核医学基础知识 2

射线防护、管 理、放射病
核药学
实验核医学
核检验学 实验技术
核医学
功能测定
诊断 临床核医学 治疗
显像
核医学-----------放射性核素 放射医学--------射线
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第二节 核物理基础知识
一、原子结构

1、元素: 由原子核和核外电子组成，原子核内含 有相同的质子数则属于同一种元素。
锶89
78.1小时
50.5天
EC
β-
γ（0.093MeV)
β（1.49MeV)
五、射线与物质的相互作用



带电粒子与物质的相互作用：α β－ β＋ →电离（ionizations） →激发（excitations） →散射（scattering） →韧致辐射（bremsstrahlung） →湮灭辐射 中性射线与物质的相互作用：X γ →光电效应（photoelectric effect） →电子对生成（pair production） →康普顿散射（compton scattering） 中子与物质的相互作用 →弹性碰撞 →中子俘获
四、半衰期


指某核素的原子核数目衰变一半所需的时间，用 T1/2表示。 生物半衰期：指生物体内存在的放射性核素由于生 物代谢从体内排除到原来的一半所需的时间。用Tb 表示。 有效半衰期：指放射性核素由于生物代谢和放射性 衰变的共同作用减少到原来的一半所需的时间。用 Te表示。
常用医用放射性核素
名称 碘131 碘125 锝99m 半衰期 8.04天 60.2天 6.02小时 衰变方式 βEC IT （同质异构转换） 主要射线能量 γ（0.606MeV) γ（0.027MeV) γ（0.141MeV)
磷32
氟18
14.3天
109.8分钟
βEC和β-
β（1.71MeV)
γ（0.511MeV)
镓67


元素、核素、同位素关系图

4、同质异能素 （isomer） 核内质子数和中子数相同而能量状态不同的核素，称为同 质异能素。 如99mTc与99Tc（锝）

二、原子核的稳定性
在原子核内存在两种力： ①带正电荷的质子之间存在着相互排斥的库仑斥力。 ②同时核子（中子和质子）之间还有相互吸引的短程核力。
核外电子能量变化示意图
5、γ衰变



又称γ跃迁，原子核从激发态回复到基态时，以发 射γ光子释放过剩的能量的过程。 通常是在其他衰变发生之后形成。 γ射线的本质是中性的光子流 ，穿透力强，射程长， 电离能力弱。 或把能量转给一个核外轨道电子，使之发射出，称 为内转换电子（internal conversion electron ）。
2、β-衰变



β-衰变发生在中子过剩的原子核。 核中一个中子转化成一个质子，释出一个负电子 （来自核的负电子称β-粒子）及一个反中微子。 中子数减少1，原子序数增加1，原子质量数不变。 32P → 32S + β- + Ue + Q β射线的本质是高速运动的电子流。穿透能力较弱、 电离能力较强。
3、β+衰变



主要发生在中子数相对不足的核素，。 核中一个质子转变成一个中子 ，释出一个正电子 （β+粒子）和一个中微子（υ ）。 子核原子序数减少1，质量数不变。 正电子的射程仅1-2mm即发生湮灭辐射 13N → 13C + β+ + υ + Q
4、电子俘获衰变（electron capture EC）

单位是衰变次数/秒。国际单位贝可（Bq）即为1次 衰变/秒 常用单位为居里Ci，1Ci＝3.7×1010 Bq

2、放射性比活度： 是指单位质量样品中所含的放射性活度。

单位是Bq/g(Ci/g)
3、放射性浓度： 指单位体积溶液中所含的放射性活度。

单位用Bq/ml(Ci/ml)表示。
A Z
XN


2、核素 (nuclide ) 凡原子核具有特定的质子数、中子数以及一定能 量状态的原子，即称为核素。即核内的质子数相 同，中子数也相同，所处的能级状态也相同。
3、同位素（isotope） 凡同一种元素的核素中具有相同的质子数而中子 数不同的核素，它们在元素周期表上处于相同位 置，互称为该元素的同位素。



发生在中子相对不足的核素（Z较大时）。 原子核先从核外较内层的电子轨道俘获一个电子， 使之与一个质子结合转化为中子。 中子数增加1，质子数减少1，质量数不变。 内层电子被俘入核内，外层轨道电子补入，两电 子轨道之间的能量差转换成子核的特征X射线 （characteristic X ray）释放 。 或传给一个轨道电子，使之脱离原子，这种电子 被称为俄歇电子(auger electrons)

威廉·康拉德·伦琴 Wilhelm Conrad Röntgen （1845—1923） 德国物理学家，诺贝尔物理学奖获得者。

1896年法国科学家A. -H.贝可勒 尔 含铀的晶体也能够发出穿透性 射线，和X射线不同，它可被电 场或磁场偏转。因此，当时称 这种射线为贝可勒尔射线。



G.C.N.施密特 居里夫妇
质子（proton,P) + → 原子核 中子(neutron,N) + → 原子 核外电子
质子与中子统称为核子，质 量用原子质量单位（atomic mass unit, amu)表示。
1amu相当于12C原子质量的 1/12，即1个质量数.
元素表示方法

