核医学课件：第一章 核物理
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核医学PPT课件-核医学绪论及物理基础
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高度选择性
放射免疫靶向治疗 受体介导的靶向治疗 放射性核素基因治疗 高度适形性 放射性核素粒子植入治疗等
放射免疫分析 免疫放射分析 受体分析
*
通过放射性核素示踪技术，可以在生理状态下，从分子水平动态地研究机体各种物质的代谢变化，细致地揭示体内及细胞内代谢的内幕，这是其他技术难以实现的。 放射性核素显像反映了脏器和组织的生理和病理生理变化，属于功能影像；其中受体显像、放射免疫显像等技术也属于分子功能影像。
History look back
*
临床核医学之父
1926年美国Boston内科医师Blumgart首先应用放射性氡研究循环时间，第一次应用了示踪技术。 将氡从一侧手臂静脉注射后，在暗室中通过云母窗观察其在另一手臂出现的时间，以了解动-静脉血管床之间的循环时间。 后来他又进行了多领域的生理、病理和药理学研究。被誉为“临床核医学之父”。
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影像学可被广义的分为解剖影像及分子影像。 CT和 超声属于解剖影像。 而PET及某些形式的MRI被认为是分子影像。
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分子影像学
定义：运用影像学手段显示组织水平、细胞和亚细胞水平的特定分子，反映活体状态下分子水平变化，对其生物学行为在影像方面进行定性和定量研究的科学。 是连接分子生物学等学科和临床医学的桥梁。
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反应堆 裂变产物、分离纯化 133Xe、131I等 （生产丰中子放射性核素，多伴有β衰变，不利于制备诊断用放射性核素）
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加速器 15O、18F等 （生产短寿命的乏中子放射性核素）
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发生器（“母牛”） “从长半衰期核素的衰变产物中得到短半衰期核素的装置” 99mMo-99mTc（钼-锝） 113Sn-113In（锡-铟）
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核医学发展史
高度选择性
放射免疫靶向治疗 受体介导的靶向治疗 放射性核素基因治疗 高度适形性 放射性核素粒子植入治疗等
放射免疫分析 免疫放射分析 受体分析
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通过放射性核素示踪技术，可以在生理状态下，从分子水平动态地研究机体各种物质的代谢变化，细致地揭示体内及细胞内代谢的内幕，这是其他技术难以实现的。 放射性核素显像反映了脏器和组织的生理和病理生理变化，属于功能影像；其中受体显像、放射免疫显像等技术也属于分子功能影像。
History look back
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临床核医学之父
1926年美国Boston内科医师Blumgart首先应用放射性氡研究循环时间，第一次应用了示踪技术。 将氡从一侧手臂静脉注射后，在暗室中通过云母窗观察其在另一手臂出现的时间，以了解动-静脉血管床之间的循环时间。 后来他又进行了多领域的生理、病理和药理学研究。被誉为“临床核医学之父”。
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影像学可被广义的分为解剖影像及分子影像。 CT和 超声属于解剖影像。 而PET及某些形式的MRI被认为是分子影像。
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分子影像学
