核医学物理基础课件
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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、核医学显像和
核医学物理基础
目录
第一节 同位素、核素、同质异能素 第二节 核衰变 第三节 射线与物质的相互作用
重点难点
掌握 同位素、核素、放射性核素等核物理基本概念，核衰变及其 主要方式、核衰变规律、电离与激发和光电效应等射线与物 质相互作用形式
熟悉 激发态、同质异能素、康普顿效应、湮灭辐射、散射
了解 电子俘获、轫致辐射、俄歇电子、电子对生成
核医学（第九版）
二、同位素、核素、同质异能素
（一）基本概念
1. 核素：质子数、中子数、能级状态均相同 2. 同位素：质子数相同，中子数不同 3. 同质异能素：质子数、中子数相同，能级状态不同
4. 激发态：原子核能量较高的状态，表示为：AmX
核医学（第九版）
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（第九版）
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
2. α射线，即α粒子流（氦原子核）
3. α射线特点：
（1）质量大 （2）射程很短 （3）穿透能力很弱 （4）电离能力很强
核医学（第九版）
一、核衰变方式
（二）β衰变
1. β衰变反应式：
β+粒子射程仅1~2mm，其在较短的时间内 与邻近的自由电子碰撞，转变成两个能量同 为511keV、方向相反的γ光子。
核医学（第九版）
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
2. 与衰变常数的关系： T1/2 ≈ 0.693/λ
3. 有效半衰期： 1/ Te = 1/ T1/2 + 1/ Tb
核医学（第九版）
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
GBq（109Bq）、MBq（106Bq）、kBq（103Bq） mCi（10−3Ci）、μCi（10−6Ci）、nCi（10−9Ci）
第三节
射线与物质的相互作用
核医学（第九版）
一、带电粒子与物质的相互作用
（一）电离与激发
1. 电离
带电粒子（α、β粒子等）与物质的核外电子发生静电作用，使电子脱离轨道束缚形成自由电子； 失去电子的原子成为离子；
核医学（第九版）
二、光子与物质的相互作用
（一）光电效应
γ光子与介质原子的轨道电子碰撞，把能量全部交给 轨道电子，使之脱离原子而发射出来，而整个光子被吸 收消失；脱离原子轨道的电子称为光电子。
γ光子
光电效应示意图
核医学（第九版）
二、光子与物质的相互作用
（二）康普顿效应
能量较高的γ光子与原子的核外电子碰撞，将一部分 能量传递给电子，使之脱离原子轨道束缚成为高速运行 的电子，而γ光子本身能量降低，运行方向发生改变； 释放出的电子称作康普顿电子。
核素治疗最主要的物理基础。
谢谢观看
2. 电离密度
带电粒子在单位路程上产生的电子-离子对的数目，表明带电粒子的电离能力；
3. 激发
核外电子获得的能量不足，只能由能量较低的轨道跃迁到能量较高的轨道。
核医学（第九版）
（二）散射
一、带电粒子与物质的相互作用
带电粒子通过物质时运动方向发生改变，其中运动 方向改变而能量不变者称为弹性散射。
散射示意图
A Z
X→AZ+1Y + β− + Q
2. β射线，即β-粒子流（高速电子流）
3. β射线特点：
（1）质量小 （2）射程较短 （3）穿透能力较弱 （4）电离能力较强
核医学（第九版）
一、核衰变方式
（三）β+衰变
1. β+衰变反应式：
A Z
X→AZ-1Y + β+ + Q
2. β+粒子，即正电子
3. 湮灭辐射：
核医学（第九版）
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，
用λ表示
2. 衰变规律：随时间呈指数规律减少
3. 表达式： N = N0e−λt
核医学（第九版）
二、核衰变规律
（二）半衰期
1. 半衰期：放射性核素数量因衰变减少一半所需要的时间，用T1/2表示
第一节
同位素、核素、同质Biblioteka Baidu能素
核医学（第九版）
（一）原子结构
一、原子与原子结构
++ +
原子结构示意图
原子核 质子
中子 电子
核医学（第九版）
一、原子与原子结构
（二）原子结构的表示方法
X A
1. 原子核结构表示为： Z N
