核物理分析课件.ppt

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1、核物理2核医学物理基础基本概念核衰变射线与物质的相互作用3KLMAtomneutronsprotonsnucleon+electrons-原子结构AtomNucleusProtonQuark10-8cm10-12cm10-13cm<10-16cmshell原子核核子：质子中子核能级：基态不同激发态能量单位：电子伏特eVkeVMeV5核符号核符号以AZXN表示，一般简为AXX元素符号A质量数Z质子数N中子数A=Z+N如131I133Xe,99Mo6核素与同位素核素(nuclide)：具有相同的质子数、中子数和核

2、能态的一类原子核素可表示某种原子固有的特征同一种元素可包括若干种核素同位素(isotope)：是表示核素间相互关系的名称，凡具有相同的原子序数（质子数）的核素互称为同位素，或称为该元素的同位素在元素周期表中同位素处于同一位置，如1H、2H、3H7两种同位素比较74中子8同质异能素同质异能素(isomer)：具有相同质子数和中子数，处于不同核能态的核素互称为同质异能素核激发态用m表示，如99mTc与99Tc9稳定性核素与放射性核素核素按其稳定程度（一般以半衰期109年为计）分为：稳定性核素(stablenucl

3、ide)：原子核极为稳定而不会自发地发生核内成分或能态的变化或者变化的几率极小放射性核素(radionuclide)：原子核不稳定，会自发地发生核内成分或能态的变化，而转变为另一种核素，同时释放出一种或一种以上的射线10中质比核素是否稳定取决于核内中子数与质子数的比例，即中质比（N/Z）Z<20稳定性核素N/Z＝1201Z>83均为放射性核素最新112号元素Cn在已知的2000多种核素中，稳定性核素仅274种11核衰变的类型核衰变(nucleardecay)：放射性核素自发地释放出

4、一种或一种以上的射线并转变为另一种核素的过程，核衰变实质上就是放射性核素趋于稳定的过程核衰变的速度、方式以及释放出的射线种类和能量取决于原子核内的特征，不受周围环境如温度、湿度以及压力等因素的影响分为α、β－、β＋、EC、γ五种衰变12α衰变23892U23490Th＋42He＋4.27MeV4Heγ13α衰变的特点α粒子实质上是He原子核，α衰变发生在原子序数大于82的重元素核3MeVα射线在空气中的射程约为16mm，在水中或机体内为0.02mm。因其射程很短，一张纸即可阻挡但α粒子的电离能力极强，故重点

5、防护内照射14β-衰变AZX→AZ+1Y+-+-+Q-为反中微子np+β＋+Qβ－γ15β-衰变的特点-衰变是释放-粒子的放射性衰变，它发生在中子过剩的原子核，衰变时释放一个-粒子（电子）和反中微子，核内一个中子转变为质子，子核原子序数增加1-粒子的射程较短，穿透力较弱，而电离能力较强，因此不能用来作显像，但可用作核素内照射治疗16β＋衰变AZX→AZ-1Y++++Q(为中微子)β＋γpn+e+189F—188O+β＋++0.66MeV17β＋衰变特点正电子衰变：释放β＋粒子的放射性衰

6、变衰变时释放一个β＋粒（正电子）和中微子，核内一个质子转变为中子，子核原子序数减少1正电子的射程仅1～2mm即发生湮灭辐射（annihilationradiation），即失去电子质量，转变成两个能量为511keV、方向相反的γ光子18Electroncapture,ECAZX+0-1e→AZ-1Y+(为中微子)P+e-nCharacteristicX-rayAugerelectronγ19电子俘获衰变特点电子俘获衰变：一个质子俘获一个核外轨道电子转变成一个中子和放出一个中微子电子俘获时，因核外内层轨道缺

7、少了电子，外层电子跃迁到内层去补充，外层电子比内层电子的能量大，跃迁中将多余的能量，以光子形式放出，称其为特征x射线，若不放出特征x射线，而把多余的能量传给更外层的电子，使其成为自由电子放出，此电子称为俄歇电子EC衰变发生在中子数相对过少的放射性核，衰变后子核原子序数减少120GammadecayandinternalconversionAmZX→AZY+Internalconversionelectronγray21γ衰变γ衰变（γdecay）：放射核由激发态向基态或由高能态向低能态跃迁时发射出γ射线的衰

8、变过程，也称为γ跃迁（γtransition）γ衰变只是能量状态改变，γ射线的本质是中性的光子流激发态的原子核常是在α衰变、β衰变或核反应之后形成的22内转换内转换（internalconversation）核素由激发态向基态或由高能态向低能态跃迁时，除发射γ射线外也可将多余的能量直接传给核外电子（主要是K层电子），使轨道电子获得足够能量后脱离轨道成为自由电子，此过程称为内转换，这种自由电子叫做内转