能进行了深入研究，发现了它们 在生物学和医学领域的应用价值。
34
1953年Dr. Brownell和Dr. Sweet研制了 用于脑正电子显像的PET显像仪
60年代末出现了第一代PET扫描仪， 可进行断层面显像
35
1976年由Dr. Phelps和Dr. Hoffman设计， 由ORTEC公司组装生产了第一台用于临 床的商品化的PET
核医学相关PPT课件
核医学的发展历程
01 早期发现
核医学起源于20世纪初，当时科学家发现了放射 性现象和放射性同位素。
02 发展阶段
20世纪50年代，随着回旋加速器和质子加速器等 核设施的发展，核医学得到了迅速发展。
03 现代应用
现代核医学已广泛应用于临床诊断、治疗和基础 研究，特别是在肿瘤、心血管和神经系统等方面 。
为疾病的诊断和治疗提供有力支持。
核医学的诊断准确性
02
核医学技术能够提高疾病的诊断准确性，为患者提供更及时、
更有效的治疗方案。
核医学的治疗效果
03
核医学技术能够提高治疗效果，减少副作用，为患者带来更好
的生活质量。
核医学的挑战和困难
核医学技术的成本
核医学技术的设备成本高昂，普及程度受到一定限制。
核医学技术的复杂性
其他疾病诊断和治疗
其他疾病诊断
核医学可用于风湿性关节炎、糖尿病等疾病的诊断，通过 PET和SPECT观察炎症和代谢情况。
其他疾病治疗
核医学还可利用放射性元素对其他疾病进行治疗，如用镭223（Ra-223）治疗骨转移瘤等。
04
核医学的未来发展趋势
新型放射性药物研发
总结词
新型放射性药物研发是核医学领域的重要发展方向，旨在开发更高效、更安全的 药物，以满足临床需求并提高治疗效果。
核医学的分类和应用
分类
核医学可分为治疗性核医学和诊断性核医学。治疗性核医学利用放射性核素产生的射线对病变 进行治疗，而诊断性核医学则利用放射性核素及其标记化合物对疾病进行诊断和研究。
应用
核医学在临床实践中被广泛应用于肿瘤、心血管、神经系统等疾病的诊断和治疗。例如，利用 放射性碘治疗甲状腺疾病，利用氟化脱氧葡萄糖（¹⁸F-FDG）PET/CT显像诊断肿瘤等。
核医学总论PPT课件
食管癌PET-CT显像
其他核仪器
▪ 功能测定仪：甲状腺功能仪，肾图仪， γ计数探测器。
▪ 实验用仪器：γ计数器，放免仪，液体 闪烁计数器，活度计。
▪ 放射污染检测及监测仪：表面污染监 测仪，场所剂量检测仪，个人剂量监 测仪，个人剂量报警器。
第三章
基本概念
▪ 放射性制剂是指其分子中含有放射性核素的 放射性试剂和放射性药物的总称。
▪PET：是专为探测体内正电子发 射体湮灭辐射时同时产生的方向 相反的两个γ光子而设计的显像仪 器。数十个甚至上百个小γ光子探 测器环形排列，在躯体四周同时 进行探测。
PET
全 身 正 常 影 像
PET/CT以PET特性为主，同时将
PET影像叠加在CT图像上，使得PET 影像更加直观，解剖定位更加准确。
▪ 信号分析：信号甄别，信号位置判断，能峰 判断，时间判断，符合判断，信号增益校正， 射线散射校正，均匀性校正，旋转中心校正 等。
▪ 图像处理：衰减校正，（时间，空间）图象 平滑处理，ROI等图象定量分析，断层图象 重建（滤波反投射法，叠代法），剖切等。
▪ 图象融合：将两种不同图象融合成一幅图象 的技术，是医学影像发展的亮点。
衰变类型： α, β，γ衰变,电子俘获.