A---原子的质量数。 Z---质子数(即原子序数）。 X---元素符号。 N---中子数。 A=Z+N
***几个常识

1.辐射无处不在，不可避免

2.正常水平辐射对人体无害
3.辐射可以防护

历

史

19世纪末的三大科学发现： 1、1895年伦琴发现X射线； 2、1896年贝克勒尔（法）— 铀放射性 1898年玛丽·居里（波）— 钋、镭 3、1897年汤姆逊证明原子不是基本粒子: 原子可分


背 景
6、光电效应
γ光子经过物质时，把全部能量交给轨道电子而释 出形成光电子的过程。

7、电子对生成

当通过γ射线能量大于1.022Mev时（即大于电子 静止能量的两倍），在原子核电场作用下可转化 为一对正负电子。 多余的能量则转化为电子的动能。

8、康普顿效应

γ光子经过物质时，与一个核外电子发生碰撞， γ光子将部分能量传给该电子，使之以θ角度释 出，而本身的运动方向也发生θ角度偏转的过程。 入射光子的能量随机分布到散射光子和康普顿电 子上，因而康普顿电子的能谱是连续的，称康普 顿谱。


弹性碰撞：中子通过物质与原子核碰撞时，将部 分能量传给受撞原子核使之逸出，本身改变方向 形成散射的过程为弹性碰撞。 中子俘获：热中子或慢中子被物质的原子核俘获 而成为新的放射性核素的过程称为中子俘获。

六、辐射剂量学
1、放射性活度（A）： 是描述核素放射量特征的一个物理量。用单位时间 内发生衰变的原子核数表示。

三、放射性衰变

不稳定原子自发地发生核内成分或能级的改变，幵 放出一种或一种以上的射线的过程称为放射性衰变 （radiation decay）。 核衰变方式：α衰变、β-衰变、β+衰变、EC（电 子俘获）和γ跃迁。 射线： α β- β+ γ


1、α衰变



α衰变是放出α粒子的放射性衰变。 α粒子是由两个质子和两个中子组成，实际是氦核 4 He。 2 质量数减少4，原子序数减少2。 238U → 234Th + 4He + Q α粒子的质量大，带电荷，故射程短，穿透力弱 ； 能量单一，对局部的电离作用强。

当Z>83，核力不能与质子之间的斥力保持平衡，全是不 稳定的原子。 当Z<83，至少存在一种稳定同位素。

1、放射性核素 （radionuclide） 又称为不稳定核素，是指原子核能自发地产生成 分或能级的变化，变成另一种核素，变化时伴有 射线的发射。 2、稳定核素 是指原子核在没有外来因素作用时，不发生核内 成分或能级的变化。

A.-H.贝可勒尔发现天然 放射性,标志着原子核物理 学的开始。由此他和居里 夫妇共同获得1903年的诺 贝尔物理学奖。
放射性的应用广泛…… 核能源 医学应用 核武器 育种、除害、消毒 考古断代
放射性的医学 应用
核医学
放射医学
放射防护学
诊断
治疗
科研
CT、X射线、 放射治疗、介 入
核 医 学 基 础 知 识
李晓愚 讲师

本章重点：
பைடு நூலகம்


放射性相关基本概念 射线的种类、性质及其衰变方式 射线与物质的相互作用
第一节 绪 论
什么是核医学？
它有什么用？
核 hé 果实中坚硬并包含果仁的部分：桃核。杏核。 像核的东西：核细胞。核酸。核心（中心）。 结核。原子核。核子。核反应。核武器。 仔细地对照、考察：核定。核计。核实。核算。 翔实正确：其文直，其事核。
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1、电离

指带电粒子使物质的中性原子失去轨道电子而形成 离子的过程

电离作用的强弱是以带电粒子在每厘米路径上产生 的粒子对数来度量。
2、激发

指带电粒子使受作用原子轨道电子从内层轨道跃 迁到外层轨道的过程，而该电子从高能级回复到 低能级时，能量以光子或热能形式释出。
3、散射

指带电粒子通过物质时，因受到物质原子核库仑 电场力的作用而改变其本身运动方向的现象，而 作用前后带电粒子的总动能不变。 β射线比α射线更容易出现散射。

4、韧致辐射

指高速电子经过原子核附近时，因受到原子核库 仑电场力的作用减速时，其部分或全部动能转化 为X射线或γ光子形式的辐射。
5、湮灭辐射

当β╋粒子穿过物质,丧失动能后与自由电子e结合,转化 为两个方向相反 , 能量各为 0.511MeV的γ光子，这种现 象称为湮灭辐射。

湮灭辐射是正电子发射断层成像即PET的基础 PET, positron emission tomography