最新核医学 第一章 核物理基础和电离辐射生物学效应课件PPT

电子对形成
当入射光子的能量高于 1.02MeV时，光子在原子核电 场的作用下，转化为一对正、 负电子，称为电子对生成。
前两者发生在γ光子能量较低 时,后者发生在γ光子能量必 须大于1.02MeV。
核医学 第一章 核物理基础 和电离辐射生物学效应
第一章 核物理基础和电离 辐射生物效应
温州医科大学核医学科 李焕斌
核物理基础
• 一、原子和原子核 • 二、核素的基本概念 • 三、稳定性核素和放射性核素 • 四、 核的衰变及其规律 • 五、射线与物质的相互作用 • 六、常用的辐射剂量及单位
同位素(isotope) 具有相同质子数、但中子数及质量数不同的元素,在 周期 表中处于同一位置,如125I,131I和123I互为同位素.
各种途径从体内排出原来一半所需要的时间。
有效半衰期是指生物体内的放射性活度由从体内
排出核物理衰变的双重作用，在体内减少到原来一半所 需要的时间。
放射性活度
单位时间内发生的核衰变次数.Bq,
kBq, MBq,GBq,TBq,Ci
比放射性活度和放射性浓度
比放射性活度 单位质量物质内含有的放射性活度，简称 比活度，单位是Bq/g
高速带电粒子通过原子核电场时受到突然的阻滞,运 动方向发生了大的偏移,将一部分动能转化为连续能 谱的X射线.产生轫致辐射的能量与带电粒子的能量成 正比,也与被作用物质的原子序数Z成正比,与带电粒 子的质量平方成反比.主要发生于β-粒子与物质相互 作用时.
湮没辐射 (annihilation radiatio)
同质异能跃迁
衰变母核和子核的原子序数相同,只是母 核和子核的能级不同.
总结
二、核衰变规律
（一）衰变规律 放射性核素的数量及放射性活度的变化服从指 数衰变规律。
N=N0e-λt; A=A0e-λt; N：t时刻放射性核素的数量，
A：t时刻放射性核素的活度
N0：t=0时的放射性核素数量 A0：t=0时的放射性核素活度。 λ为衰变常数。 表示单位时间内某种放射性核素自发衰变掉的母核
数和当时存在的母核总数之比。
半衰期
物理半衰期 某一放射性核素在衰变过程中,原有
的放射性活度减少至一半所需要的时间称物理半衰期 (T1/2). T1/2短于10h的为短半衰期核素. A=A0e-λt, λT1/2=0.693 A=A0e-0.693t/T1/2
生物半衰期和有效半衰期
生物半衰期是指进入生物体内的放射性活度经由
吸收前射线在物质中运动走行的距离称射程.
光子与物质的相互作用
光电效应:
光子与原子的内壳层轨道电子发 生作用，把其全部能量交给电 子，使它脱离原子而成为自由 电子，光子被吸收，这种过程 称为光电效应。
康普顿-吴有训效应:
光子与外层电子发生弹性碰 撞，将其部分能量传递给电 子，使其脱离原子而运动， 此电子称为康普顿电子，光 子本身能量减少，改变其运 动方向而射出，称为康普顿 散射。
β 衰变
β- 衰 变
富中子核素，中子数过多， 转换为质子
Z AX Z A 1YQ
β+ 衰 变
贫中子核素内质子转换为中子 位移规律: AZX AZ-1Y+ β++Q+υ
189F 188O + β++0.66MeV+υ
电子俘获(EC)
贫中子核素从核外内层电子轨
道俘获一个轨道电子，使核内质 子转换为中子,外层轨道电子向 内层跃迁.
• 静电力：排斥力、远程力、不饱和力、幅度较小(对应的能量为电子伏特) • 核力：吸引力、短程力、饱和力、幅度很大(对应的能量为百万电子伏特)定义：
当核内质子和中子的数目保持一定比例时，核子间的相互作用力平衡时，核就稳 定，不会发生核成分及能级变化
放射性核素
核衰变放出一种或一种以上的射线,称为放射性. α:带正电 β:带负电 γ:中性不带电
标识X射线 俄歇电子
AZX +-1e
AZ-1Y + Q+υ
γ衰变和同质异能跃迁
γ衰变 核素由高能态向低能态或激发态向基态跃迁的过程中释放 出γ射线或称光子.单纯γ衰变时子核的质量和原子序数均不变, 只是能量状态的改变.
内转换电子 原子核由激发态向基态跃迁时,将多余的能量直接传给 核外电子,使之获得足够的能量脱离轨道成为自由电子 ,这过程 称内转换.内转换放射出的自由电子称内转换电子.
放射性核素来源:天然和人工
第四节 核衰变和 放射性活度
+Βιβλιοθήκη Baidu
++ ++
母核
核衰变的自发性(spontaneity)
+
子核
• 不可能预测某个核在何时衰变。
+ +
• 核外发生的任何事件都不会对核的
++
衰变产生丝毫影响。
α粒子，即 氦核
+
+
+
一、核衰变类型
α衰变（主要发生与Z>82时）
AZX
A-4Z-2Y+42He+Q
同质异能素(isomer) 原子的原子序数、质子数和中子数相同而能级状态 不同的核素称为同质异能素,如99Tcm和99Tc,m 表示 激发态或亚稳定态.
+ ++
++
γ射线
99mTc、
99Tc
图1—5：99mTc、99Tc互为同质异能素
第三节、稳定性核素与放射性核素
稳定性核素
核内核子受两种力的作用，一是静电力，二是核力
β+粒子的平均寿命仅有10-9s,它 与物质相互作用并完全耗尽其动能 前,与物质中的自由电子相结合,正 负两个电子的静止质量转化为方向 相反、能量各为0.511MeV的两个 γ光子.
吸收作用(absorption)
带电粒子与物质相互作用产生电离和激发等效应,使射 线的能量逐渐消耗,当能量全部耗尽,该射线则不再存在, 称为被吸收.
放射性浓度 单位体积溶液内含有的放射性活度，单位是 Bq/L
第五节 射线与物质的相互作用
带电粒子和物质的相互作用
作用的一般过程
• 与轨道电子作用：引起原子的电离和激发 • 与原子核作用：产生韧致辐射、散射和核反应
电离（ionization)
带电粒子和物质原子中的电子发生相互作用,使轨道电子获得足够 的能量脱离原子,形成正负离子对的过程.
因素:电荷量大小和经过的物质密度
入 射 电 子
入射电子 改变运动
方向
电离 电子
激发（excitation)
当核外轨道电子从入射的带电粒子所获得的能量比较小 时,只能使低能级的轨道电子跃迁到高能级轨道上去,使 整个原子处于能量较高的状态.
入射电子改 变运动方向 入 射 电 子
激发 电子
轫致辐射(bremsstrahlung)