定义：运用影像学手段显示组织水平、细胞和亚细胞水平的特定分子，反映活体状态下分子水平变化，对其生物学行为在影像方面进行定性和定量研究的科学。 是连接分子生物学等学科和临床医学的桥梁。
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反应堆 裂变产物、分离纯化 133Xe、131I等 （生产丰中子放射性核素，多伴有β衰变，不利于制备诊断用放射性核素）
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加速器 15O、18F等 （生产短寿命的乏中子放射性核素）
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发生器（“母牛”） “从长半衰期核素的衰变产物中得到短半衰期核素的装置” 99mMo-99mTc（钼-锝） 113Sn-113In（锡-铟）
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核医学发展史
核医学总论PPT课件
（1979年 Kuhl and Edwards) 正电子发射计算机断层仪 (PET)
仪器
核探测仪器基本原理
放射性探测：探测仪器将射线能量转换成可
记录和定量的光能、电能等，测定放射性 核素的活度、能量、分布的过程。
放射性探测 的基本过程
核医学仪器显像原理
核医学仪器显像原理
信号分析和数据处理
绪论
核医学发展简史
• 治疗核医学
1901年Danlos 放射性镭 治疗结核皮肤病 1903年Bell 放射性镭 近距离肿瘤治疗 1913年开始静脉注射镭治疗各种疾病 1936年 用磷-32治疗白血病 1942年 用碘-131治疗甲亢（应用最多） 研究 放射免疫靶向治疗，受体介导的靶向治疗，
核素基因治疗，放射性粒子治疗。
公众所受的照射大部分来自天然辐射（中国 96%、世界86%）；
中国受天然照射的年均值与世界的年均值相当 （2.3mSv/2.4mSv），其中氡和钍射气的贡献 最大，约占总剂量的40%；
人工辐射源几乎全部来自医疗照射。
各种检查辐射剂量比较
辐射的防护
防护基本原则
1 实践的正当化（Justifiction） 2 放射防护最优化（Optimization） 3 个人剂量的限制（Dose Limitation）
tomography
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。
A代表原 子的质量 数，原子 结构简便 表达：AX, 如131I
仪器
核探测仪器基本原理
放射性探测：探测仪器将射线能量转换成可
记录和定量的光能、电能等，测定放射性 核素的活度、能量、分布的过程。
放射性探测 的基本过程
核医学仪器显像原理
核医学仪器显像原理
信号分析和数据处理
绪论
核医学发展简史
• 治疗核医学
1901年Danlos 放射性镭 治疗结核皮肤病 1903年Bell 放射性镭 近距离肿瘤治疗 1913年开始静脉注射镭治疗各种疾病 1936年 用磷-32治疗白血病 1942年 用碘-131治疗甲亢（应用最多） 研究 放射免疫靶向治疗，受体介导的靶向治疗，
核素基因治疗，放射性粒子治疗。
公众所受的照射大部分来自天然辐射（中国 96%、世界86%）；
中国受天然照射的年均值与世界的年均值相当 （2.3mSv/2.4mSv），其中氡和钍射气的贡献 最大，约占总剂量的40%；
人工辐射源几乎全部来自医疗照射。
各种检查辐射剂量比较
辐射的防护
防护基本原则
1 实践的正当化（Justifiction） 2 放射防护最优化（Optimization） 3 个人剂量的限制（Dose Limitation）
tomography
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。
A代表原 子的质量 数，原子 结构简便 表达：AX, 如131I
核医学核物理基础ppt课件
AZm XA ZY
99m 43T c9493T c
2021/4/21
二、核衰变规律
核衰变的基本定律
放射性原子数或放射性活度随时间呈指数规律减少。 Nt= N0e-t 或 At= A0e-t
衰变常数