α衰变：核衰变时释出出α粒子（氦核）的衰 变。母核失去二个质子和二个中子。主要发生 在质子>82的核素。
放射性核衰变
β-衰变：主要发生在中子相对过剩的核素。核 中1个中子转化为质子，释放1负电子，原子 序数加1。 β+衰变（正电子衰变）：主要发生在中子相对 不足的核素。核中1个质子转化为中子，释放 1正电子和1中微子，原子序数减1。
➢ 分子核医学(Molecular NM)是应用核
核医学物理基础ppt课件
对于软组织而言，光子能量为50-90keV 时，光电效应与康普顿效应同等重要
康普顿效应的发生率还与材料的Z/A比 值和被照射面积成正比，与距离的平方 成反比
3.电子对形成
光子在穿过物质时，在与介质原子核电 场的相互作用过程中突然消失而产生一 对正、负电子，这种作用被称为电子对 生成。
电子对形成
放射性浓度为单位体积溶液中所含的放 射性活度
（三）放射系列和放射平衡
放射系列:放出射线而形成衰变的系列 连续衰变: 放射性核素→子核放射性
核素→稳定性核素 连续衰变、放射系列、天然系列衰变
是环境中天然本底辐射来源之一
系列衰变举例
临床核医学使用的99Mo-99mTc发生器 99Mo（T1/2=67h）→99mTc（T1/2=6.02h ）
核的原子序数和质量均不改，仅 能级改变，又称为同质异能跃进
γ射线的特点
γ射线的本质是中性的光子流 电离能力很小，穿透能力强
γ衰变与γ射线应用举例●
9942Mo→ β-射线→ 99m43Tc→ γ射 线→基态9943Tc
99mTc 发生γ衰变时，发射能量为 141keV的纯γ射线，已广泛用来显 像诊断疾病
2.康普顿效应
随着光子能量的增加，γ光子与原子中 的电子作用时，只将部分能量传递给核 外电子，使之脱离原子核束缚成为自由 电子发射出来，该电子称为Compton电子， 而γ光子本身能量减少，改变方向继续 运行
康普顿效应
当光子能量在0.5-1.0MeV之间时，对任 何物质来说康普顿效应的发生几率都占 主导地位
半衰期
生物半衰期：进入生物体内的放射性 核素或其化合物，由于生物代谢从体 内排出到原来的一半所需的时间
有效半衰期：物理衰变与生物代谢共 同作用。使体内放射性核素减少一半 所需要的时间
康普顿效应的发生率还与材料的Z/A比 值和被照射面积成正比，与距离的平方 成反比
3.电子对形成
光子在穿过物质时，在与介质原子核电 场的相互作用过程中突然消失而产生一 对正、负电子，这种作用被称为电子对 生成。
电子对形成
放射性浓度为单位体积溶液中所含的放 射性活度
（三）放射系列和放射平衡
放射系列:放出射线而形成衰变的系列 连续衰变: 放射性核素→子核放射性
核素→稳定性核素 连续衰变、放射系列、天然系列衰变
是环境中天然本底辐射来源之一
系列衰变举例
临床核医学使用的99Mo-99mTc发生器 99Mo（T1/2=67h）→99mTc（T1/2=6.02h ）
核的原子序数和质量均不改，仅 能级改变，又称为同质异能跃进
γ射线的特点
γ射线的本质是中性的光子流 电离能力很小，穿透能力强
γ衰变与γ射线应用举例●
9942Mo→ β-射线→ 99m43Tc→ γ射 线→基态9943Tc
99mTc 发生γ衰变时，发射能量为 141keV的纯γ射线，已广泛用来显 像诊断疾病
2.康普顿效应
随着光子能量的增加，γ光子与原子中 的电子作用时，只将部分能量传递给核 外电子，使之脱离原子核束缚成为自由 电子发射出来，该电子称为Compton电子， 而γ光子本身能量减少，改变方向继续 运行
康普顿效应
当光子能量在0.5-1.0MeV之间时，对任 何物质来说康普顿效应的发生几率都占 主导地位
半衰期
生物半衰期：进入生物体内的放射性 核素或其化合物，由于生物代谢从体 内排出到原来的一半所需的时间
有效半衰期：物理衰变与生物代谢共 同作用。使体内放射性核素减少一半 所需要的时间
核医学ppt【130页】
放射卫生防护
防护目的Objective of radioactivity protection
防止一切有害的非随机效应。是基于任何照射 都将产生一定的危害，应避免一切不必要的 照射的观点。
将随机效应的发生机率降低到被认为可以接受 的水平。
防护基本原则 放射实践正当化 放射防护最优化 个人剂量限制化
核医学的主要任务
应用核科学技术探索生命现象的本质和 客观规律；
揭示在正常及异常条件下疾病发生发展 和转归的机理；
在临床医学上为疾病的诊断治疗及预防 提供评价依据及手段；
