核技术应用相关概念总结

1.放射性核素的来源

天然放射性核素:宇宙射线,宇生核素,原生核素

人工放射性核素:反应堆生产,加速器生产,核素发生器

2.核分析技术

核分析技术是基于被测定的材料或样品在射线和粒子束的作用下，产生相应的辐射特征(射线、粒子、辐射能量)，或者是有的材料或样品本身具有辐射特征，利用相应的探测器测量材料或样品中某核素辐射特征（如特征谱线）确定核素种类，经过计数效率刻度可进一步确定样品中核素的活度、含量等信息。

可以定性分析，又可以定量分析。

应用:物理、化学、生物、地质、考古等学科所研究的各种实体与物质的分析，如文物鉴定、年代测定、产地确定、制作工艺水平分析等。

核分析技术主要包括:

离子束分析技术(IBA):是指用一定能量的带电离子轰击靶物质并与之发生相互作用,靶材和离子束状态都发生变化,产生各种次级效应,通过分析和测定这些次级效应来研究被轰击靶材的结构和性质.

超精细相互作用核分析技术(HFEA):利用原子核的磁矩和电四极矩与周围电磁场之间的相互作用,分析核能级的移动和分裂,获得周围环境的信息,从而探测物质的微观结构.

活化分析:通过探测荷能中子数或带电粒子束轰击试样所产生的瞬发辐射和缓发辐射,来获取被分析对象的组成信息.

3.X射线荧光分析（X-ray fluorescence analysis technique）

利用外界辐射激发待分析样品中的原子，使原子发出特征X射线（荧光），通过测定这些特征X射线的能量和强度，可以确定样品中微量元素的种类和含量，这就是X射线荧光分析，也叫做源激发X荧光分析。

4.质谱分析：根据不同质量和电荷态的离子在电磁场中的不同偏转，来鉴别和测量离子的分析方法;

超灵敏质谱分析：由常规的质谱技术与核物理实验中粒子加速器技术和离子探测、计数技术相结合，而发展成的一种新的、灵敏度很高的质谱分析方法。

5.活化分析：又称放射化分析，是指利用辐射源照射样品，使样品中所含元素发生核反应，转变成处于激发态的放射性同位素，通过测量放射性同位素衰变发出的射线的能量和强度，结合活化反应截面、半衰期、粒子束（射线）的强度等参数，以确定出待测样品中元素的成分和含量。

主要用于对物质中的痕量元素作高灵敏度分析。

中子活化分析:用中子照射样品，使待测核素发生核反应，产生放射性核素，测定其放射性活度、射线能谱和半衰期根据活化反应截面、中子通量等，确定被测样品的元素成分和含量的分析方法。

应用:水泥制造;水环境地球化学(水污染监测分析);土壤环境地球化学(探矿,环境评价);大气环境研究(大气污染来源分析,气溶胶);辐照育种;医疗器械消毒等6.放射性同位素示踪技术(RIT):在被研究的样品中加入示踪剂，然后通过测量示踪剂的位置和数量，追踪被测样品内部示踪原子放射性水平的变化及其活动情况,显示被研究样品的运动和变化规律的分析技术。

基本原理:对于含有x个A类原子和y个放射性核素A*原子的系统 S，经过变化进入Z或Z*状态，可示意表示为：

认为同种元素的各种同位素的物理化学行为相同，而同位素效应可以忽略的情况下，则：

即非放射性原子和放射性原子将有相同等的分数进入变化生成的中间产物或最终产物之中。

这是放射性示踪技术的基本性质。

RIT的具体应用:机械零件磨损情况测定;地下管道泄露探测;测量血液循环速度（疾病诊断）;探矿等

7.穆斯堡尔效应: 无反冲γ发射和共振吸收现象

原理:

γ跃迁: 当原子核发生α衰变和β衰变时，衰变后的子核往往处于激发态，γ衰变就是退激发跃迁过程所导致的能量释放。原子核从激发态跃迁到低激发态或基态（即γ衰变）发射γ射线。

共振吸收条件：发射光谱与吸收光谱完全重合或有部分重叠。

自由原子核的γ射线共振吸收现象观察不到

非自由(束缚态)原子核的γ射线共振吸收现象可观察得到

应用多普勒效应，移动发射体或吸收体，观察γ共振吸收

应用:核物理---核寿命，电四极矩;

固体物理---原子运动，固体相变，固体缺陷;

化学领域---电子密度，化学键;

生物领域--- 57Fe对蛋白质分子与催化酶;

