放射物理讲义01

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1、放射物理学讲义韩树奎北京大学临床肿瘤学院第一章原子物理基本概念讲义原子运动形态第一章原子物理基本概念原子名称的表示AZX原子量A：用原子质量单位（amu）表示原子质量时为原子量1amu=126C原子核质量的1/12原子序数：原子核中质子数目原子的大小：10-10m量级原子核的大小：10-14m量级电子电荷量：e=1.6021910-19库仑同位素：质子数相同中子数不同的原子总称阿佛加德罗常数：每一克原子量所含原子数相同，为6.0231023克原子第一章原子物理基本概念原子结构—壳层结构量子数：决定电子的运动状态主量子数

2、n：取值1，2，3….,壳层分别为K，L，M，N，O，P，Q壳层，每个壳层最多可容纳的电子为2n2。轨道角动量量子数l：可取值0，1，2，3，…依次对应次s,p,d,f,g,轨道方向量子数ml：取值范围-l,-l+1,….l-1,l。次壳最多可容纳2(2l+1)个电子自旋量子数s：电子的自旋为1/2自旋磁量子数ms：对电子可取值为1/2和-1/2第一章原子物理基本概念原子结构—壳层结构第一章原子物理基本概念原子结构—壳层结构第一章原子物理基本概念原子结构—壳层结构第一章原子物理基本概念原子结构—壳层结构能级：最外价层电子接

3、受能量到高能轨道，该原子处于激发状态,从而形成有一定寿命的能级．第一章原子物理基本概念能级第一章原子物理基本概念特征X射线：若原子激发发生在内壳层，如K，L….使电子离开原子而发射出去，形成内壳层空穴，瞬时被外壳层电子填充，导致辐射发生，产生特征X射线。第一章原子物理基本概念束缚能：壳层电子束缚能（或结合能）由于壳层电子能级能量随主量子数n和轨道量子数l的增大而增大，并且是负值，轨道电子的结合能随n和1的增大而减小。对于同一能级,束缚能随原子序数增大而增加。第一章原子物理基本概念第一章原子物理基本概念原子和原子核质量原子质

4、量单位amu1amu=126C原子质量/12=1.660565510-27kg摩尔质量摩尔质量为相对原子质量，1摩尔物质的质量在数值上与相对原子质量相等。126C的摩尔质量=12阿伏加德罗常数NA1摩尔的任何元素物质包含有6.0220451023个原子第一章原子物理基本概念质量和能量的关系一定质量m的静止物体，具有的能量为mc2运动物体的总能量为动能与静止能量之和E=Ek+mc2第一章原子物理基本概念单位体积（单位质量）物质中的原子数和电子数：单质物理密度，Z：原子序数，MA：摩尔质量，NA：阿伏加德罗常数。单位体

5、积原子数=NAMAZ单位体积电子数=NAMANA每克物质原子数=MAZ每克物质电子数=NAMA第二章放射性核素基本概念和术语定义及性质：元素的原子核能自发地释放辐射线，这一过程称为放射性衰变放射性活度：单位时间内由一特定核能态发生核跃迁数的期望值。用ci或Bq表示1ci=3.71010dps,1Bq=1dps第二章放射性核素基本概念和术语半衰期：放射性活度或放射性核素数目衰减到初始值一半时所需时间。用T1/2表示。放射性比活度：单位质量放射源的放射性活度。是放射性物质纯度的指标。因放射源中含有大量的相同

6、元素的稳定同位素和其它元素的稳定同位素第二章放射性核素基本概念和术语衰变常数：单位时间内放射性核素衰变数N/t与放射性核素数N成正比。其比例常数为衰变常数。N/t=-N积分形式：N=N0exp(-t)用活度表示：A=A0exp(-t)根据半衰期定义：1/2=A/A0=exp(-t)=ln2/T1/2=0.693/T1/2A=A0exp[(-0.693/T1/2)t]第二章放射性核素衰变中的粒子数和能量守衡衰变方式可用下式表示：以衰变为例粒子数守衡：AZXA-4Z-2Y+42He能量守衡：MXc2=

7、MYc2+EY+mc2+E用粒子数守衡和能量守衡定律作为判断一种衰变是否可以发生的先决条件第二章放射性核素衰变类型衰变原子序数大于82的原素都不稳定,会自发放出粒子或自发地裂变，最后成为铅（Z=82）镭是最典型的衰变。衰变钢图如下：第二章放射性核素衰变类型衰变三种类型衰变：—衰变：AZXAZ+1Y+e++Q+衰变：AZXAZ1Y+e+++Q轨道电子俘获：AZX+eAZ1Y++Q式中：和表式中微子和反中微子。Q为衰变能。由于衰变产物为三体，因此，粒子的能量由0到一个最大值呈钟罩型连

8、续分布。第二章放射性核素第二章放射性核素第二章放射性核素第二章放射性核素第二章放射性核素衰变类型跃迁和内转换处于激发态的原子核有两种方式退激。跃迁：能量在KeVMeV内转换：原子核的激发能转换给轨道电子，使电子发射出去。内转换不是内光电效应。即不是原子核先放出射线，由射线再击出轨道电子。第二章