医学物理电离辐射及其医学应用ppt课件

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1、第八章电离辐射及其医学应用第一节电离辐射基础物理学第二节电离辐射与物质的相互作用第三节电离辐射的生物效应8.3.6相关计量概念(1)依据辐射的组成：电磁辐射和粒子辐射两大类电磁辐射实质上是电磁波，仅有能量而无静止质量，频率由低到高分为:无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和射线等。如:粒子、粒子、内转换电子、俄歇电子、中子、质子、重离子等。粒子辐射既有能量,又有静止质量辐射的分类：(1)依据辐射的组成：电磁辐射和粒子辐射。(2)依据作用的方式：非电离辐射和电离辐射。(2)依据作用的方式：非电离辐射和电离

2、辐射。非电离辐射不引起物质电离，只引起分子能级改变，电离辐射则引起物质电离，直接电离：粒子、粒子、电子、质子、重离子等。间接电离：X射线、射线、中子。包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线等。电离辐射的医学应用：放射学、核医学、放射免疫分析(1)放射学：包括诊断用的放射影像技术、治疗用的放射治疗技术，以及作为介入手术导引的数字减影技术。(2)核医学：利用含放射性核素的放射性药物，通过其在人体内不同组织器官及肿瘤的分布或放射性强度的变化来进行诊断(影像与非影像)或治疗。(3)放射免疫分析：是利用标记了放射性核素

3、的抗原与非标记的抗原对特异性抗体进行竞争免疫反应，从而进行体外超微量分析。第一节电离辐射基础物理学电离辐射产生过程：(1)非核过程，(2)核过程。(1)非核过程核外电子碰撞过程(例如X射线)，或电离后加速输出(例如电子束、质子束、重离子束)。(2)核过程与原子核本身密切相关，产生于核反应或核衰变(例如射线、中子束、射线、射线)。8.1.1基于非核过程的电离辐射一、X射线(1)X射线发生装置普通X射线机包括：电子源，球形真空管，加速电场和阳靶。碰撞损失热量辐射损失X射线T:高速电子动能(~100keV)Z:靶原

4、子序数(W74,Mo42)(2)X射线的强度和硬度X射线的强度(intensity)是指单位时间内通过与X射线传播方向垂直的单位面积的辐射总能量。强度调节：X射线的硬度(hardness)是指X射线的贯穿本领。硬度调节：调节管电压，千伏率。(1)调节管电压，(2)调节管电流，毫安率。表8-1X射线按硬度的分类和用途名称管电压/kV最短波长/nm主要用途极软X射线软X射线硬X射线极硬X射线5~2020~100100~250250以上0.25~0.0620.063~0.0120.012~0.0050.005以下组织摄影,表

5、皮治疗透视和摄影较深组织治疗深部组织治疗(3)X射线谱X射线谱是指X射线光子强度与光子能量(波长或频率)的关系。(a)X射线连续谱轫致辐射(bremsstrahlung)管电压<70KV(b)X射线标识谱原子壳层结构模型X射线标识谱的特征与阳靶材料有关，与管电压无关。(4)X射线基本特性①电离作用②荧光作用③光化学作用④生物效应⑤贯穿本领二、高能电子束三、质子束和重离子束电子加速器高能电子束质子加速器高能质子束离子加速器高能离子束8.1.2基于核过程的电离辐射基于核衰变:射线、粒子、粒子、俄歇电子等。一、原

6、子、原子核与放射性1.质子和中子核素:具有相同质子数Z、中子数N的同一类原子核，同质异能素:Z同A同,能态不同,同位素:Z同,如:2.电子电子及“轨道”基于核反应:快中子束、-介子束等。如3.放射性核素衰变及其类型放射性核衰变(nucleardecay):不稳定的放射性核素能够自发地以各种方式转变成另外的核。衰变前的核称为母核，衰变生成的新核称为子核。天然稳定核素约280种，天然放射性核素约30种，核衰变类型:衰变、衰变、衰变.核衰变过程遵守的守恒定律:①质量能量守恒,②动量守恒,③核子数守恒,④电荷守恒.人工

7、放射性核素(人造核素/人工核素)超过2000多种，(1)衰变(decay)放射性核素放射出射线(即粒子)的衰变过程。射线就是高速运动的24He原子核。衰变方程:衰变包括：-衰变、+衰变和轨道电子俘获。(2)衰变(decay)①-衰变②+衰变③轨道电子俘获(EC)湮灭(3)跃迁与内转换电子①跃迁：处于激发状态的核，跃迁到较低的激发态直至基态，发射出射线。②内转换电子：在某些情况下，原子核从激发态向较低能态跃迁时，产生的能量直接交给内层电子，使该电子脱离原子束缚成为自由电子。｛射线占89%内

8、转换占11%(4)俄歇电子在发生轨道电子俘获和发射内转换电子的情况下，核外内层电子轨道出现空穴，当高能级(外壳层)的电子跃迁至低能级(内壳层)时，把多余的能量直接转移给同一能级的另一个电子，接受这份能量的电子脱离轨道成为自由电子—俄歇电子。二、放射性衰变基础概念1.半衰期N=N0e-t半衰期:放射性核数目衰变为原数目的一半所需的