医学辐射防护基础

间接电离
电磁辐射
能量以电场和磁场的 形式携带,以光速穿过 空间
一、带电粒子与物质的相互作用
1．电离与激发 带电粒子与物质的核外电子发生静电作用， 入射粒子可将本身动能分次传递给轨道电子。 如果轨道电子获得的能量足已脱离原子，则成 为自由电子，而失去核外电子的原子带正电荷 ，两者组成一个离子对。这一过程为电离。 Ionization
5. 跃迁
半衰期 half-life
物理半衰期 T1/2： 在单一放射性核素衰 变过程中，放射性活度降至原有值一半 所需要的时间。
半衰期
衰变规律:A=A0e-t
*
放 射 性 活 度 的 单 位 是 贝 可 勒 尔 （ Bq ， Becquerel），简称贝可 国际单位制
1Bq表示放射性核素在1秒钟内发生1次衰变。 1Bq＝1dps, kBq ,MBq , GBq ,TBq, 1Ci (居里)=3.7×1010dps 1uCi=每秒钟发生3万7千次衰变
由于元素符号本身已经表示出原子序数， 因此左下方标记常常省去。
二、原子核的稳定性
原子核中的质子之间存在着库仑斥力，究竟是 什麽力使这些核子能组成完整的原子核呢？
核力： 原子核核子之间一种特殊的引力。 核力是一种近程力， 在 >10-15 m 时，核力远比 库仑斥力为小， 而在 <10-15 m 时，核力比库仑斥 力的增加更为迅速，以至于只有最邻近的核子之 间核力才占首要地位。
如果核外电子所获射线动能不足以使之 成为自由电子，只是由内层跃迁到外层，从 低能层跃迁到高能层，使整个原子处于能量 较高的激发态，则称为激发。Excitation
Ionization
Excitation
特殊电离和线能量传递 (LET)
2．弹性散射 带电粒子通过物质时，因为受到原子核库
仑电场作用，而改变本身运动方向，但是带电 粒子与原子核在相互作用前后总动能保持不变 ，称为弹性散射或弹性碰撞。
Metastable 亚稳态
放射性核素和核衰变
1稳定核素 Stable Nuclide 不会自发地发生核内成分或核能级变化,或者发
生的几率非常小。 2. 放射性核素 Radioactive Nuclide
核不稳定，容易自发地发生核内成分或能态的 改变而转变成另外一种核素，同时释放出一种或 一种以上的射线。
为什么一些核素具有放射性?
中子和质子的比例
富质子的核
质
子 数
富中子的核
中子数
放射性核衰变
放射性核素自发发生核能态及核内成分改变而转 变成另一种核素，同时释放出一种或一种以上的 射线，这种变化过程称为放射性核衰变简称核衰 变。
放射性衰变机制
1. α 衰变
射线特点：
1.单能谱 2.质量大，射程短，穿透力弱 3.质量大，速度慢，荷电量多，电离本领大。
均相同的一类原子。
元素：凡核内质子数相同的一类原子称为 一种元素。每种元素可以包括若干种核素。
同位素：Isotope 具有相同的质子数的核 素，由于属于同一种元素，在元素周期表上 处于同一位置，故称为该元素的同位素或彼 此是同位素。
例如：11C, 12C, 13C, 14C均是碳的同位素
同质异能素：有相同的质子数、中子数、 但是能量状态不同的一类元素。是一种特殊 的同位素。例如：99mTc是 99Tc的激发态
2. - 衰变
特点: •质量轻,速度快 •连续能谱 能量分布从零到最大 •穿透力强，电离能力弱，可被铝箔和人 体所吸收
3. ＋衰变
只有人工放射性核素才可发生＋衰变。 ＋ 粒子存在时间极短,当被物质阻挡失去动能时, 将和物质中的自由电子结合转化成光子.
＋ 粒子全部动能损失后,与周围物质中的自 由负电子结合,转变成两个方向相反,而能量相 等,均为0.511MeV的光子，此称为正电子湮 没辐射。
第一部分 核物理基础
什么是放射?
原子的结构
一、原子核结构
质子 protons (p+) 其电量与电子的电量
相等，质量 1.6725 10-24g
中子 neutrons (n) 不带电, 质量 1.6747
10-24g 质子数和中子数之和为原子核的质量数。
原子结构
X –元素的化学符号, A - 原子核的质量数, = 质子数＋中子数 Z - 质子数 = 原子序数
粒子质量大,散射不明显，β粒子轻 ，易 散射，给探测防护带来一定困难。
三、核能级 核能级的基态：原子核由于核子的不断运动而具 有一定的能量。一般状况下，原子核都处于最低 状态，此时，核稳定，不会发生核结构的改变。 核能级的激发态：由于质中比不合适，核能级较 高，处于不稳定状态，要经过核结构的改变，释 放出相应的核子与能量，使核处于基态。
四、核外电子结构
核外电子沿着“一定”的轨道，围绕原子核运 动，这些电子分布在不同的壳层上，若干轨道组 成一个壳层, 由内向外，依次为K，L，M，N…层， 核外电子壳层容纳电子数有限，2 n2 个。
电子具有一定的能量,距核越远,位能越高,在外力的 作用下,内层电子可以跳至外层.能级升高,称为激发 态。若获能较大，则可以脱离原子核的束缚，离开 原子成为自由电子，而原子本身成为带正电荷的离 子，称为电离，外层电子若返回内层，则称为退激，
多余能量以射线方式释放。
几个概念
核素: Nuclide 凡原子核内质子数、中子数和能量状态
核物理中的能量单位是电子伏特 eV，1 电子伏特是指电压为1伏特的两点间移动 一个电子时电场力所做的功。
常用 KeV,MeV
射线如何与物质相互作用?
电离辐射
能量以电磁波或粒子形式从原子或原子核内发射出来
电离辐射形式
直接电离
粒子辐射
由携带以动能形式能量运动的 原子和亚原子组成 (电子, 质 子等)
4．电子俘获衰变 EC Decay
如果核内中子数相对过少,而又没有足够能量 (<1.02MeV)，则从核外靠近内层的（K层来自百度文库的 电子轨道上俘获一个电子
较高能级的壳层电子可以跃迁到该位置上, 多余的能量以光子形式放出,称为标识X线,也 可以将多余的能量传给更外层的电子使其成 为自由电子放出,此自由电子称为俄歇电子 (auger electron) ,标识X线和俄歇电子能量较 低，KeV 级，能量是定值，又称次级辐射。