放射性核素在单位时间内衰变的概率。是反映放射性核素 衰变速度的物理量，是放射性核素的一个重要特征参数。 衰变常数越大，放射性核素衰变速度越大。
2021/4/21
吸收作用
定义：带电粒子通过物质时，与物质相互作用, 能量不断 损失，当射线能量耗尽后，带电粒子就停留在物质中，射 线则不再存在，称为吸收(absorption)。
99m43Tc 9493Tcm
9493Tc
同质异能素
2021/4/21
第二节 核衰变
定义：放射性核素由于核内结构或能级调整，自发地释 放出一种或一种以上的射线并转化为另一种核素的过程, 称为核衰变(nuclear decay)。
2021/4/21
氚发生β-衰变，衰变为氦
一、核衰变的类型
衰变
定义：衰变时放射出粒子的衰变称衰变( decay) 。 衰变发生于原子序数 > 82的核素。
第一章 核医学的核物理基础
2021/4/21
第一节 原子的基本结构
原子核
中子
++
+
质子
电子
2021/4/21
2021/4/21
同位素
定义：具有相同原子序数，但质量数不同的核素互为同 位素。即质子数相同而中子数不同的核素。
2021/4/21
图2-2 氕、氘、氚互为同位素
同质异能素
定义：具有相同质量数和原子序数，处于不同核能态的 一类核素称同质异能素。 基态的原子和激发态的原子互为同质异能素(isomer)。
99m 43T c9493T c
2021/4/21
二、核衰变规律
核衰变的基本定律
放射性原子数或放射性活度随时间呈指数规律减少。 Nt= N0e-t 或 At= A0e-t
衰变常数
放射性核素在单位时间内衰变的概率。是反映放射性核素 衰变速度的物理量，是放射性核素的一个重要特征参数。 衰变常数越大，放射性核素衰变速度越大。
2021/4/21
吸收作用
定义：带电粒子通过物质时，与物质相互作用, 能量不断 损失，当射线能量耗尽后，带电粒子就停留在物质中，射 线则不再存在，称为吸收(absorption)。
99m43Tc 9493Tcm
9493Tc
同质异能素
2021/4/21
第二节 核衰变
定义：放射性核素由于核内结构或能级调整，自发地释 放出一种或一种以上的射线并转化为另一种核素的过程, 称为核衰变(nuclear decay)。
2021/4/21
氚发生β-衰变，衰变为氦
一、核衰变的类型
衰变
定义：衰变时放射出粒子的衰变称衰变( decay) 。 衰变发生于原子序数 > 82的核素。
第一章 核医学的核物理基础
2021/4/21
第一节 原子的基本结构
原子核
中子
++
+
质子
电子
2021/4/21
2021/4/21
同位素
定义：具有相同原子序数，但质量数不同的核素互为同 位素。即质子数相同而中子数不同的核素。
2021/4/21
图2-2 氕、氘、氚互为同位素
同质异能素
定义：具有相同质量数和原子序数，处于不同核能态的 一类核素称同质异能素。 基态的原子和激发态的原子互为同质异能素(isomer)。
核医学课件：第一章 核物理知识
1Bq=2.7×1011 Ci
放射性浓度定义为单位体积溶液中所含的放射
性活度，单位是Bq/ml、mCi/ml等。
第三节、射线与物质相互作用
Section 3 mutual interaction of rad and substance
射线的运动空间充满介质，射线就会与 物质发生相互作用，射线的能量不断被物质 吸收。这种相互作用亦称射线的物理效应， 是了解辐射生物效应、屏蔽防护以及放射性 检测、核素显像和治疗的基础。
Mutual interaction of γrad and Substance
光电效应：光子把能量完全转移给一个轨道电子，使之发射 出来，而光子本身消失。
康普顿效应：发生在γ射线能量较大时，光 子只将部分能量转给轨道电子，使之脱离原子 核发射出来成为康普顿电子，而光子本身改变 运动方向继续运行。
1960
照相机
扫描机
1950
21世纪
PET/CT
PET
1970 SPECT 1990 1990
电子对生成：光子穿过物质时，当光子能 量大于1.022MeV，在光子与介质原子核电场 的相互作用下，产生一对正、负电子。这种作 用被称之为电子对生成。
γ射线与物质相互作用产生光电子、康普顿 电子、生成电子对等次级电子，这些次级电子 也如带电粒子一样引起物质分子的电离和激发。
