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核医学课件:第一章 核物理

核医学课件:第一章  核物理

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

《核物理基础知识》课件

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3
核安全保障的国际合作
国际社会通过国际组织和法律法规来促进核安全保障的国际合作。
4
核安全保障的重要性
核安全保障对防止核事故和核武器扩散具有重要意义。
核武器与核不扩散
核武器的概念及种类
核武器是指利用核能释放的巨大能量进行杀伤 和破坏的武器,包括原子弹和氢弹等。
核不扩散问题的背景
核不扩散问题是指阻止更多国家拥有核武器, 以维护全球核安全的问题。
3 核子的结合能
核子的结合能指的是原子核内核子相互结合 所释放的能量。
4 核能的转化
核能可以通过核反应或核衰变转化为其他形 式的能量。
核裂变与核聚变
1
核裂变的定义及特点
核裂变是指重核被撞击或吸收中子后分
核裂变的过程
2
裂为两个或更多的轻核的过程。
核裂变过程涉及核反应,一般会释放出
巨大的能量。
3
核聚变的定义及特点
放射性衰变的特点
放射性衰变是指放射性核素在一定时间内衰变 为其他元素的过程,释放出辐射。
放射性的应用
放射性元素在医学、能源和科学研究等领域有 广泛的应用。
核反应堆与核能的利用
核反应堆的结 构和原理
核反应堆是一个能够 维持核链式反应的装 置,可以通过核裂变 产生大量热能。
核能的利用
核能可以被用于发电、 航天技术、农业和医 学等领域,为人类创 造了巨大的福利。
核聚变是指两个轻核结合形成一个更重
核聚变的过程
4
的核的过程。
核聚变在太阳和恒星中发生,释放出巨 大的能量。
放射性核素的性质与应用
放射性核素的定义及分类
放射性核素是指具有放射性的原子核,可以分 为α射线、β射线和γ射线。

第一章核物理ppt课件

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Z>20 N/Z>1 Stability
Z>83
Unstability
2021/1/10
➢原子核稳定,不会自发衰变的核素称为稳定核素 (stable nuclide);
➢原子核处于不稳定状态,需通过核内结构或能级调 整才能趋于稳定的核素称为放射性核素 (radionuclide);
➢放射性核素的原子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原 子的过程称为放射性衰变(radiation decay)。
受激原子
作用机制:
光子同(整个)原子作用把自己的全部能量传递给原子,壳层中
某一电子获得动能克服原子束缚跑出来,成为自由电子,光子
本身消失了。
γ + A A* + e- (光电子)
原子
A + X射线
2021/1/10
电子对效应:
能量≥1.02MeV的射线与原子核 作用可能产生一对正负电子。
能量转化成质量 M = E /C2
• 核素——质子数相同,中子数也相同,且具有相同能量状 态的原子,称为一种核素。同一元素可有多种核素,如131I 、127I、3H、99mTc、99Tc分别为3种元素的5种核素;
• 同质异能素——质子数和中子数都相同,但处于不同的核 能状态原子,如99mTc、99Tc 。
2021/1/10
• 同位素——凡同一元素的不同核素(质子数同,中 子数不同)在周期表上处于相同位置,互称为该元 素的同位素。
N = N0e-t
• 放射性活度(activity, A) – 定义:单位时间内发生衰变的原子核数 A=dN/dt
–1Bq=1次 × S-1 –1Ci=3.7×1010 Bq –1Ci=1000mCi

核医学核物理基础ppt课件

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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)。

第1章核物理基础知识PPT课件

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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)

核物理基础ppt课件

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12.6h
0.81h
1.子体与母体的放射性活度建立起固定的比例关系
(常数): 2 2 1
2. 母体、子体、母子体均按照母体的衰减常数(半 衰期)衰减。与子体的衰减常数无关。
母子体的总放射性活度
子体放射性活度
母体放射性活度
子体单独存放时的活度
条件:
长期平衡
T1≫T2 或者 1≪2
例如:
9S 0 r 9Y 0 9Z 0(稳 r )定
衰变
不稳定的核素
稳定的核素
衰变类型
衰变 衰变 衰变
-衰变 +衰变 电子俘获EC 跃迁 内转换IC
α衰变
原子核自发地放出α粒子而发生的转变
例如: 22R 6 a22R 2 n4 2He
α衰变的表达式与守恒量
一般衰变表达式: A ZXA Z42Y
质 量 数 守A恒X :AY4 电 荷 数 守 恒X Z:ZY2 中 子 数 守 恒 NX : NY 2
T2
λ2
0
0
N2
N3
母体A原子核数目的变化服从原子核衰变规律:
N1(t)N1e01t
dN1 dt
1N1
子体B的核数目变化情况:
ddN2t 1N12N2
子体B的原子核数目随时间的变化: N 2(t) 2 1 1N 1 ,0(e 1t e 2 t)
在连续放射性衰变中:
➢ 母体原子核的衰变,服从简单的指数衰减规律; ➢ 各代子体原子核的衰变,不再是简单指数规律,而
母子体的总放射性活度
母体放射性活度 子体放射性活度
子体单独存放时的活度
不成平衡
条件:
T1<T2,1>2,母体衰变比子体快。
例如:

核反应堆物理基础PPT

核反应堆物理基础PPT

1、辐射俘获(n,γ)
堆内重要的俘获反应有:
238 92
U n
1 0
239 92
U
239 92
U
23分
1 0
_
239 93
NP
2.3天
233 90

239 94
Pu
232 90
233 90
Th n


Th


Th
22分
233 91
Pa
R nv
可以有不同核反应率 吸收核反应率
Ra nv a
裂变核反应率 R f nv f
对多核素物质,核反应率为
R nv 1 nv 2 nv i
i 1 m
R nv
2、中子通量密度(中子注量率)
定义:
φ=nv
(中子/厘米2 .秒)
在反应堆内,某点的中子通量密度等于该点的中子 密度与该点中子速率的乘积,它表示单位体积内所 有的中子在一秒钟内穿行距离的总和。中子通量密 度是核反应堆物理中一个重要的参数,它的大小反 映出堆芯内核反应率的大小,因此也反映出堆的功 率水平。在热中子动力堆内,热中子通量密度的量 级一般约为1013至1014中子/厘米2· 。 秒 采用中子通量密度,核反应率 可以写成
应的一种,用符号A(a,f)表示,中子诱发裂变为最重
要的一种诱发裂变。裂变过程除了放出2-3个中子外,
还释放出约210MeV的能量。
一些核,如铀-233、铀-235、钚-239和钚-241
等在各种能量中子作用下都能发生诱发裂变,而且
在低能中子作用下更容易发生裂变,称这些核为易 裂变核,在自然界中唯一存在的易裂变核只有铀235;核素钍-232、铀-238和钚-240等只有在能量高

核医学核医学物理基础PPT课件

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• 常见于: 中子数过多的核素,即富中子核素
• β-粒子实质:负电子(核内产生,向外发射)
• 通式:
• 实例:
A Z
X
A Z 1
Y
Q
32 16
P
1362
S
1.71MeV
第28页/共73页
β-衰变 (β- decay)
• β-粒子特性:射程及穿透力较α粒子强,2Mev的β-粒子在软组织中的射程约为 2c m , 仍 不 能 用 于 核 医 学 显 像 , 但 某 些 β-衰 变 核 素 可 用 于 核 素 治 疗 , 如 : 131I 用 于治疗甲亢和甲状腺癌,32P可用于血液病和皮肤病的治疗等。
Eavg=0.4 Emax
一般所说的β-射线能量 指的是最大值,也等于 衰变能。
β-射线的平均能量Eavg约 为Emax的0.4左右。
第31页/共73页
β+衰变 (β+ decay)
• 定义:放射性核素的核内自发地放射出β+粒子的衰变方式称为β+衰变。
• 常见于: 中子数相对较少的核素,即贫中子核素。正电子衰变核素,都是人工 放射性核素。
核素 原子核的质子数、中子数和原子核所处的能量状态均相同的原子属于同一种核素。现在已知有2000多种
核素。 同一种核素化学性质和核性质均相同,是某一原子固有的特性征。
第9页/共73页
同位素 凡原子核具有相同的质子数而中子数不同的元素互为同位素。 如125I、131I、132I均有53个质子,但中子数不同,在元素周期表中处于同一位置, 是同一元素-碘元素。 一种元素往往有几种甚至几十种同位素。一个元素所有同位素,其物理性质可能 有所不同,但都具有完全相同的核外电子结构,大部分同位素化学和生物性质基 本相同。