（1）X为元素符号，A为质量数，Z为质子数，N为中子数
（2）可以省略为： AX
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、核医学显像和
核医学物理基础
目录
第一节 同位素、核素、同质异能素 第二节 核衰变 第三节 射线与物质的相互作用
重点难点
掌握 同位素、核素、放射性核素等核物理基本概念，核衰变及其 主要方式、核衰变规律、电离与激发和光电效应等射线与物 质相互作用形式
熟悉 激发态、同质异能素、康普顿效应、湮灭辐射、散射
了解 电子俘获、轫致辐射、俄歇电子、电子对生成
核医学（第九版）
二、同位素、核素、同质异能素
（一）基本概念
1. 核素：质子数、中子数、能级状态均相同 2. 同位素：质子数相同，中子数不同 3. 同质异能素：质子数、中子数相同，能级状态不同
4. 激发态：原子核能量较高的状态，表示为：AmX
核医学（第九版）
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（第九版）
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
2. α射线，即α粒子流（氦原子核）
3. α射线特点：
（1）质量大 （2）射程很短 （3）穿透能力很弱 （4）电离能力很强
核医学（第九版）
一、核衰变方式
（二）β衰变
1. β衰变反应式：
β+粒子射程仅1~2mm，其在较短的时间内 与邻近的自由电子碰撞，转变成两个能量同 为511keV、方向相反的γ光子。
核医学（第九版）
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
2. 与衰变常数的关系： T1/2 ≈ 0.693/λ
3. 有效半衰期： 1/ Te = 1/ T1/2 + 1/ Tb
核医学（第九版）
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
GBq（109Bq）、MBq（106Bq）、kBq（103Bq） mCi（10−3Ci）、μCi（10−6Ci）、nCi（10−9Ci）
第三节
射线与物质的相互作用
核医学（第九版）
一、带电粒子与物质的相互作用
（一）电离与激发
1. 电离
带电粒子（α、β粒子等）与物质的核外电子发生静电作用，使电子脱离轨道束缚形成自由电子； 失去电子的原子成为离子；
核医学（第九版）
二、光子与物质的相互作用
（一）光电效应
γ光子与介质原子的轨道电子碰撞，把能量全部交给 轨道电子，使之脱离原子而发射出来，而整个光子被吸 收消失；脱离原子轨道的电子称为光电子。
γ光子
光电效应示意图
核医学（第九版）
二、光子与物质的相互作用
（二）康普顿效应
能量较高的γ光子与原子的核外电子碰撞，将一部分 能量传递给电子，使之脱离原子轨道束缚成为高速运行 的电子，而γ光子本身能量降低，运行方向发生改变； 释放出的电子称作康普顿电子。
核素治疗最主要的物理基础。
谢谢观看
2. 电离密度
带电粒子在单位路程上产生的电子-离子对的数目，表明带电粒子的电离能力；
3. 激发
核外电子获得的能量不足，只能由能量较低的轨道跃迁到能量较高的轨道。
核医学（第九版）
（二）散射
一、带电粒子与物质的相互作用
带电粒子通过物质时运动方向发生改变，其中运动 方向改变而能量不变者称为弹性散射。
散射示意图
A Z
X→AZ+1Y + β− + Q
2. β射线，即β-粒子流（高速电子流）
3. β射线特点：
（1）质量小 （2）射程较短 （3）穿透能力较弱 （4）电离能力较强
核医学（第九版）
一、核衰变方式
（三）β+衰变
1. β+衰变反应式：
A Z
X→AZ-1Y + β+ + Q
2. β+粒子，即正电子
3. 湮灭辐射：
核医学（第九版）
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，
用λ表示
2. 衰变规律：随时间呈指数规律减少
3. 表达式： N = N0e−λt
核医学（第九版）
二、核衰变规律
（二）半衰期
1. 半衰期：放射性核素数量因衰变减少一半所需要的时间，用T1/2表示
第一节
同位素、核素、同质Biblioteka Baidu能素
核医学（第九版）
（一）原子结构
一、原子与原子结构
++ +
原子结构示意图
原子核 质子
中子 电子
核医学（第九版）
一、原子与原子结构
（二）原子结构的表示方法
X A
1. 原子核结构表示为： Z N
（1）X为元素符号，A为质量数，Z为质子数，N为中子数
（2）可以省略为： AX