放射物理讲义.pdf

Sun Sun Yat senYat sen University University Cancer CentreCancer Centre Department of Radiation OncologyDepartment of Radiation Oncology 放射物理学基本概念放射物理学基本概念放射物理学基本概念放射物理学基本概念 Basic Conception of Radiation PhysicsBasic Conception of Radiation Physics Kangdh Sun Yat sen University Cancer Centre Dep Rad Oncol Dehua Kang May 19 2010 主要内容主要内容 辐射分类辐射分类 辐射中使用的物理量和单位辐射中使用的物理量和单位 原子结构原子结构 X射线的产生射线的产生 X射线同物质作用射线同物质作用 电子线同物质作用电子线同物质作用 核素核素 Sun Yat sen University Cancer Centre Dep Rad Oncol Dehua Kang May 19 2010 辐射辐射 Sun Yat sen University Cancer Centre Dep Rad Oncol Dehua Kang May 19 2010 辐射分类辐射分类 非电离辐射非电离辐射 电离辐射电离辐射 直接电离辐射直接电离辐射 间接电离辐射间接电离辐射 Sun Yat sen University Cancer Centre Dep Rad Oncol Dehua Kang May 19 2010 间接电离辐射间接电离辐射 光子光子 Sun Yat sen University Cancer Centre Dep Rad Oncol Dehua Kang May 19 2010 辐射中使用的物理量和单位辐射中使用的物理量和单位 Sun Yat sen University Cancer Centre Dep Rad Oncol Dehua Kang May 19 2010 物理常数物理常数 Sun Yat sen University Cancer Centre Dep Rad Oncol Dehua Kang May 19 2010 mole Sun Yat sen University Cancer Centre Dep Rad Oncol Dehua Kang May 19 2010 原子结构原子结构 质子质子 中子中子 电子电子 原子数原子数 质量数质量数 Sun Yat sen University Cancer Centre Dep Rad Oncol Dehua Kang May 19 2010 原子能级原子能级 Sun Yat sen University Cancer Centre Dep Rad Oncol Dehua Kang May 19 2010 X射线的产生射线的产生 Sun Yat sen University Cancer Centre Dep Rad Oncol Dehua Kang May 19 2010 Sun Yat sen University Cancer Centre Dep Rad Oncol Dehua Kang May 19 2010 Sun Yat sen University Cancer Centre Dep Rad Oncol Dehua Kang May 19 2010 X射线的产生射线的产生 原子中电子受到激发原子中电子受到激发 获得能量获得能量 电子跃迁到高能级电子跃迁到高能级 退激退激 放出特征放出特征X射射 线线 运动电荷运动电荷 存在加速度存在加速度 bremsstrahlung 韧致辐射韧致辐射 Sun Yat sen University Cancer Centre Dep Rad Oncol Dehua Kang May 19 2010 Constant Velocity 恒定速度恒定速度 Sun Yat sen University Cancer Centre Dep Rad Oncol Dehua Kang May 19 2010 Constant Velocity Sun Yat sen University Cancer Centre Dep Rad Oncol Dehua Kang May 19 2010 Acceleration Sun Yat sen University Cancer Centre Dep Rad Oncol Dehua Kang May 19 2010 经典情况经典情况 Sun Yat sen University Cancer Centre Dep Rad Oncol Dehua Kang May 19 2010 Sun Yat sen University Cancer Centre Dep Rad Oncol Dehua Kang May 19 2010 Sun Yat sen University Cancer Centre Dep Rad Oncol Dehua Kang May 19 2010 Sun Yat sen University Cancer Centre Dep Rad Oncol Dehua Kang May 19 2010 讨论讨论 Sun Yat sen University Cancer Centre Dep Rad