-8物理基础-核医学上岗证培训-陈英茂081124

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1、核物理基础陈英茂中国人民解放军总医院核医学科2008-11-242008年核医学大型设备上岗证技师培训分子是能保持物质化学性质的最小单位原子是用化学方法不能再分割的物质存在的最小单位核物理基础原子核原子核的放射衰变放射性活度和活度单位放射性核素的衰变规律射线与物质的相互作用电离辐射量及其单位第一节原子核原子结构原子核结构放射性与放射性核素物质、分子和原子物质由分子组成，分子由原子组成分子是能保持物质化学性质的最小单位原子是用化学方法不能再分割的物质存在的最小单位原子质量单位(amu或u)碳-12为标准：12.0001个原子质

2、量单位为碳-12的1/12如：1H原子量：1.0081u=1.660565×10-27g原子的大小：半径的数量级为10-10米(m)。元素：原子序数相同的一类原子总称原子具有元素的一切性质。如：氢元素的三种原子1H、2H、3H目前元素有110多种原子结构原子=原子核+电子结构≈太阳系相似原子核→太阳电子→行星轨道运行带电情况原子序数=Z，核外有Z个电子电子→一个电子单位的负电荷（e）e=1.6022×10-19库仑（C）负电总量=Ze原子核→Z个正电荷。整个原子为电中性。受力情况静电吸引力:核外电子←→原子核离心力:电子绕核

3、高速旋转原子稳定：二力大小相等，方向相反质量分配情况原子质量的绝大部分集中在原子核内电子的质量=9.1x10－28g氢原子：核的质量=电子的1836倍铀原子（Z=92）：核的质量=核外电子总质量的4714倍。空间分配情况原子核占据原子空间的极小部分。原子直径10－10m，原子核直径10－15～10－14m原子核直径只有整个原子直径的万分之一到十万分之一原子核的体积只占整个原子体积的万亿分之一原子核与绕行电子之间的绝大部分空间是空虚无物的原子与太阳系结构的相似太阳系有9个行星(9个电子)太阳直径:1.392x106公里,缩小1

4、023倍后为:1.392x10-14m（原子核直径10-14m）太阳系(冥王星轨道)直径:1.182x1010公里,缩小1023倍后为:1.182x10-10m（原子直径10－10m）太阳直径/太阳系直径=1.18x10-4(近万分之一)原子核直径/原子直径=10-4地球轨道直径缩小1023倍后为:3x10-12m光子还会与原子碰撞吗光子以光速(30万公里/秒)穿过太阳系需11个小时(39600秒)光子穿过一个原子仅需10-18秒(万亿亿分之一秒)光子在10纳秒(10-8秒)内可穿过3米(10亿个原子厚度)BGO晶体30m

5、m(1千万个原子厚度;10-10秒)即可吸收92%的511keV的光子NaI晶体16mm即可吸收94%的140keV的光子电子轨道壳层电子的轨道：分布在不同的壳层上。用拉丁字母K，L，M，N，O，P，Q...分别代表第1,2,3,4......n壳层。每个壳层上能容纳的轨道数是一定的，从里向外依次为1，4，9，16......n2。每个轨道上的电子不能超过2个。最外层轨道数不能超过4个；电子数不能超过8个。电子轨道能级电子总能量=势能+动能轨道确定了，电子的能量也就确定了第1壳层轨道上的电子受的束缚最大，能量最低，称为基

6、态；越往外层，轨道电子能量越高。轨道能量量子化：轨道不连续→电子的能量不连续。氢原子结构电子轨道跃迁跃迁：电子可瞬间从所在轨道跳到另一轨道，放出或吸收能量△E=E末－E初。激发：电子吸收恰好△E能量时，从低能级轨道跃进到高能级轨道上。若给电子提供的能量不恰好为△E，电子则不予理睬，跃进也就不会发生。退激：低能级轨道有空位时，高能级轨道上的电子自发跳到该轨道，发出能量为△E的光子。电子轨道跃迁E激发态E基态E激发态E基态△Ehν激发吸收能量△E=E激发-E基态退级发射能量hν=△E的光子电子轨道跃迁电子在外层轨道间跃迁—可见光

7、，紫外光电子跃迁到内层轨道—X线γ射线（核能级间跃迁），X线，紫外光，可见光，红外光（分子能级间跃迁）—本质电磁波，E=hνX线与γ射线能量已没有界限电磁波的波长和能量的分布原子核的结构人类对原子核的结构的认识是从放射性的发现开始的原子核的组成原子核=质子(p)+中子(n)。p和n的质量基本相等质子mp=1.672614×10-27kg中子mn=1.674920×10-27kg质子和中子统称为核子。质量数：核子的总数A=Z+Np+np+p+p+p+nnnnp+C116Carbon-11np+np+np+p+np+nnp+p+

8、p+p+nnnF189Fluorine-18原子核表示法X为元素符号简化为131I18F99mTc，m表示核能态处在激发态放射性及放射性核素放射性：原子核能自发放射出看不见的具有一定穿透力的射线，核发生转变—衰变。1896年贝可勒尔（H.Becquerel）发现铀的放射现象纪念贝可勒尔，活