核医学物理

一、α衰变
用 A X 代表母核，
Z
代表子核，则 α衰变反应式为 Z－2 Y
A Z -4 4 X A Y + Z -2 2 He + Q
A－4
式中Q是衰变时所放出的能量，称为衰变能。 实验表明，发生α衰变的核素中，少数几种核素能够放射出单能的α 粒子，大多数核素将放射出几种不同能量的α粒子，使子核处于激发态或 基态。α射线的能谱是不连续的线状谱，常伴有γ射线。
二、核素及分类
（2）同量异位素(isobar) 质量数A相同而质子数Z不同的原子核
（3）同质异能素(isomer) 质量数A和质子数Z均相同而处于不同能量状态的核素
三．原子核的稳定性
1．质量亏损
原子核质量与组成它的所有核子质量总和之差称为质量亏损。
例
该为
2 1
核是由1个中子和1个质子组成，因此，可知它们的质量和应 H
是原子核的平均结合能曲线
三．原子核的稳定性
重核区(质量数A-209)时，
由于质子数增多，静电斥力迅
速增大，使平均结合能减少， 核子之间结合比较松散，原子 核也就显示出不稳定性。
是原子核的平均结合能曲线
三．原子核的稳定性
所以，天然放射性核素大多数都是原子序数较大的重核，它们能够自发
地衰变而放出射线。
C
1u = 1.660 5387 82(83)
mp = 1.007276 u mn= 1.008665 u
×
10-27 kg
一、原子核的组成和质量
3. 核力(nuclear force) 将质子和中子结合在一起的特殊力。 其具有以下四种特征： (1) 核力与电荷无关 (2) 核力是短程强吸引力 (3) 核力具有饱和性
mn + mp = 1.008665 u +1.007276 u =2.015941 u。 但是，实际测量表明：1个
2 核(不是原子 )质量仅为 1
2.013553 u。
H
三．原子核的稳定性
1．质量亏损
由此两者质量相差（质量亏损）为
DM = 2.015941u - 2.13553u = 0.002388u
另外，如果核内的中子数与质子数比例失调，原子核也可能不稳定。
原子核的稳定性还与核内质子数与中子数的奇偶性有关，当原子核内的质 子数和中子数都是偶数时，原子核最稳定。
第二节 原子核衰变的类型
放射性核素自发放出射线变为另一种核素的过程称为原子核衰变， 简称核衰变。 α衰变
放射性核素衰变类型
β衰变
γ衰变 核衰变过程将遵守质量、能量、动量、电荷和核子数守恒定律。
三．原子核的稳定性
3.原子核的稳定性 在原子核物理学中常用平均结合能来表示原子核的稳定性。
因为平均结合能的大小可以表示原子核结合的松紧程度，平均结合能 越大，则原子核分解为单个核子所需要的能量就越大，原子核就越稳定。
三．原子核的稳定性
中等质量原子核平均结合能
比轻核和重核大，中等质量的
核比较稳定。
结合能的数值，一般电子组成原子的结合能很小，原子核质量等于原子质
量与核外电子质量之差。
一、原子核的组成和质量
质子和中子质量分别记作mp和mn。微观粒子质量很小，原子核物理学中 常用“原子质量单位(atomic mass unit)”来量度它们，记为“u”。SI规定:一 个原子质量单位等于
12 6
原子质量的1/12。即
定义为：
D
2 D = DE/ A = DMc2/ A = (Zm + Nm m ) c /A p n A
三．原子核的稳定性
式中Z，N分别表示质子数和中子数，mp，mn，mA分别表示质子、中子
和原子核的质量。
等式右端括号内就是Z个质子和N个中子结合成原子核时的质量亏损，即
DM = Zmp + Nmn - mA
第二节 原子核衰变的类型
一、α衰变 二、β衰变
三、 衰变
四、衰变纲图
一、α衰变
放射性核素放出α粒子而衰变为另一种核素的衰变过程，称为α衰变。
α衰变前后的质量数A和电荷数Z守恒，子核的质量数比母核的质量数少 4，子核的电荷数比母核的电荷数少2
子核在元素周期表中的位臵要向前移动两位，这种规律称为α衰变的位 移定则。
二、核素及分类
1. 核素 原子核物理中把原子核内的Z，N和能量状态都相 同的原子核统称为核素(nuclide) 2.按照稳定程度分类 稳定性核素 （1）稳定性核素 没有外来作用时，不发生核内结构或能级的变化的核素 放射性核素
二、核素及分类
（2）放射性核素(radioactive nuclide)。 能自发地放出某种射线而转变为别种核素 天然放射性核素 人工放射性核素 铀、钋和镭等 钴、铯和铱等
核医学物理
内容
第一节 原子核的基本性质 第二节 原子核衰变的类型 第三节 原子核衰变的宏观规律
第四节 原子核反应
第五节 医用放射性核素的来源
第一节 原子核的基本性质
一、原子核的组成和质量 二、核素及分类
三．原子核的稳定性
一、原子核的组成和质量
1．原子核组成 由质子(proton)和中子(neutron)组成的。 质子和中子统称为核子(nucleon)。 2．原子质量 原子的质量等于原子核质量加上核外电子质量，再减去相当电子全部
根据爱因斯坦质能关系方程
DE = DMc 2
该式表示，原子核的质量亏损等效于原子核合成时有能量放出。
三．原子核的稳定性
2. 平均结合能 由单个核子结合成原子核时放出的能量称为原子核的结合能。
设原子核的结合能为 能。 任一个原子核
，核子数为A，则
DE
称为平均结合 D = DE / A
A 的平均结合能 X Z
二、核素及分类
2. 按照Z与A的分类 同位素 （1）同位素(isotope) 质子数Z相同而质量数A不同的核素
2 3 氢有 11 H、 和 三种核素，分别叫做氢（氕） 1H 1H 重氢（氘）和超重氢（氚）
同量异位素
同质异能素
同位素占该元素总量的百分数称为该同位素的丰度( isotope abundance)
一、பைடு நூலகம்衰变
核衰变过程可以用衰变能级图，镭
222 86
226 放出α粒子变成氡 88 Ra
，其过程为
Rn
226 88
Ra(1600a)
2 (5.4%)
4.598MeV
1(94.6%)
4.784MeV
0.3210-9 s
0.188MeV
222 86
226 88
4 Ra 222 Rn + 86 2 He + Q