核物理基础
原子的基本结构 与基本概念
X代表元素符号 N代表中子数 Z代表质子数 A代表原子的质量数
AZXN
核素：具有特定质量数、原子序数与能量 nuclide 状态的一类原子 AZXN
AZX——
A-4 Z-2
Y
+
42He+Q
衰变
核衰变时放射出粒子的衰变
-衰变（beta decay） AZX——ZA+1Y+ -++Q
+衰变 AZX——ZA-1Y+ + + +Q
电子俘获 AZX +-01e——ZA-1Y+
衰变（gamma decay）
核衰变时放射出粒子的衰变
AM Z
X——
屏蔽和准直作用 保证影像的分辨率和定位的准确
信号分析和 数据处理系统
SPECT
单光子发射型计算机断层(Single Photon Emission Computed Tomography，SPECT) SPECT相当于大视野照相机，其探头系统为一 旋转型照相机，它围绕病人作1800或3600旋转， 每隔一定角度采集图象，通常是以每隔30或60采 集一帧图象或3600采集64张图象。然后通过计 算机处理、重建成断层显像。目前探头已发展到
医学物理学课件原子核和放射性
β衰变
放射性核素放射出β粒子（电子）的 衰变过程。
γ衰变
放射性核素放射出γ光子的衰变过 程。
内转换
原子核从较高激发态跃迁到较低激 发态时发射出光子的过程。
核裂变
重原子核分裂成两个或多个较轻原 子核的过程。
核聚变
轻原子核结合成较重原子核的过程 。
放射性衰变的规律
线性衰变
放射性核素的数目随时间按线 性规律减少。
发展趋势
随着科技的不断进步，核医学影像技术也在不断发展和完善，未来将进一步提高 图像质量、降低辐射剂量、提高扫描速度等，以满足临床需求和患者安全。
未来展望
随着人工智能、大数据等技术的不断发展，核医学影像技术将在疾病诊断和治疗 方面发挥更大的作用，同时将推动医学影像技术的创新和发展。
05
放射性同位素在医学中 的应用
放射性同位素的基本性质和制备方法
放射性同位素的基本性质
放射性同位素具有衰变特性，能够产生带电粒子、γ射线等放射性粒子，可用于治疗、诊断、示踪等 。
放射性同位素的制备方法
通常采用核反应、核衰变等方法制备放射性同位素，例如用加速器进行核反应、从衰变堆中提取等。
放射性同位素在医学中的应用领域
肿瘤治疗
放射性同位素可以发射出高能量的带电粒子或γ射线，对肿瘤进 行辐射，杀死肿瘤细胞，达到治疗的目的。
核衰变是原子核自发地发生质量亏损并释放出能量的过程，主要有α衰变、β衰变 和γ衰变等形式。
放射性衰变是放射性核素自发地发生核反应并转变为另一种核素的过程，伴随着 能量的释放。
放射性衰变是一种自发的过程，不受环境温度和压力等外界因素的影响。
02
放射性衰变的类型和规 律
放射性衰变的类型
α衰变
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DM = 2.015941u - 2.13553u = 0.002388u
根据爱因斯坦质能关系方程
DE = DMc2
该式表示，原子核的质量亏损等效于原子核合成时有 能量放出。
第五章 核医学物理
13
三．原子核的稳定性
2. 平均结合能 由单个核子结合成原子核时放出的能量称为原子核
的结合能。
设原子核的结合能为 DE ，核子数为A，则D = DE / A
2
第五章 核医学物理
第一节 原子核的基本性质 第二节 原子核衰变的类型 第三节 原子核衰变的宏观规律 第四节 原子核反应 第五节 医用放射性核素的来源
第五章 核医学物理
3
第一节 原子核的基本性质
一、原子核的组成和质量 二、核素及分类 三．原子核的稳定性
第五章 核医学物理
4
一、原子核的组成和质量
1．原子核组成 由质子(proton)和中子(neutron)组成的。 质子和中子统称为核子(nucleon)。
19
第二节 原子核衰变的类型
放射性核素自发放出射线变为另一种核素的过 程称为原子核衰变，简称核衰变。
α衰变
放射性核素衰变类型
β衰变
γ衰变
核衰变过程将遵守质量、能量、动量、电荷和 核子数守恒定律。
第五章 核医学物理
20
第二节 原子核衰变的类型
一、α衰变 二、β衰变
三、 衰变 四、衰变纲图
第五章 核医学物理
第五章 核医学物理
18
三．原子核的稳定性
所以，天然放射性核素大多数都是原子序数较大的重 核，它们能够自发地衰变而放出射线。
另外，如果核内的中子数与质子数比例失调，原子核 也可能不稳定。