核物理基础知识共48页PPT

核物理基础知识共48页PPT
核物理基础知识
16、人民应该为法律而战斗,就像为 了城墙 而战斗 一样。 ——赫 拉克利 特 17、人类对于不公正的行为加以指责 ,并非 因为他 们愿意 做出这 种行为 ,而是 惟恐自 己会成 为这种 行为的 牺牲者 。—— 柏拉图 18、制定法律法令,就是为了不让强 者做什 么事都 横行霸 道。— —奥维 德 19、法律是社会的习惯和思想的结晶 。—— 托·伍·威尔逊 20、人们嘴上挂着的法律,其真实含 义基
谢谢!
21、要知道对好事的称颂过于夸大,也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤,荒于嬉;行成于思,毁于随。——韩愈
23、一切节省,归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰,决心到最后会全部推倒。——莎士比亚

核物理基础与辐射防护ppt课件

核物理基础与辐射防护ppt课件
即:
aA/m
单位为:Bq/g 或 Ci/g 比活度反映了放射源中放射性物质的纯度。
2009-05-30
14
4、 递次衰变规律 许多放射性核素并非一次衰变就达到稳定,而是它们的子核仍有放射性,会
接着衰变…… 直到衰变的子核为稳定核素为止,这样就产生了多代连续放射性衰 变,称之为递次衰变或级联衰变。
A 1 1 A 2 2 A 3 3 n A n 1 ( 稳 )
3、放射性活度及其单位 (1)、放射性活度 (Activity) 活度定义:单位时间内发生衰变的原子核数。以A表示,表征放射源的强弱。
即: A d d (tN )t d (N d 0 e tt)N 0 e tN (t)
A N 定义: 0
则:
0
AA0et
放射源发出放射性粒子的多少,不仅与核衰变数有关,而且和核衰变的具体情况 直接相关。一般情况,核率变数不等于发出粒子数。
放射性现象是由原子核的变化引起的,与核外电子状态的改变关系很小。
放射性现象与原子核的衰变密切相关。 原子核的衰变:在没有外界影响的情况下,原子核自发地发射粒子并发生改变的 现象。
2009-05-30
4
• 原子核衰变的主要方式 衰变 衰变(包括-衰变、+衰变和电子俘获EC) 衰变(或跃迁)(包括内转换IC) 中子发射、质子发射、重核的自发裂变等
活度单位
其他单位
单位
居里(Ci)
贝可(Bq)
伦琴(R)
拉德(rad)
戈瑞(Gr)
定义
放射性物质1s 发生3.7×1010 次核衰变为1
Ci
放射性物质 1s内发生1次 核衰变为 1
Bq
使1kg空气中产 生2.58×10-4 C 的电量的辐射量
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子序数相同,但原子核中的中子数可以不同, 例如碘元素中有几种不同的核。
2、同位素
同一元素中,有些原子质子数相同而中子数不同,
则称为该元素的同位素,
如上例各种碘互为碘的同位素。

3、同质异能素
如果原子的质子数相同,中子数也相同, 但是核的能级状态不同,那么它们互为同质异能素。
• 例如: • 99Tc和99mTc
• 它反映该核素衰变的速度和特性;λ 值 大衰变快,小则衰变慢,不受任何影响
• 不同的核素其λ 值不同。
放射性活度
• 单位时间内原子核衰变的数量称为
"放射性活度"即入N
• 放射性活度的单位
• 国际单位专门名称是“贝可”( Becqurel, Bq )
• 定义是每秒一次衰变。 1Bq=1S-1
• 派生单位:千贝可,KBq;百万贝可,MBq

γ
4He
α 粒子特性
• α 粒子实质上是He原子核, • α 衰变发生在原子序数大于82的重元素核素 • α 粒子的速度约为光速的1/10,即2万km/s,
2s绕地球1周。 • 在空气中的射程约为3-8cm,在水中或机体
内为0.06-0.16mm。 • 因其质量大,射程短,穿透力弱,一张纸即可
阻挡 • 但α 粒子的电离能力很强。
核衰变方式
• 核处于不稳定状态的原因不同,其衰变 有不同的方式。
• 以下介绍5种衰变方式及4种射线 • 5种衰变方式: α、β─、β╋、 k、γ • 4种射线 : α、β─、β╋、γ
核衰变类型(nuclear decay)
• α 衰变 • 核衰变时放射出α 粒子的衰变。
AZX--A-4Z-2Y+42He+Q
• 目前通常用AX表示 各种核素,如131I。
2、原子核的能级
• 原子核具有一定 的能量。
• 最低能量状态, 即“基态”;
• 较高的能量状态, 为激发态,这时 用 符 号 m, 即 AmX 表示。
• 例如99mTC
二、元素、同位素、同质异能素、核素
1、元素 • 质子数相同的原子称为一种元素,它们的原
• 以前的专用单位是“居里”(Ci)
• 1居里是每秒3.7×1010次衰变,即3.7×1010 Bq
• 派生单位有毫居里,mCi , 即1/1000 Ci