甲亢的碘-131治疗
治疗前
放射性核素32P敷贴器
治疗后
治疗前
治疗后
3、正电子衰变
正电子衰变：衰变时放出正电子的衰变。也叫β +衰变。
公式：ZAX
Z-1AY + e++ Q+ υ
粒子是带正电荷的电子，正电子射程仅1~2mm即发生湮 没辐射，即失去电子质量，转变为两个质量为511Kev，方 向相反的γ光子。可用PET探测方向相反的γ光子，进行显像。 如18F衰变。
核医学总论PPT课件
Herrman Ludwig Blumgart，美 国Boston医院内科医师
第一次将示踪技术（放射性同 位素214铋）应用于人体循环时 间研究（1926）
开展多项临床研究，如肺循环 时间测定、肺血流量测定等
SNM 1969年称其为“核医学第 一位先驱”
Blumgart - The father of clinical nuclear medicine
γ衰变及同质异能跃迁：指核素由高能态向低能 态或激发态向基态跃迁的过程中释出γ射线或单 光子的衰变，衰变后质子数及中子数均不变，仅
能级状态发和改变。 99mTc衰变成99Tc
2020年10月20日星期二
衰变规律
放射性核素原子随时间而呈指数规律减少。
N=N0e-λt λ: decay constant t: decay time e: base of natural logarithm
核衰变：指放射性核素的原子核不稳定，会自发地变成另 一种核素，同时释放出一种或一种以上的射线。 衰变类型： α、β、γ衰变、电子俘获等 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。
2020年10月20日星期二
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。
核医学发展历史
• 1938年，John H. Lawrence首次用 32P 治疗白血病 • 1938年，Joseph G. Hamilton 用 128I 研究甲状腺功能 • 1941年，开始用 131I 治疗甲状腺功能亢进 • 1946年，开始用 131I 治疗甲状腺癌
药物品种 仪器 开展项目
2020年10月20日星期二
第一次将示踪技术（放射性同 位素214铋）应用于人体循环时 间研究（1926）
开展多项临床研究，如肺循环 时间测定、肺血流量测定等
SNM 1969年称其为“核医学第 一位先驱”
Blumgart - The father of clinical nuclear medicine
γ衰变及同质异能跃迁：指核素由高能态向低能 态或激发态向基态跃迁的过程中释出γ射线或单 光子的衰变，衰变后质子数及中子数均不变，仅
能级状态发和改变。 99mTc衰变成99Tc
2020年10月20日星期二
衰变规律
放射性核素原子随时间而呈指数规律减少。
N=N0e-λt λ: decay constant t: decay time e: base of natural logarithm
核衰变：指放射性核素的原子核不稳定，会自发地变成另 一种核素，同时释放出一种或一种以上的射线。 衰变类型： α、β、γ衰变、电子俘获等 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。
2020年10月20日星期二
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。
核医学发展历史
• 1938年，John H. Lawrence首次用 32P 治疗白血病 • 1938年，Joseph G. Hamilton 用 128I 研究甲状腺功能 • 1941年，开始用 131I 治疗甲状腺功能亢进 • 1946年，开始用 131I 治疗甲状腺癌
药物品种 仪器 开展项目
2020年10月20日星期二
核医学PPT教学课件
2021/01/21
5
核物理基本知识
• 1.核素 • 2.同位素 • 3.放射性同位素 • 4.同质异能素
2021/01/21
6
射线的种类
• (1).α衰变(Alpha decay ) • (2).β衰变(Beta decay)：两种：-β