原子核的稳定性还与核内质子数与中子数的奇偶性有 关，当原子核内的质子数和中子数都是偶数时，原子核最 稳定。
第五章 核医学物理
第五章 核医学物理
10
二、核素及分类
（2）同量异位素(isobar) 质量数A相同而质子数Z不同的原子核
（3）同质异能素(isomer) 质量数A和质子数Z均相同而ห้องสมุดไป่ตู้于不同能量状态的核素
第五章 核医学物理
11
三．原子核的稳定性
1．质量亏损 原子核质量与组成它的所有核子质量总和之差
称为质量亏损。
例
第五章 核医学物理
7
二、核素及分类
1. 核素 原子核物理中把原子核内的Z，N和能量状态都相
同的原子核统称为核素(nuclide)
2.按照稳定程度分类
稳定性核素
放射性核素
（1）稳定性核素 没有外来作用时，不发生核内结构或能级的变化
的核素
第五章 核医学物理
8
二、核素及分类
（2）放射性核素(radioactive nuclide)。 能自发地放出某种射线而转变为别种核素 天然放射性核素 铀、钋和镭等 人工放射性核素 钴、铯和铱等
第五章 核医学物理
1
第五章 核医学物理
核医学影像 (nuclear medicine imaging)是核医学诊断 中的重要技术手段。原子核物理学是它的物理学理论基 础 。研究内容
一是研究核力、核结构和核反应等基本问题；
二是研究放射性和射线。
原子核物理学 + 医学 = 核医学物理
第五章 核医学物理
1u =1.660 5387 82(83) × 10-27 kg
mp = 1.007276 u mn= 1.008665 u
第五章 核医学物理
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一、原子核的组成和质量
3. 核力(nuclear force) 将质子和中子结合在一起的特殊力。
其具有以下四种特征： (1) 核力与电荷无关 (2) 核力是短程强吸引力 (3) 核力具有饱和性
2 1
H
核是由1个中子和1个质子组成，因此，可知
它们的质量和应该为
mn + mp = 1.008665 u +1.007276 u =2.015941 u。
但是，实际测量表明：1个2 1
H
核(不是原子)质量仅为
2.013553 u。
第五章 核医学物理
12
三．原子核的稳定性
1．质量亏损 由此两者质量相差（质量亏损）为
2．原子质量 原子的质量等于原子核质量加上核外电子质量，再
减去相当电子全部结合能的数值，一般电子组成原子的 结合能很小，原子核质量等于原子质量与核外电子质量 之差。
第五章 核医学物理
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一、原子核的组成和质量
质子和中子质量分别记作mp和mn。微观粒子质量很 小，原子核物理学中常用“原子质量单位(atomic mass unit)”来量度它们，记为“u”。SI规定:一个原子质量单 位等于 162C 原子质量的1/12。即
第五章 核医学物理
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二、核素及分类
2. 按照Z与A的分类
同位素
同量异位素
同质异能素
（1）同位素(isotope)
质子数Z相同而质量数A不同的核素
氢有11H
、21H 和
3 1
H
三种核素，分别叫做氢（氕）
重氢（氘）和超重氢（氚）
同位素占该元素总量的百分数称为该同位素的丰度( isotope abundance)
21
一、α衰变
放射性核素放出α粒子而衰变为另一种核素的衰变 过程，称为α衰变。
α衰变前后的质量数A和电荷数Z守恒，子核的质量数 比母核的质量数少4，子核的电荷数比母核的电荷数少
2 子核在元素周期表中的位置要向前移动两位，这种
规律称为α衰变的位移定则。
第五章 核医学物理
DM = Zmp + Nmn - mA
第五章 核医学物理
15
三．原子核的稳定性
3.原子核的稳定性 在原子核物理学中常用平均结合能来表示原子核
的稳定性。
因为平均结合能的大小可以表示原子核结合的松 紧程度，平均结合能越大，则原子核分解为单个核子 所需要的能量就越大，原子核就越稳定。
第五章 核医学物理
称为平均结合能。
任一个原子核
A Z
X
的平均结合能
D
定义为：
D =DE/ A=DMc2/ A=(Zmp +Nmn -mA)c2 / A
第五章 核医学物理