Oncol Dehua Kang May 19 2010 高速电子高速电子 接近光速接近光速 相对论相对论 Sun Yat sen University Cancer Centre Dep Rad Oncol Dehua Kang May 19 2010 Sun Yat sen University Cancer Centre Dep Rad Oncol Dehua Kang May 19 2010 光子同物质相互作用光子同物质相互作用 光电效应光电效应 康普顿效应康普顿效应 电子对电子对 Sun Yat sen University Cancer Centre Dep Rad Oncol Dehua Kang May 19 2010 Thomson scattering Sun Yat sen University Cancer Centre Dep Rad Oncol Dehua Kang May 19 2010 Sun Yat sen University Cancer Centre Dep Rad Oncol Dehua Kang May 19 2010 Sun Yat sen University Cancer Centre Dep Rad Oncol Dehua Kang May 19 2010 Sun Yat sen University Cancer Centre Dep Rad Oncol Dehua Kang May 19 2010 Sun Yat sen University Cancer Centre Dep Rad Oncol Dehua Kang May 19 2010 光电效应光电效应 Sun Yat sen University Cancer Centre Dep Rad Oncol Dehua Kang May 19 2010 光电效应光电效应 与与Z的的3 3 8次方成正比次方成正比 与能量的三次方成反比与能量的三次方成反比 3 1 3 3 h Z M N h Z N M Z h Z n A A n A A n 2 2 2 hZ M N cmh Zh M N cmh p A A p e p A A p e 与原子数成正比与原子数成正比 与能量的关系与能量的关系 Sun Yat sen University Cancer Centre Dep Rad Oncol Dehua Kang May 19 2010 带电粒子同物质作用带电粒子同物质作用 碰撞碰撞 4 2 2 Fdtp r Ze F dt d b v dt d b x br b r r b 2 2 2 22 2 2 cos 1tan tan cos1 cos cos Sun Yat sen University Cancer Centre Dep Rad Oncol Dehua Kang May 19 2010 2 2 22 4 2 cos 4 cos vb Ze d vb Ze dtFp 22 422 4 2 2 1 bmv eZ m p E Sun Yat sen University Cancer Centre Dep Rad Oncol Dehua Kang May 19 2010 Sun Yat sen University Cancer Centre Dep Rad Oncol Dehua Kang May 19 2010 MinA A Min E E A A E E M Z mv ZeNS E E mv ZenZ E dE mv ZenZ S mvE dEZe bdb bdbnZE x T S bdbxnZETN M n Max max 22 22 max 22 22 22 22 222 22 ln 4 2 ln 4 2 4 2 4 2 2 min Sun Yat sen University Cancer Centre Dep Rad Oncol Dehua Kang May 19 2010 讨论讨论 电离损失与重带电粒子能量成反比电离损失与重带电粒子能量成反比 与每克电子数成正比与每克电子数成正比 与电荷平方成正比与电荷平方成正比 Sun Yat sen University Cancer Centre Dep Rad Oncol Dehua Kang May 19 2010 电子同物质相互作用电子同物质相互作用 col Sun Yat sen University Cancer Centre Dep Rad Oncol Dehua Kang May 19 2010 讨论讨论 电子的电离损失也和物质的每克电子数成正比电子的电离损失也和物质的每克电子数成正比 低能时低能时 与能量成反比与能量成反比 高能时高能时 随着能量缓慢增加随着能量缓慢增加 当电子能量为当电子能量为1MEV 电离损失最小电离损失最小 Sun Yat sen University Cancer Centre Dep Rad Oncol Dehua Kang May 19 2010 带电粒子同物质作用带电粒子同物质作用 辐射辐射 22 2 2222 ln 3 16 mc mc ez c eZ N S 辐射损失与入射带电粒子质量辐射损失与入射带电粒子质量m成反比成反比 重带电粒子忽略重带电粒子忽略 与物质电荷数平方成正比与物质电荷数平方成正比 重元素大重元素大 与能量成正比与能量成正比 Sun Yat sen University Cancer Centre Dep Rad Oncol Dehua Kang May 19