衰变和+β衰变。 • (3).γ衰变(Gammar decay) • (4).内转换(Internal conversion) • (5).电子俘获(Electron Capture)
2021/01/21
18
2021/01/21
19
心血管系统
• 心肌灌注断层显像
2021/01/21
20
稳定性心绞痛
• 首选运动负荷心肌显像，不能或不宜做运动试验 者，做潘生丁试验或腺苷试验
• 1. 运动ＥＣＧ与临床不符 • 2. 运动ＥＣＧ结果不确定 • 3. 患者有房颤、左束支传导阻滞、左室肥厚、Ｅ
2021/01/21
7
放射性衰变的规律
• 放射性衰变与周围环境如温度、压力、湿度等 的变化毫无关系
• 有一定的规律：即指数衰减规律 • 每一种放射性核素都有自己的衰变常数 • 放射性核素的衰变规律通常用半衰期表示T1/2
2021/01/21
8
放射性核素
– 1.反应堆生产： – (1).反应堆辐照法 (2).从辐照过的核燃料中提
取 – 2.加速器生产 –3.核素发生器制备
2021/01/21
9
显像剂在脏器或病变中选择性 聚集的机理
• 1). 细胞选择性摄取：(1)特殊需要物质： 131I；(2)代谢产物或异物，如马尿酸；(3) 特殊价态物质：201Tl
《核医学》教学课件：核物理基础
五、内转换
内转换电子过程
（1）处于激发态的原子核 把能量转给一个核外内层 电子， （2）这个电子被逐出原子 成为内转换电子， （3）外层电子填补空穴， 原子核回复到基态， （4）能量由特征X射线 （5）或俄歇电子携走
放射性核衰变规律
放射性核素的衰变是一种自发的过程，不同放射性核 素每个原子核在单位时间内发生衰变的几率不同，即 有不同的衰变常数，以λ表示。 对整个放射源，λ表示发生衰变的原子核数占当时总 核数的百分数。 对单个原子核，λ表示原子核发生衰变的几率，即可 能性。
质量数较小的核素，Z/N=1 时原子核是稳定的。 当质子数较多时（一般为Z＞20），质子数多了，斥力增大， 必须有更多的中子使核力增强，才足以克服斥力，保持核稳 定。 原子核中质子数过多或过少，或者中子数过少或过多，原子 核便不稳定。
放射性核衰变
放射性核素：原子核不稳定，能自发地放出
各种射线变成另一种原子核的核素。
由于核内中子缺乏致使放射出正电子的衰变，称为 正电子衰变，也叫β+衰变。 衰变时发射一个正电子和一个中微子（），原子核 中一个质子转变为中子。 β+衰变时母核和子核的质量数无变化，但子核的核 电荷数减少一个单位，β+衰变可用下式表示：
A Z
X
ZA 1 Y
Q
三、正电子衰变
正电子衰变核素，都是人工放射性核素。 正电子射程仅1～2mm，在失去动能的同时与其邻近 的电子（β－）碰撞而发生湮灭辐射，在二者湮灭 的同时，失去电子质量，转变成两个方向相反、能 量皆为511 keV的γ光子。 正电子发射断层仪（PET）能探测方向相反的511 keV光子，进行机体内的定量、定性和代谢显像。
同质异能素
核内中能素。
核医学总论-精品医学课件
Glucose
FDG
glucose
Oxygen
2-deoxy-2fluoro-gluco
Carbon
Fluorine
32P敷贴治疗皮肤血管瘤（前、2W、6W）
Radiopharmaceuticals
• 利用放射性核素物理特性，而不是利用药物本 身的药物效应 ；
• 放射性药物与放射性药品的区别； • 剂量单位：放射性活度、比活度 • 放射性药品的使用与管理：特殊药品，必须符
PBL
• 基本学习过程强调由学生根据不同案例，自行提 出问题、分析问题，收集资料解决问题——自主 学习，学生是主角。
• 小组导师只能做讨论引导者、时间控制者、流程 旁观者、监督者及评估者——不是“teacher” 是“tutor”：学生学习的促进者。
为何PBL？
• 个人职业发展的需要
如何PBL？
• 指含有放射性核素，能直接用于人体临 床诊断、治疗和科学研究的放射性核素 及其标记化合物。
放射性药品
放射性药物的分类
• 1、诊断用放射性药物 • SPECT: 99Tcm(锝)及其标记化合物(如99Tcm-MIBI) • PET:18F标记化合物，如18F-FDG • 2 治疗用放射性药物（核素内照射治疗） • （131I、89Sr、32P、125I）
第1章 核医学总论 (P1-27)
• 第1节 临床核医学的定义与内容 什么是核医学?