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三．原子核的稳定性
式中Z，N分别表示质子数和中子数，mp，mn，mA 分别表示质子、中子和原子核的质量。
等式右端括号内就是Z个质子和N个中子结合成原子 核时的质量亏损，即
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三．原子核的稳定性
中等质量原子核平 均结合能比轻核和重核 大，中等质量的核比较 稳定。
是原子核的平均结合能曲线
第五章 核医学物理
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三．原子核的稳定性
重核区(质量数A209)时，由于质子数增 多，静电斥力迅速增大， 使平均结合能减少，核 子之间结合比较松散， 原子核也就显示出不稳 定性。
是原子核的平均结合能曲线
根据爱因斯坦质能关系方程
DE = DMc2
该式表示，原子核的质量亏损等效于原子核合成时有 能量放出。
第五章 核医学物理
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三．原子核的稳定性
2. 平均结合能 由单个核子结合成原子核时放出的能量称为原子核
的结合能。
设原子核的结合能为 DE ，核子数为A，则D = DE / A
2
第五章 核医学物理
第一节 原子核的基本性质 第二节 原子核衰变的类型 第三节 原子核衰变的宏观规律 第四节 原子核反应 第五节 医用放射性核素的来源
第五章 核医学物理
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第一节 原子核的基本性质
一、原子核的组成和质量 二、核素及分类 三．原子核的稳定性
第五章 核医学物理
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一、原子核的组成和质量
1．原子核组成 由质子(proton)和中子(neutron)组成的。 质子和中子统称为核子(nucleon)。
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第二节 原子核衰变的类型
放射性核素自发放出射线变为另一种核素的过 程称为原子核衰变，简称核衰变。
α衰变
放射性核素衰变类型
β衰变
γ衰变
核衰变过程将遵守质量、能量、动量、电荷和 核子数守恒定律。
第五章 核医学物理
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第二节 原子核衰变的类型
一、α衰变 二、β衰变
三、 衰变 四、衰变纲图
第五章 核医学物理
第五章 核医学物理
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三．原子核的稳定性
所以，天然放射性核素大多数都是原子序数较大的重 核，它们能够自发地衰变而放出射线。
另外，如果核内的中子数与质子数比例失调，原子核 也可能不稳定。
原子核的稳定性还与核内质子数与中子数的奇偶性有 关，当原子核内的质子数和中子数都是偶数时，原子核最 稳定。
第五章 核医学物理
第五章 核医学物理
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二、核素及分类
（2）同量异位素(isobar) 质量数A相同而质子数Z不同的原子核
（3）同质异能素(isomer) 质量数A和质子数Z均相同而ห้องสมุดไป่ตู้于不同能量状态的核素
第五章 核医学物理
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三．原子核的稳定性
1．质量亏损 原子核质量与组成它的所有核子质量总和之差
称为质量亏损。
例
第五章 核医学物理
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二、核素及分类
1. 核素 原子核物理中把原子核内的Z，N和能量状态都相
同的原子核统称为核素(nuclide)
2.按照稳定程度分类
稳定性核素
放射性核素
（1）稳定性核素 没有外来作用时，不发生核内结构或能级的变化
的核素
第五章 核医学物理
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二、核素及分类
