最新医用物理十三章教学讲义ppt课件.ppt

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1、医用物理十三章二、学习本章后，我们应该：1、掌握原子核的基本性质和原子核的衰变类型；2、掌握原子核的衰变规律和应用；3、理解射线与物质相互作用的几种形式；4、理解射线剂量的定义及射线的防护方法。三、重点：原子核的衰变类型及衰变规律四、学时数：5～6学时2第一节原子核的基本性质一、原子核的组成原子核由核子（质子、中子统称为核子）组成1.质子:质子带正电,其质量mp=1.007277μ，（1μ=1.66×10-27Kg,称为统一原子质量单位）；2.中子:中子不带电，其质量mn=1.008665μ；3.原子序

2、数Z：4.质量数A:原子核中质子和中子的总和称为质量数，记作A原子核的质量几乎都是μ的整数倍，即m=μ·A32、核力(nuclearforce)：核力为什么这么强？核密度为什么这么大？汤川秀树1935年，发表了核力的介子场论，用数学方法预见介子的存在，解释了这些问题，并于1949年获诺贝尔物理奖。自然界只有四种基本相互作用力：即引力、电磁力、弱力与强力存在于核子间的力称为核力，是短程力（仅在10-15m范围内起作用），是一种强相互作用力，具有饱和性，与核子的带电性无关。73.核能级：原子核和原子一样具有

3、分立的能级，称为原子核能级核能级间可以发生跃迁，跃迁时辐射电磁波（即γ射线）释放能量。8三、原子核结合能和质量亏损1.结合能：核子结合成原子核的过程中，要释放能量，此能量称为结合能。2.质量亏损(massdefect)：任何原子核的质量都小于组成它的所有核子单独存在时的质量之和，其差值称为质量亏损，用ΔM表示。9亏损的质量将转为能量，质能关系：ΔE=ΔM·C2=931.5ΔM式中ΔM用统一原子质量单位μ作单位，能量ΔE以兆电子伏特(MeV)作单位。1μ质量的物质对应931.5MeV能量103、原子核的稳

4、定性：现在已知的核素约有2000多种，仅有300多种核素是稳定的，其余皆为不稳定核素。原子核不稳定的因素有：①结合能较小的核不稳定，易于分解，A<30的核结合能都较小，皆以分子形式存在；②非偶偶核不稳定，即Z、A不均为偶数。③中、质比不为1（即中子数/质子数≠1）；④核子数>209不稳定；⑤其他不明原因.不稳定核素将发生核衰变11第二节核衰变类型核衰变（nucleardecay)不稳定核素自发地放出射线变成另一种核素的现象称为原子核衰变，简称核衰变。衰变过程遵守四个守恒定律：质量和能量守恒定律动量守恒定

5、律电荷数守恒定律核子数守恒定律衰变能：如果衰变前后的静止质量不守恒，则衰变前后的质量差值将转化为核衰变时吸收或放出的能量，此能量称为衰变能，记作Q。12一、α衰变质量数A超过209的重核不稳定，会自发发射α粒子，衰变成A值较小的原子核，这种能发出α射线的核衰变称为α衰变。α粒子即氦核（42He)α衰变的过程表示：在元素周期表内子核Y的位置比母核X前移两位，此即α衰变的位移法则。如：133.α衰变的衰变图表示22688Ra(1600y)22286Rn0Mev3.82d0.32×10-9sα14.784Me

6、v（94.6%）0.168Mevα24.598Mev(5.4%）α30.3Mev(0.0065%）镭原子核放射出来的α粒子具有三种不同的能量；箭头向左下方指，表示子体核较母体核在元素周期表中前移14二、β衰变原子核自发的变成另一种核，其质量数A不变，原子序数在元素周期表中向前或向后移一个位置，此过程，称为β衰变。β衰变类型：β-衰变、β＋衰变、电子俘获1、β-衰变当原子核内中子数多于质子数时，原子核会自发发射β-粒子，此衰变称为β-衰变。是中微子ν的反物质15β-衰变使子核增加了一个质子，子核较母核在元

7、素周期表中后移一位。MO(钼)的衰变表示式为：β-衰变的过程表示：16β－衰变简图：MO(钼)—TC(锝)通常在衰变图上标出的是β－粒子能量的最大值(β、ν的总值)0.18110MeV2.2×105y9943Tc9942Mo(66h)0.1405β－0.840MeV(1.3%)0.50910.14266.02hβ－1.214MeV(81%)0.9205β－0.43MeV(17%)17子核较母体核在元素周期表中前移一位。2、β+衰变在质子数较多的原子核中，若其基态能量较大，其中一个质子会发射一个正电子和一

8、个中微子，变为中子，此衰变称为β+衰变。β+衰变的过程表示为：18正电子问题：实验中发现β-、β+粒子的能量是连续分布的，为什么？β+:正电子，是负电子的反物质，当其能量为零时，将与一个负电子结合，变成两个能量均为0.511Mev且飞行方向相反的X光子，此即电子对的湮灭。通过测量X射线可探测β+的存在。19中微子和反中微子都是非常轻的中性粒子，与其它粒子的相互作用非常弱，历史上曾有“窃贼”之称号，因其与β粒子共同分享能量（Eν+Ee=EMA