(Nuclear Medicine, NM)
放射性的发现
• 1896年，Bequerel （贝可勒尔）用铀 粉作实验，发现胶 片暴光了!
放射性核素的发现
1898年7月和12 月，居里夫妇 先后发钋和镭 具有放射性。
第三节 临床核医学的诊断原理
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-第一篇 基础篇 第一章 核医学物理基础
（三）电子对生成
康普顿效应示意图
本章小结
1. 放射性核素是核医学的基本工具。 2. 核素、同位素、同质异能素等描述放射性核素的不同种类。 3. 核衰变、半衰期等描述放射性核素的物理变化方式、规律和生成核射线的种类。 4. 放射性活度是放射性核素放射性强度的度量单位。 5. 电离和激发、光电效应等射线与物质的相互作用方式是核射线探测、核医学显
两种同位素的比较
核医学（第9版）
三、稳定核素和放射性核素
1. 稳定核素：原子核稳定，不产生射线。 2. 放射性核素：原子核不稳定，自发产生射线。
第二节
核衰变
核医学（第9版）
一、核衰变方式
（一）α衰变
1.
α衰变反应式：
A Z
X→A-4 Z-2
Y + 42
He + Q
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2. α射线，即α粒子流（氦原子核）
核医学（第9版）
一、核衰变方式
（四）γ衰变
1.
γ衰变反应式：
Am Z
X→AZ
Y + γ
2. γ射线，即γ光子流
3. γ射线特点：
（1）不带电荷。 （2）运动速度快。 （3）穿透能力强。 （4）电离能力很小。
γ衰变及内转换模式图
核医学（第9版）
二、核衰变规律
（一）衰变常数
1. 衰变常数：单位时间内发生衰变的原子核数目占总数的比率，
核医学（第9版）
二、核衰变规律
（三）放射性活度
1. 定义：放射性核素在单位时间内的衰变数，表示放射性核素的放射性强度。
2. 单位：
（1）贝克（Bq）：1秒钟内发生一次核衰变 （2）居里（Ci）：每秒3.7×1010次核衰变，1Ci=3.7×1010Bq
康普顿效应示意图
本章小结
1. 放射性核素是核医学的基本工具。 2. 核素、同位素、同质异能素等描述放射性核素的不同种类。 3. 核衰变、半衰期等描述放射性核素的物理变化方式、规律和生成核射线的种类。 4. 放射性活度是放射性核素放射性强度的度量单位。 5. 电离和激发、光电效应等射线与物质的相互作用方式是核射线探测、核医学显
两种同位素的比较
核医学（第9版）
三、稳定核素和放射性核素
1. 稳定核素：原子核稳定，不产生射线。 2. 放射性核素：原子核不稳定，自发产生射线。
第二节
核衰变
核医学（第9版）
一、核衰变方式
（一）α衰变
1.
α衰变反应式：
A Z
X→A-4 Z-2
Y + 42
He + Q
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2. α射线，即α粒子流（氦原子核）
核医学（第9版）
一、核衰变方式
（四）γ衰变
1.