考古，环境

8.正电子湮灭技术

正电子湮灭:正电子进入物质在短时间内迅速慢化到热能区,同周围媒质中的电子相遇而湮没。正电子与电子相遇，两者同时消失而产生γ射线的过程称为正电子湮灭过程。

正电子与电子相互作用发生湮没时，有三种发射方式：单光子发射、双光子发射(主要)、三光子发射

正电子湮没技术的应用:

研究物质形态（相变过程），包括金属、离子化合物、共价绝缘体化合物，半导体的高分子化合物，也包括固体的单晶、多晶、非晶体、液晶和生物膜等等。研究物质结构方面的问题，如空位、空位团以及微空洞等原子尺度范围的缺陷以及这些缺陷的退火效应。

由于慢正电子的入射动能很低，这项技术可用来研究固体表面的电子态和结构缺陷（能带结构、费米面、空位形成能），已成为表面物理学的一种重要研究手段。医学上的诊断治疗

9.SPECT--单光子发射计算机断层显像（Single Photon Emission Computed Tomography）SPECT检测通过放射性原子（称为放射性核，如TC-99m 、TI-201）发射的单r射线。放射性核附上的放射性药物可能是一种蛋白质或是有机分子，

选择的标准是它们在人体中的吸收特性。比如，能聚集在心肌的放射性药物就用于心脏SPECT成像。这些能吸收一定量放射性药物的器官会在图像中呈现亮块。如果有异常的吸收状况就会导致异常的偏亮或偏暗，表明可能处于有病的状态。PET原理

放射性示踪剂注入被测脏器，示踪剂发射正电子，正电子与电子湮没发射两个γ射线1800（±0.250），由排成1800的探测器得到原始数据传送到计算机，根据断层成像原理再现图像。

10.X刀

X刀也叫光子刀，是继伽玛刀之后迅速发展起来的立体定向放射治疗技术。对人体内肿瘤施行精确定位,将窄束放射线聚集于靶点, 给与较大剂量照射, 使肿瘤产生局灶性破坏而达到治疗目的。

利用电子直线加速器产生了高能X线，通过采用高精度立体定位，三维治疗计划和在直线加速器上进行非共面多轨迹等中心旋转照射等技术相结合，实现多野，多集束照射病变，集中照射靶点（肿瘤），使肿瘤病灶受到致死性高剂量照射，而周围正常组织受量很小，从而获得彻底损毁肿瘤病灶又不伤及相邻正常组织的效果。

11. 伽玛刀

伽玛刀又称立体定向伽玛射线放射治疗系统，它将钴-60发出的伽玛射线几何聚焦，集中射于病灶，一次性、致死性的摧毁靶点内的组织，而射线经过人体正常组织几乎无伤害，并且剂量锐减，因此其治疗照射范围与正常组织界限非常明显，边缘如刀割一样，人们形象的称之为“伽玛刀”。

γ刀是采用γ射线几何聚焦方式，通过精确的立体定向，将经过规划的一定剂量的伽玛射线集中射于体内的预选靶点，一次性、致死性地摧毁点内的组织，以达到外科手术切除或损毁的效果。病灶周围正常组织在焦点以外,仅受单束伽玛射线照射,能量很低，而免于损伤。

12.核磁共振成像NMRI

核磁共振成像（Nuclear Magnetic Resonance Imaging‎，简称NMRI‎），又称自旋成像（spin imaging‎），也称磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging‎，简称MRI‎），台湾又称磁振造影，是利用核磁共振（nuclear magnetic resonnance‎，简称NMR‎）原理，依据所释放的能量在物质内部不同结构环境中不同的衰减，通过外加梯度磁场检测所发射出的电磁波，即可得知构成这一物体原子核的位置和种类，据此可以绘制成物体内部的结构图像。

它是利用磁场与射频脉冲使人体组织内进动的氢核（即H+）发生章动产生射频信号，经计算机处理而成像的。原子核在进动中，吸收与原子核进动频率相同的射频脉冲，即外加交变磁场的频率等于拉莫频率，原子核就发生共振吸收，去掉射频脉冲之后，原子核磁矩又把所吸收的能量中的一部分以电磁波的形式发射出来，称为共振发射。共振吸收和共振发射的过程叫做“核磁共振”。核磁共振成像的“核”指的是氢原子核，因为人体的约70%是由水组成的，MRI即依赖水中氢原子。当把物体放置在磁场中，用适当的电磁波照射它，使之共振，然后分析它释放的电磁波，就可以得知构成这一物体的原子核的位置和种类，据此可以绘制成物体内部的精确立体图像。通过一个磁共振成像扫描人类大脑获得的一个连续切片的动画，由头顶开始，一直到基部。

13.核技术在农业领域的应用

辐射育种（Radioactive breeding techniques）是利用射线处理动植物及微生