第九章 原子核物理及核医学成像的物理原理.ppt

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1、第九章原子核物理及核医学成像的物理原理本章要求：1、掌握原子核的基本性质和衰变类2、掌握原子核的衰变规律和应用3、认识了解核医学成像的物理原理原子中存在一个带正电的核心，即原子核。原子的绝大部分质量集中在原子核。1.原子核（atomicnucleus)一.原子核的组成(Formationofatomicnucleus)1第一节原子核的基本性质实验和理论证明了原子核是由质子和中子组成的。质子和中子统称为核子(nucleon)。2.质子和中子（protonandneutron)3.核素（nuclid

2、e)一.原子核的组成(Formationofatomicnucleus)2第一节原子核的基本性质具有确定的质子数和中子数所对应的原子统称为核素。通常用来表示核素。X表示元素的化学符号，A表示核的质量数（核子总数），Z表示核内质子数（正电荷数或原子序数），因此,（A－Z）为核内的中子数。例如，3第一节原子核的基本性质1.原子质量单位二.原子核的质量(Thequalityofthenucleus)原子质量单位：（等于原子质量的1/12）质子用p表示，其质量：中子用n表示，其质量：4第一节原子核的基本

3、性质核力与电荷无关核力是短程强吸引力核力具有饱和性2.核力（nuclearforce）核力是将质子和中子结合在一起的特殊力，具有如下重要特征三.原子核的组成原子核的核半径R与核质量数A的近似关系:5第一节原子核的基本性质核半径是指核力的作用范围或核内电荷分布的范围，而不是几何半径。通常取R约为10-15m~10-14m6第一节原子核的基本性质原子核的平均密度:原子核的质量Au近似为原子质量m，原子核的体积，原子核的平均密度ρ为:已发现的核素已超过1600种，其中绝大部分都是不稳定的放射性核素(r

4、adioactivenuclide)。7第一节原子核的基本性质四.原子核的稳定性平均结合能：1.原子核的稳定性式中，分别表示质子数和中子数，，，分别表示质子、中子和原子核的质量。8第一节原子核的基本性质1.原子核的稳定性平均结合能的大小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的能量就越大，原子核就越稳定。天然存在的原子核中，质量数较小的轻核和质量数较大的重核，其平均结合能比质量数中等的核小。重核分裂成中等质量的核，会放出能量。轻核聚变为较重质量的核，也会放出大量的能量

5、来。9第一节原子核的基本性质质量亏损：1.原子核的稳定性原子核的结合能在数值上等于质量亏损释放出的能量10第一节原子核的基本性质同位素(isotope)：具有质子数(Z)相同而质量数（A）不同的核素2.核素、同位素、丰度、同量异位素、同核异能素丰度（isotopeabundance）：同位素占该元素总量的百分数同量异位素(isobar)：质量数（A）相同而质子数(Z)不同的原子核同核异能素（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11第一节原子核的基本性质中子数与

6、质子数之间的比例关系3.影响原子核稳定性的主要因素核子数的奇偶性重核的稳定性)1第二节原子核的衰变放射性核素自发地放出射线或粒子变为另一种核素的过程称为原子核衰变，简称核衰变。衰变类型主要有三种：α衰变β衰变γ衰变2第二节原子核的衰变一.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衰变如镭衰变成氡的过程：3第二节原子核的衰变二.β衰变原子核内释放出电子或正电子的衰变过程统称为β衰变过程。β衰变包括三种形式：β－衰变、β＋衰变、电子俘获。4第二节原子核的衰变例如：一般过程为：1.

7、β－衰变衰变时，母核X放出一个负电子而转变成子核Y，子核的电荷数比母核增加1，质量数不变。是中微子，它不带电，其静止质量基本为零5第二节原子核的衰变例如：一般过程为：2.β＋衰变衰变时，母核X放出一个正电子而转变成子核Y，子核的电荷数比母核减少1，质量数不变。是中微子，它不带电，其静止质量基本为零6第二节原子核的衰变例如：一般过程为：3.电子俘获衰变时，原子核俘获一个核外电子，同时放出一个中微子，使核内一个质子转变为中子电子俘获过程会辐射标识X射线或俄歇电子。7第二节原子核的衰变三.γ衰变和内转

8、换一般过程为：处于高能态的原子核跃迁到低能态或基态时放出γ射线的过程称为γ衰变，又叫γ跃迁。有些原子核从激发态向较低能态或基态跃迁时，将多余的能量直接传递给核外的内层电子，使其成为自由电子，称为内转换(internalconversion)核素发射内转换电子时也会辐射标识X射线或俄歇电子。8第二节原子核的衰变四.衰变纲图（decayscheme）图中最下面的横线表示原子核的基态，上面的各横线分别表示子核的激发态。相应的衰变类型、能量和半衰期等分别标在能级的两侧，两能级之间的能量差表示衰变能。斜线