γ衰变反应式：
Am Z
X→AZ
Y + γ
2. γ射线，即γ光子流
3. γ射线特点：
（1）不带电荷。 （2）运动速度快。 （3）穿透能力强。 （4）电离能力很小。
γ衰变及内转换模式图
核医学（第9版）
二、核衰变规律
（一）衰变常数
1. 衰变常数：单位时间内发生衰变的原子核数目占总数的比率，
核医学（第9版）
二、核衰变规律
（三）放射性活度
1. 定义：放射性核素在单位时间内的衰变数，表示放射性核素的放射性强度。
2. 单位：
（1）贝克（Bq）：1秒钟内发生一次核衰变 （2）居里（Ci）：每秒3.7×1010次核衰变，1Ci=3.7×1010Bq
第一章核物理ppt课件
• Interactions of charged particles with matter (α,β) Ionization 电离 Excitation 激发 Scattering 散射 Bremsstrahlung 轫制辐射
• Interactions of -ray with matter Photoelectric effect 光电效应 Compton scattering 康普顿散射 Pair production 电; e- → 1 + 2
1.02 MeV
me me 0.511MeV 0.511MeV
基本条件： 射线能量 E≥1.02 MeV 为什麽？
2020/5/17
正电子湮灭：
γ
正电子与负电子相遇发生湮灭， 产生两个0.511MeV的γ光子。
γ
e+ + e- → +
me+ + me - = 0.511 + 0.511 MeV 质量转化为能量 转化效率 （100%）
238U(铀)4He + 234Th(钍)
从母核中射出 的4He原子核
2020/5/17
衰变：241Am(镅) 237Np(镎)+4He
2020/5/17
2. 衰变
发生原因——母核中子或质子过多
• β-衰变：3215P → 3216S + - + Ue + 1.71MeV • 正电子衰变：137N → 136C + + + υ + 1.190MeV β射线本质是高速运动的电子流
2020/5/17
3. 电子俘获（electron capture）
质子变成中子
第1章核物理基础知识PPT课件
ZAXZ A 42Y
2828R 6 a2826R 2 n24He
的粒子的能谱是不连续。
22
衰变 能量
能量
E1=4.782MeV
E2=4.599MeV
E3=4.340MeV
E4=4.194MeV
份额 94.6% 5.4% 0.0051% 710-4
23
γ衰变（跃迁）
量子力学指出，原子核可能具有的能量是不 连续的。
第1章 反应堆的核物理基础
什么是反应堆？反应堆是利用易裂变核，使之 产生可控的自持链式裂变反应的装置。裂变的 同时，提供大量的核能以及新的核素。
反应堆中有燃料、慢化剂、结构材料和控制材 料等。反应堆一旦运行后，堆内中子要与这些 材料的原子核发生各种类型的相互作用，产生 新核，发生一系列的放射性衰变现象。因此， 反应堆是一个强大的各种粒子（中子、α粒子β 粒子和γ粒子）辐照场。同时，反应堆的运行 是建立在中子与堆内物质相互作用的基础上。
以60Co源的γ射线强度是放射性活度的两倍。
38
1.3 结合能与原子核的稳定性
1.3.1 质量亏损 所有原子核的质量都比组成它的单个质
子与中子质量的总和略小，这种质量上 的差异称为质量亏损。 ΔM＝Z Mp＋（A-Z）Mn-MA ΔM＝Z（Mp＋Me)＋(A-Z)MnM ΔM＝1.007825Z＋1.008665(AZ) M
239Np
2.35d
239Pu
2.44x104a
35
放射性活度
放射性同位素样品在单位时间内衰变的次数， 即为该同位素样品的活度。
A(t)N(t)
单位：贝可勒尔，简称贝可（Bq） (1居里)1Ci=3.7x1010/s=3.7x1010Bq 因此，半衰期也可以定义为某同位素活度（A）
2828R 6 a2826R 2 n24He
的粒子的能谱是不连续。
22
衰变 能量
能量
E1=4.782MeV
E2=4.599MeV
E3=4.340MeV
E4=4.194MeV
份额 94.6% 5.4% 0.0051% 710-4
23
γ衰变（跃迁）
量子力学指出，原子核可能具有的能量是不 连续的。