（2）放射性核素(radioactive nuclide)。 能自发地放出某种射线而转变为别种核素 天然放射性核素 铀、钋和镭等 人工放射性核素 钴、铯和铱等
第五章 核医学物理
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第五章 核医学物理
核医学影像 (nuclear medicine imaging)是核医学诊断 中的重要技术手段。原子核物理学是它的物理学理论基 础 。研究内容
一是研究核力、核结构和核反应等基本问题；
二是研究放射性和射线。
原子核物理学 + 医学 = 核医学物理
第五章 核医学物理
1u =1.660 5387 82(83) × 10-27 kg
mp = 1.007276 u mn= 1.008665 u
第五章 核医学物理
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一、原子核的组成和质量
3. 核力(nuclear force) 将质子和中子结合在一起的特殊力。
其具有以下四种特征： (1) 核力与电荷无关 (2) 核力是短程强吸引力 (3) 核力具有饱和性
2 1
H
核是由1个中子和1个质子组成，因此，可知
它们的质量和应该为
mn + mp = 1.008665 u +1.007276 u =2.015941 u。
但是，实际测量表明：1个2 1
H
核(不是原子)质量仅为
2.013553 u。
第五章 核医学物理
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三．原子核的稳定性
1．质量亏损 由此两者质量相差（质量亏损）为
2．原子质量 原子的质量等于原子核质量加上核外电子质量，再
减去相当电子全部结合能的数值，一般电子组成原子的 结合能很小，原子核质量等于原子质量与核外电子质量 之差。
第五章 核医学物理
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一、原子核的组成和质量
质子和中子质量分别记作mp和mn。微观粒子质量很 小，原子核物理学中常用“原子质量单位(atomic mass unit)”来量度它们，记为“u”。SI规定:一个原子质量单 位等于 162C 原子质量的1/12。即
第五章 核医学物理
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二、核素及分类
2. 按照Z与A的分类
同位素
同量异位素
同质异能素
（1）同位素(isotope)
质子数Z相同而质量数A不同的核素
氢有11H
、21H 和
3 1
H
三种核素，分别叫做氢（氕）
重氢（氘）和超重氢（氚）
同位素占该元素总量的百分数称为该同位素的丰度( isotope abundance)
21
一、α衰变
放射性核素放出α粒子而衰变为另一种核素的衰变 过程，称为α衰变。
α衰变前后的质量数A和电荷数Z守恒，子核的质量数 比母核的质量数少4，子核的电荷数比母核的电荷数少
2 子核在元素周期表中的位置要向前移动两位，这种
规律称为α衰变的位移定则。
第五章 核医学物理
DM = Zmp + Nmn - mA
第五章 核医学物理
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三．原子核的稳定性
3.原子核的稳定性 在原子核物理学中常用平均结合能来表示原子核
的稳定性。
因为平均结合能的大小可以表示原子核结合的松 紧程度，平均结合能越大，则原子核分解为单个核子 所需要的能量就越大，原子核就越稳定。
第五章 核医学物理
称为平均结合能。
任一个原子核
A Z
X
的平均结合能
D
定义为：
D =DE/ A=DMc2/ A=(Zmp +Nmn -mA)c2 / A
第五章 核医学物理
14
三．原子核的稳定性
式中Z，N分别表示质子数和中子数，mp，mn，mA 分别表示质子、中子和原子核的质量。
等式右端括号内就是Z个质子和N个中子结合成原子 核时的质量亏损，即
16
三．原子核的稳定性
中等质量原子核平 均结合能比轻核和重核 大，中等质量的核比较 稳定。
是原子核的平均结合能曲线
第五章 核医学物理
17
三．原子核的稳定性
重核区(质量数A209)时，由于质子数增 多，静电斥力迅速增大， 使平均结合能减少，核 子之间结合比较松散， 原子核也就显示出不稳 定性。
是原子核的平均结合能曲线