肿瘤放射物理学-肿瘤放射物理学重点整理

试题题型

●选择题：共20小题，每题1.5分，共30分

●名词解释：共6小题，每小题5分，共30分（DRR、PDD、PTV、CT模拟、放射性

活度）

●简答题：共4小题，每小题10分，共40分

复习提纲

1．原子的结构特点和描述原子结构的参数。

●核外电子运动状态由主量子数n，轨道角动量量子数l，轨道方向量子数m l，

和自旋量子数m s决定。

●主量子数n：取值1，2，3….,对应的壳层分别为K，L，M，N，O，P，Q

壳层，每个壳层最多可容纳的电子为2n2，例如K层和L层可以容纳的电子数分别为2和8.（主量子数n是用来描述原子中电子出现几率最大区域离核的远近，或者说它是决定电子层数的。n相同的电子为一个电子层，电子近乎在同样的空间范围内运动，故称主量子数。）

●根据泡利不相容原理，在原子中不能有两个电子处于同一状态，也就是说，

不能有两个电子具有完全相同的四个量子数。

●对每一个n，轨道角动量量子数l可取值：0，1，2，3，…，n-1, 在一个壳

层内，具有相同l量子数的电子构成一个次壳层，l=0,1,2,3,4,5,6依次对应次s, p, d, f, g, h, I

●次壳最多可容纳2(2l+1)个电子

●在多电子原子中，轨道角动量量子数也是决定电子能量高低的因素。所以，

在多电子原子中，主量子数相同、轨道角动量量子数不同的电子，其能量是不相等的，即在同一电子层中的电子还可分为若干不同的能级(energy level)

或称为亚层(subshell)，当主量子n相同时，轨道角动量量子数l愈大，能量愈高。

●轨道角动量量子数决定原子轨道的形状。

●轨道方向量子数m l：取值范围-l,-l+1,….l-1,l。

●磁量子数m是描述原子轨道或电子云在空间的伸展方向。m取值受角量子

数取值限制，对于给定的l值，m=0,±1,± 2,…,±l，共2l+1个值。这些取值意味着在角量子数为l的亚层有2l+1个取向，而每一个取向相当于一条“原子轨道”。

●自旋磁量子数m s：对电子可取值为1/2和-1/2

●原子中电子除了以极高速度在核外空间运动之外，也还有自旋运动。电子有

两种不同方向的自旋，即顺时针方向和逆时针方向的自旋。它决定了电子自旋角动量在外磁场方向上的分量。ms＝+或-1/2。ms= 1/2，表示电子顺着磁场方向取向，用↑表示，说成逆时针自旋；ms=-1/2表示逆着磁场方向取向，用↓表示，说成顺时针自旋。

2．放射性核素的概念和三种放射性衰变的特点、过程、产物。

概念：

●放射性衰变：不稳定元素的原子核能自发地释放辐射线（光子或粒子），转

变为另外一种元素，这一过程称为放射性衰变。发出的射线种类有，β，γ射线，还有可能有正电子，质子，中子等其他粒子。

●发生衰变前的核称为母核，衰变后的核称为子核。衰变过程中释放的能量称

为衰变能，它等于衰变前后诸粒子静止能量之差对应的能量。如果衰变后的子核处于激发态，则激发态与基态能量之差也是衰变能的一部分。

三种放射性衰变的特点、过程、产物：

● α衰变

原子核自发地放出α粒子（也就是氦的原子核）而变为另一种原子核的过程称为α衰变。衰变后质量数减4，电荷数减2.

Q He Y X A Z A

Z ++→--4242 （式中，X 代表衰变前的母核，Y 代表衰变后的子核。Q 表示衰变能。）

由于衰变能等于母核的静止质量减去子核以及α粒子的静止质量之差所对应的能量，因此，只有母子核静止质量之差大于α粒子静止质量时，才能保证衰变能大于0，衰变才能发生。

● β衰变

---原子核自发的放射出电子e-或正电子e+或俘获一个轨道电子的转变过程称为β衰变。

为了区别，发射电子的称为β-衰变，发射出的电子称为β-粒子；

1A

A Z Z X Y e Q ν-+→

+++ 发射正电子的称为β+衰变，发射出的正电子称为β+粒子； 1A

A Z Z X Y e Q

ν+-→+++ 俘获轨道电子的称轨道电子俘获。 1A A

Z

Z X e Y Q ν--+→++

式中： v 和 表式中微子和反中微子。Q 为衰变能。由于衰变产物为三体，因此，β粒子的能量由0到一个最大值呈钟罩型连续分布。

●γ衰变和内转换

α，β衰变后的子核很可能处于激发态，原子核有两种方式退激：

γ衰变：以γ射线形式释放能量，跃迁到低的能态或者基态，这种跃迁的过程称γ跃迁。能量在KeV~MeV

内转换：原子核的激发能转换给轨道电子，使电子发射出去。有时原子核发生γ跃迁时不发射γ光子，而是把多余的能量交给核外绕行的电子(主要是K 层电子)，使它脱离原子核的束缚而放射出来，这种现象称为内转换(internal conversion)，电子的能量是固定的，近似于γ光子的能量。

γ射线特点：

1、光子是从原子核中发射的；

2、常常伴随在α、β衰变之后；

3、单能；

4、γ射线的能量与原子核相关。

3．带电粒子与物质相互作用形式的分类，各种作用方式的过程、特点、描述碰撞能量损失的术语及含义。

●带电粒子与原子核外电子的非弹性碰撞—碰撞损失（电离，激发）

当带电粒子从靶物质原子旁经过的时候，入射粒子和轨道电子之间的库伦力使电子受到吸引或排斥，从而获得一部分能量

✓电离：如果轨道电子获得足够的能量，就会引起原子发生电离，原子成为正离子，轨道电子成为自由电子。

当原子内壳电子被击出，外壳电子向内壳跃迁放出特征X射线。