第1章 反应堆的核物理基础
什么是反应堆？反应堆是利用易裂变核，使之 产生可控的自持链式裂变反应的装置。裂变的 同时，提供大量的核能以及新的核素。
反应堆中有燃料、慢化剂、结构材料和控制材 料等。反应堆一旦运行后，堆内中子要与这些 材料的原子核发生各种类型的相互作用，产生 新核，发生一系列的放射性衰变现象。因此， 反应堆是一个强大的各种粒子（中子、α粒子β 粒子和γ粒子）辐照场。同时，反应堆的运行 是建立在中子与堆内物质相互作用的基础上。
以60Co源的γ射线强度是放射性活度的两倍。
38
1.3 结合能与原子核的稳定性
1.3.1 质量亏损 所有原子核的质量都比组成它的单个质
子与中子质量的总和略小，这种质量上 的差异称为质量亏损。 ΔM＝Z Mp＋（A-Z）Mn-MA ΔM＝Z（Mp＋Me)＋(A-Z)MnM ΔM＝1.007825Z＋1.008665(AZ) M
239Np
2.35d
239Pu
2.44x104a
35
放射性活度
放射性同位素样品在单位时间内衰变的次数， 即为该同位素样品的活度。
A(t)N(t)
单位：贝可勒尔，简称贝可（Bq） (1居里)1Ci=3.7x1010/s=3.7x1010Bq 因此，半衰期也可以定义为某同位素活度（A）
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稳定性核素
稳定性核素 中子与质子比例适当
放射性核素 自发地发出某种射线而转 变为另一种核素
核衰变
放射性核素自发地释放出一种或一 种以上的射线并转变成另外一种核 素的过程。其类型与方式取决于原 子核内的固有特征，与外界无关
α衰变
核子总数过多 （原子序数＞82）
位移规律 AZX
A-4Z-2Y+42He+Q
A = Ao e –λt 当：t=0时
A = Ao e –0.693 预先算出：t/T1/2 查表得到e –λt 值*Ao
贝可与居里的关系 比放射性活度 比放射性浓度
射线与物质的相互作用
带电粒子与物质的相互作用
1. 电离 2. 激发 3. 轫致辐射 4. 散射 5. 湮没辐射 6. 吸收作用
光子与物质的相互作用
1. 光电效应 2. 康普顿-吴有训效应 3. 电子对生成
表示某种放射性核素的一个核在 单位时间内自发衰变的比率，反映 核衰变的速度，与半衰期成反比
T=0.693/λ
放射性活度
放射性活度（A）：一定量的放射性核 素在单位时间内发生的核衰变次数，反 映核衰变率
A=dN/dt 单位：贝可 （Bq) 居里（Ci） 比放射性活度（简称比活度）:单位质量 (容积)放射性制剂中的放射性活度 单位： Bq/mg Bq/mL
22688Ra
22286Rn
eV （能量单位） α射线特点：
KeV MeV
β- 衰 变
富中子核素，中子数过多， 转换为质子
位移规律: AZX 3215P
β射线特点：
AZ+1Y+ β-+Q+υ 3216S
β+ 衰 变
贫中子核素内质子转换为中子
位移规律: AZX 189F
AZ-1Y+ β++Q+υ 188O
第一章 核物理基础
原子
原子基本结构 原子核 中子
质子
核外电子
AZXN
元素 核素
元素 核素
质子数相同 碘12553I 12853I
13153I
质子数、中子数、核能态 完全相同 氢11H 氘21H 氚31
同位素 同质异能素
同位素
质子数相同 中子数、质量数不同 235U 238U
同质异能素
质子数、中子数相同 能级状态不同 9943Tc 9943Tcm
内转换：激发态原子核向较低能态跃迁时，
多余能量传递给核外的壳层电子，使之成为
自由电子， 该自由电子称为内转换电子。
γ核素的总放射性核 素都随时间按指数规律衰减
N=N0e-λt
半衰期
1. 物理半衰期（T1/2） 2. 生物半衰期（Tb） 3. 有效半衰期（Te）
衰变常数(λ)
电子俘获
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
位移规律:
AZX +-1e 5526Fe
AZ-1Y + Q+υ 5525Mn
电子跃迁——特征X线、俄歇电子
γ 衰变
处于激发态的原子核向低的激发态或基态跃 迁时，发射γ射线（60Co治疗）
A Z
Xm
AZY+γ
9943Tcm 9943Tc