原子核物理教学大纲.doc

原子核物理教学大纲l 课程名称：原子核物理l 课程性质：专业必修课l 课程教学目的：本课程是一门原子核理论和医学相结合的课程，它是原子核物理应用中的一个重要领域。通过该门课程的学习，使学生了解和掌握原子核的基本性质和结构、放射性现象及一般规律、电离辐射的生物效应，还有对核辐射剂量学、放射性测量学以及医学照射计量学进行初步的学习和了解。l 课程教学原则与教学方法：原子核物理学是现代物理学的重要内容，作为应用物理专业的学生，原子核物理学的基础知识理论成为必要的学习内容。因此本门课程首先把基础知识和基本技能教给学生，使得学生扎实地学好，然后再介绍相关现代科学技术的重要成果。同时，在原子核理论与医学相结合的过程中，要注意培养学生的思维能力和运用所学知识来分析和解决问题的能力。本课程以讲授为主，然后在课程中会介绍与核辐射相关的案例以及实验等。l 课程总学时：36学时l 课程教学内容要点及建议学时分配：第三章：原子核的基本性质及核力（3学时）第一节 原子核的组成第二节 原子核的自旋和宇称第三节 核力说明：明确原子核是由核子（中子和质子）组成的，原子核半径的两种含义以及结合能与质量的关系。掌握核自旋的概念，以及核磁矩、宇称和电四极矩的计算方法。明确核力的特性及其产生机制。第四章 原子核的结构模型（4学时）第一节 液滴模型和费米气体模型第二节 壳层模型第三节 集体模型说明：明确能较为成功的解释结合能半经验公式的两个核结构模型，即液滴模型和费米模型，并且了解其所提出的事实依据。正确掌握幻数及其对壳层结构的几个实验事实的支持，明确单粒子壳层模型和强自旋-轨道耦合壳层模型所提出的事实依据及其应用。了解核的形变的原因和导致的结果，以及尼尔森的形变壳层模型和集体模型。第五章 原子核反应（5学时）第一节 原子核反应的基本理论第二节 原子核反应的基本类型第三节 原子核反应的基本过程说明：明确实验室坐标系与质心坐标系之间的物理量变换方法，核反应截面的精细平衡原理和分波分析，核反应的两种模型和Q方程的数学表达式。掌握原子核反应的三种基本类型，即直接反应、复合核生成与衰变及原子核的裂变和聚变。了解原子核反应的三个基本过程。第六章 原子核的放射性衰变（4学时）第一节 放射性现象的发现和描述第二节 放射性衰变的基本规律说明：使学生掌握衰变、衰变和衰变的基本理论，四个放射性核素系所含核素以及它们之间的比较。明确放射性衰变的动力学过程，放射性活度、比活度和放射性纯度、强度的计算方法，以及怎样用衰变图来描述衰变过程。第七章 射线与物质的相互作用（4学时）第一节 a射线与物质的相互作用第二节 b射线与物质的相互作用第三节 g射线与物质的相互作用第四节 中子与物质的相互作用说明：明确a射线与物质的相互作用过程中射程与能量关系式，以及作用过程中的能量传递情况。明确b射线与物质的相互作用过程中碰撞电离的射程与b射线能量的关系，以及b粒子与物质作用的能量损失。熟练掌握g射线与物质的相互作用的三种结果，即光电效应、康普顿效应和电子对效应，以及物质对g射线的减弱和能量吸收。要求学生了解实用中子源和中子的种类，以及中子与物质的相互作用机制。第八章 电离辐射的生物效应（3学时）第一节 细胞效应第二节 基因效应和细胞的修复系统第三节 全身照射和临床效应第四节 电离辐射生物效应的动力学机制说明：理解电离辐射所引起的细胞变化，细胞对辐射的敏感性。了解基因效应的概念和产生原因，细胞的两个修复系统，即骨髓修复系统和胃肠修复系统。了解全身照射的定义及引起的两种临床效应，即急性放射病综合征和造血系统综合征。理解随机效应和非随机效应的概念，以及自由基的作用机制。第九章 核辐射计量与防护（5学时）第一节 基本计量与防护第二节 电离辐射剂量的估算和应用第三节 电离辐射的安全与防护说明：明确吸收剂量、比释动能、照射量率、剂量当量和有效剂量当量的单位及其测定方法。理解放射源的源强的估算方法，和辐射表面源和均匀分布源的剂量估算方法、内照射剂量评价的MIRD法以及中子源的吸收剂量的计算方法。了解电离辐射的安全评价标准，以及防护的基本原则和措施。第十章 放射性测量（4学时）第一节 放射性衰变的统计特性第二节 放射性测量的非独立性第三节 放射性测量的限度第四节 放射性剂量的测量说明：确切理解核衰变的相关记录方法，以及放射性测量结果的正确表达。了解放射性测量的非独立性的原因。明确放射性测量的探测下线和最小可探测活度，以及测量仪器的品质因数。了解气体电离型探测器的结果分析，并且掌握照射量和吸收剂量的测量和换算的方法。第十一章 医学辐射剂量学基础（4学时）第一节 临床计量学的测量和标定第二节 医用辐射场的剂量学计量第三节 放射治疗计划的制定和介入疗法说明：确切理解通过照射量计量吸收剂量的基本原理以及用电离室测量吸收剂量的基本技术。了解医用辐射场的剂量学计量的深度效应和界面效应，学会形状不规则的辐射场的剂量估算方法以及等剂量曲线的描绘。学会制定放射治疗计划和放射性介入疗法的治疗计划，以及放射治疗中的辐射防护问题。l 教材和主要参考书1翟建才，简明医用原子核物理学 北京 原子能出版社， 20042卢希庭，原子核物理 北京