第一章核物理基础.ppt

第一章核物理基础，1。基本概念1。静止状态：电子在轨道上运动时既不吸收也不发射能量的状态。2.基态：能量最低的稳态。3.激发态：具有较高能量的稳态。元素：原子核中质子数相同的任何类型的原子都称为元素。5.核素：原子核中质子、中子和核态数量相同的任何类型的原子都称为核素。核辐射及其与物质的相互作用同位素一类具有相同质子数和不同中子数的原子被称为同位素，例如，1H、2H和3H被称为同位素，每种同位素也是一种核素。同位素具有相同的核外电子结构、宏观化学性质和体内生物学行为。质子数和质量数相同但能态不同的同分异构体核素。例如，99Tc和99Tc；111英寸和111分钟等。放射性核素：指不稳定的原子核，它很容易自发地将其组成或能量状态转变为另一种核素，并释放一种或多种辐射。放射性核素可以根据其来源分为天然和人工两类。9.稳定核素：一般来说，核成分或能量状态的变化不会自发发生，或者发生概率极小。在2700多种已知核素中，不到300种是稳定核素，其余是放射性核素。2。放射性核素的核不稳定性因素，只有两种力平衡原子核才是稳定的，3。影响核平衡力的因素，1)中子质子比失衡，主要是衰变；(2)原子核总数太大：(z 83)，都是放射性核素，主要经历衰变。2.核衰变模式，1。衰变：指母核释放粒子的过程。出现条件：A160或Z83物质：氦核通式：AZXA-4Z-2Y 42He Q例：2268Ra 22286Rn 4.86MeV 特性：质量大，电荷大，射程短，穿透力弱，在空气中仅穿透几厘米，用一张纸屏蔽，不适合核医学成像。然而，粒子具有很强的局部电离作用，在发展体内恶性组织的放射性核素治疗方面具有潜在优势。衰变(1)衰变指母核释放负电子的过程。发生条件：中子过剩的原子核。本质：负电子，高速电子流。通式：AZXAZ 1Y - Q示例：3215 P3216S 0-1e 1.711 EV-特性：射程和穿透力比粒子强。软组织中2Mev 粒子的范围约为2cm，仍不能用于核医学成像，但某些核素可用于核素治疗，如：131I用于甲状腺机能亢进和甲状腺癌，32P用于血液病和皮肤病等。(2)衰变是指母核释放正电子的过程。发生条件：中子缺陷中出现的核素也可视为质子过剩。经历衰变的核素都是人造放射性核素。本质：在原子核中产生并向外发射的正电子。通式：AZXAZ-1Y Q例：137N136 C1.190电子的特征：质量和电荷量与电子相同，但电荷性质相反。当湮灭辐射的范围只有1-2mm时，它就会发生。(3)。电子俘获(EC):原子核中的质子可以俘获原子核外的电子，并发射中微子转化为中子。中子相对较少的放射性核素。本质：原子核中的质子捕获电子并将其转化为中子。通式：AZX-E AZ-1Y Q例：12553 I-E12552 Te(Te)0.0355 eV贫中子核素：Z主要在小时间内衰变；当z较大时，EC占主导地位；在中等z范围内，每一个都以一定的概率发生。标记x射线：当电子俘获发生时，由于在核心的外电子壳层中缺少电子，留下一个空位，这使得外电子补充内电子，同时，过量的能量以x射线的形式释放，这被称为标记x射线。俄歇电子：如果它不足以释放x射线，它将能量传递给壳层电子，使它们脱离轨道，形成自由电子，这被称为“俄歇电子”。核衰变定律1。核衰变定律：研究作为一个群体的放射性核素的数量，发现放射性核素的数量随时间呈指数衰减衰变公式：n=noe- t，n=n0e-t，ii，半衰期1，物理半衰期(T1/2):放射性核素由于衰变将其核数或活度减少到原来的一半所需的时间，表示为T1/2，ii，生物半衰期(TB): 3，有效半衰期(Te):引入半衰期概念后，核衰变公式可改写如下：N=Noe-0.693t/T1/2或A=A0e-0.693t根据这一公式，使用中的放射性活度可以根据放射性核素的半衰期及其释放和使用之间的间隔(t)来计算。放射性及其单位(1)放射性：单位时间内核衰变的数量，用a表示。(2)活动单位：在国际单位制中，活动的具体名称是贝可拉，缩写为贝可拉，符号是Bq，单位是秒-1(s-1)。它的衍生单位是KBq、MBq、GBq和TBq。旧单位：居里(ci)1TBq=103GBq=106MBq=109KBq IV，放射性比活度和单位质量(摩尔、体积)物质中所含的放射性量，通常称为放射性浓度。核辐射与物质之间的相互作用(1)带电粒子与物质之间的相互作用(1)电离和激发：指带电粒子与物质相互作用，将物质中的中性原子变成离子对的过程。激发：如果核外电子获得的动能不足以使它们成为自由电子，这个过程称为激发，即从内层到外层以及从低能级到高能级的转变。电离密度：单位路径上形成的离子数。它代表辐射电离的强度。它与带电粒子携带的电荷数、行进速度和被作用物质的密度 有关。(2)轫致辐射：能量较高的-在行进过程中可能到达原子核附近，然后在库仑电场的作用下迅速减速，损失的能量将转化为电磁辐射并以X射线的形式释放出来，这就是所谓的轫致辐射。轫致辐射的发生概率与带电粒子质量的平方成反比，与粒子能量的平方和受影响物质的原子序数成正比。因此，应选择低原子序数的材料作为韧致辐射的屏蔽材料，如铝、有机玻璃等。(3)湮灭辐射：当穿过一种物质时，在原子核和核外电子的作用下，它会急剧减速直至停止。静止的正电子与环境中的负电子结合，产生一对发射方向相反、能量各为0.511兆电子伏的伽马光子。这个过程被称为湮灭辐射，湮灭辐射是PET成像的基础。(4)吸收和范围；2)射线(x射线)和物质之间的相互作用(1)光电效应：发射光电子的原子内层中的电子有空位，因此可以发射特征x射线。的发生条件多发生在低能级：0.5电子伏。(2)复合效应：的发生条件多发生在中能级：0.5-1.0电子伏。康普顿电子，康普顿散射光子，(3)电子对产生：可视为湮灭辐射的逆过程。第三，中子和物质之间的相互作用(1)弹性散射(碰撞):中子将一些能量转移到待碰撞的原子核，使其远离电子层形成反冲核，反冲核电离并激发物质的其他原子，而中子本身减速并改变方向。这种现象被称为弹性散射。实验表明，中子与质量相近的原子核碰撞时损失最多的能量(如氢原子核)。因此，中子很容易被含有更多氢的物质吸收，例如水和石蜡等。这对中子防护具有重要意义。(2)核反应：快中子与物质的原子核相互作用释放带电粒子并形成