教学备课 核物理

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1、教学备课第一章：核物理的基本知识第二章：电离辐射与物质的相互作用第三章：X（r）线射野剂量学第四章：近距离治疗第一章：核物理的基本知识一：原子物理的基本概念：1、原子的基本结构：原子是构成物体的微小单位质子（正电荷）原子：原子核中子核子核外电子（负电荷）原子序数：任何原子的核外电子数称为该原子的原子序数核外电子数=核内质子数=原子序数（原子是电中性）同位素：原子序数相同而质量数不同的核素，在元素周期表内处于同一位置，互称为同位素一个原子的表示：ZAXX：元素符号；Z：原子序数，A原子质量数，即原子核内的核子数2、原子、原子核能级原子的核外电子运动状态：主量

2、子数n轨道量子数L轨道方向量子数ML轨道自旋量子数Ms核外电子的分布由泡利不相容原理决定电子在原子核库仑场中所具有的势能主要由主量子数n和轨道量子数L所决定，n和L的变化构成了分立的原子能级。1）基态：电子填充壳层时按照从低能到高能级的顺序以保证原子处于能量最低状态，这种状态称为基态2）激发态：当电子获得能量，从低能级跃迁到高能级而使低能级出现空位时，称原子处于激发态。处于激发态的原子很不稳定，高能级电子回自发跃迁到低能级空位上而使原子回到基态。两能级能量的差值一种可能以电磁辐射的形式发出，这种电磁辐射称为特征辐射，当特征辐射的能量足够高，进入X射线能量范

3、围时，又称为特征X射线；另一种可能是产生俄歇电子。钨原子的能级示意图：原子量：由于原子的质量很小，通常原子的质量采用相对原子质量即原子量来表示原子量定义：阿佛加德罗定律：1摩尔（mol）任何元素的物质包含有6。022045*1023个原子，此数称之为阿佛加德罗常数。1摩尔物质的质量就是摩尔质量，数值上等于原子量1、基本粒子电子、质子、中子、光子、π介子和其他一些粒子认为是物质结构的基本单元。其中，光子、电子广泛应用与放射治疗中，质子、中子也可用于放射治疗二、放射性1、原子核衰变：核素有2000多种，其中，只有近300种是稳定的，不稳定的核素都会自发地放出射

4、线，最终变为稳定核素。不稳定的核素自发地放出射线，转变成另一种核素，这种现象称为放射性。这个过程称为放射性衰变。衰变类型主要有：1）α衰变：原子核自发地放射出α粒子（氦的原子核）的转变过程称为α衰变。反应式：2）β衰变：原子核自发地放射出电子е-或е+正电子或俘获一个轨道电子的转变过程称为β衰变。反应式：3）γ跃迁：α和β衰变后的子核很可能处于激发态，会以γ射线的形式释放能量跃迁到低能态或基态，这种过程称为γ跃迁。钴-60、铯-137、铱-192具有β衰变同时具有γ射线2、放射形度量实验表明，在时间间隔t—t+dt内发生衰变的原子核数目-dN和t时刻的原子

5、核数目以及时间间隔成正比，再通过初始条件，得到放射性衰变公式：λ为衰变常数，表示单位时间内每个原子核衰变的概率放射性活度：一定量的放射性核素在一个很短时间间隔内发生的核衰变数除以该时间间隔之商，公式为：单位：贝克勒尔（Bq），A和A0分别是t时刻和初始时刻的放射性活度放射性核素的半衰期：放射性核素其原子衰变到初始数目一半是所需的时间称为放射性核素的半衰期（T1/2），半衰期与衰变常数的关系为：平均寿命：放射性原子核平均生存的时间。可表示为：放射性比活度：单位质量的放射源的放射性活度。单位（Bq/g）放射性平衡：如果子母体的放射性活度保持固定的比例，称为放射

6、性平衡梯次衰变：放射性核素转变为稳定的核素时往往需要多次衰变才能完成。这种衰变成为梯次衰变人工放射性核素的产生：（1）利用反应堆中的强中子束照射靶核，靶核俘获中子而生成放射性核；（2）利用中子引起重核裂变，从裂变碎片中提取放射性核素。第二章：电离辐射与物质的相互作用基本概念：直接电离：由带电粒子通过碰撞直接引起的物质的原子或分子的电离称为直接电离。间接电离：不带电粒子通过与物质相互作用产生的带电粒子引起的原子的电离，称为间接电离电离辐射：由直接电离粒子或间接电离粒子、或者两者混合组成的辐射称为电离辐射一：带电粒子与物质的相互作用作用方式：1）与核外电子发生

7、非弹性碰撞2）与原子核发生非弹性碰撞3）与原子核发生弹性碰撞4）与原子核发生核放应1、与核外电子发生非弹性碰撞当带电粒子从靶物质原子近旁经过，入射粒子和轨道电子之间的库仑力使电子受到吸引或排斥，从而获得一部分能量。如果轨道电子获得足够的能量，就会引起原子电离，则原子成为正离子，轨道电子成为自由电子。如果轨道电子获得的能量不足以电离，则可引起原子激发，使电子从低能级跃迁到高能级。处于激发态的原子很不稳定，跃迁到高能级的电子会自发跃迁到低能级而使原子回到基态，同时释放出特征X射线或俄歇电子。带电粒子因与核外电子发生非弹性碰撞，导致物质原子电离和激发而损失的能量

8、称为碰撞损失或电离损失。描述的两个物理量：1）线性碰撞阻止本领（l