微居里,μci, 即1/1000 mCi
半衰期
• 因为衰变的原因,样品的放射性活度总是随时间而减 少,半衰期是描述放射性核素衰变速率的指标。
• 放射性活度因核衰变而减少到原有的一半所需要的时 间称作“物理半衰期”
β -衰变
• 衰变时放射出β -粒子。核内中子过多 造成的不平衡。中子转化为质子的过程 。
β-
np+e-
γ
β -粒子的特性
• β -粒子实质是负电子; • 衰变后质量数不变,原子序数加1。 • 的能量分布具有连续能谱,穿透力比a粒
子大; • 电离能量比a粒子弱,能被铝和机体吸收, • β -粒子在软组织中的射程为厘米水平。
医用核物理基础
一、原子结构
原子核由 质子(Proton;P) 中子(Neutron;N) 组成,
质子和中子统称为 核子(Nucleon)。
Z&A
• 质子带一个单位的正 电荷,中子不带电荷。
• 核内的质子数称为原 子序数,用符号Z表 示;
• 核内质子和中子数之 和即原子质量数,用 A表示。
原子核的表示符号
• 放射性原子核并不是同时衰变的,对于 某一个原子核而言,何时衰变是各自独 立没有规律的,但对于某一种原子核的 群体而言,它的衰变是有规律的,即原 子核数目随时间增长按指数规律减少。
N=N0e-λt
Decay constant(λ )
• 衰 变 常 数 : 某种放射性核素的核在单位 时间内自发衰变的比率;
γ
内转换电子
γ 射线特性
• γ 射线为光子流,不带电,穿透力强, 电离能力弱;
• γ 射线在真空中速度为30万km/s。
三种衰变的比较
• α 衰变质量、质子数都变; • β 衰变质子数变,质量数不变; • γ 衰变质子、质量数都不变,而能量改
变。
五、核衰变规律
• 放射性核素是不稳定的,它要自发地发 生衰变而变成新元素的核。
2、β衰变
• 原子核发射出电子的衰变为β衰变。 • β衰变发射的射线分为β━射线或β+射线
β衰变
β━衰变 β+衰变
β 衰变
• 核衰变时放射出β 粒子或俘获轨道电子 的衰变。
• β 衰变后核素的原子序数可增加或减少 但质量数不变。
• 分β -衰变、β +衰变和电子俘获三种 类型。
• β 粒子的速度为20万km/s。
4、核素
把质子数相同,中子数也相同, 核能级处于同一状态的一类原子, 称为一种核素。 下面是六种不同的核素 123I, 125I, 127I, 131I, 99mTc, 99Tc
三、稳定性核素和放射性核素
• 稳定性核素 • 不稳定核素 (放射性核素)
四、放射性衰变
• 放射性核素发生核内结构或能级的变化,同时 自发地放出而变为出一种或一种以上的射线而 转变成另一种核素的过程为“核衰变”。
• 各种核素的T1/2是不同的。 • 131I__8.04d; • 125I__59d; • 99mTc__6.02h
• 长者可达1010a,短者仅有10-10s。 • 半衰期<10h的核素称为短半衰期核素。
生物半衰期(Tb) 有效半衰期(Teff)
• 核医学中还用到另外两种半衰期:
• “生物半衰期”---- 生物体内的放射性核素从体内排 出一半需要的时间,Tb。
• 核衰变时原子 核 从内层轨道(K)俘获一 个电子,使核内一个质子转化为一个中 子。 。它是核内中子数相对不足所致。
γ
P+e- n
特征X线 Auger 电子
γ 衰变
• γ 衰变是伴随其它衰变而产生; 上 述 四 种衰变形成的子核可能处于激发态
• 核素由激发态向基态或高能态向低能态 跃迁时放出γ 射线的过程也称为γ 跃迁 (γ transition);γ 衰变后子核质量数 和原子序数均不变,只是能量改变。
β +衰变(正电子衰变)
• 衰变时放射出β +粒子。核内中子过少致 不平衡。质子转化为中子过程
β+
γ
p n+e+
β +粒子的特性
• β +粒子实质是正电子; • 衰变后子核质量数不变,但质子数减1. • β +也为连续能谱; • 天然核素不发生β +衰变,只有人工核素
才发生。
电子俘获(electron capture,EC)
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