重庆医科大学彭志平川北医学院附属医院谢建平学习教案

1、会计学1第一页，共35页。原子核中子(zhngz)质子(zhz)电子(dinz)+ +第1页/共35页第二页，共35页。原子核结构原子核结构: :X X为元素符号为元素符号Z Z为质子为质子(zhz)(zhz)数数N N为中子数为中子数A A为质量数为质量数第2页/共35页第三页，共35页。第3页/共35页第四页，共35页。第4页/共35页第五页，共35页。4第5页/共35页第六页，共35页。一、核力和放射性核素一、核力和放射性核素 原子核的核子之间存在着很强的短程引力原子核的核子之间存在着很强的短程引力称为核力，核力使原子核中的核子结合在一起称为核力，核力使原子核中的核子结合在一起，同时，原

2、子核中又存在带正电荷的质子之间，同时，原子核中又存在带正电荷的质子之间的静电排斥力，原子核的稳定性由核子之间的的静电排斥力，原子核的稳定性由核子之间的核力和质子之间的静电排斥力的相对大小决定核力和质子之间的静电排斥力的相对大小决定，与核内质子数和中子，与核内质子数和中子(zhngz)(zhngz)数的比例有数的比例有关。关。 Z20 Z/N=1 Stability Z20 N/Z1 Stability Z20 N/Z1 Stability Z83 Unstability Z83 Unstability 第6页/共35页第七页，共35页。 原子核稳定，不会自发衰变的核素称为稳定核素原子核稳定，不

3、会自发衰变的核素称为稳定核素(stable (stable nuclide);nuclide); 原子核处于原子核处于(chy)(chy)不稳定状态，需通过核内结构或能级不稳定状态，需通过核内结构或能级调整才能趋于稳定的核素称为放射性核素调整才能趋于稳定的核素称为放射性核素(radionuclide);(radionuclide); 放射性核素的原子由于核内结构或能级调整，自发地释放放射性核素的原子由于核内结构或能级调整，自发地释放出一种或一种以上的射线并转化为另一种原子的过程称为出一种或一种以上的射线并转化为另一种原子的过程称为放射性衰变放射性衰变(radiation decay)(radi

4、ation decay)。 第7页/共35页第八页，共35页。+从母核中射出的从母核中射出的4 4HeHe原子核原子核238U(铀铀)4He + 234Th(钍钍)放射性母核放射性母核 238U 234Th + 4He + Q粒子得到大部分衰变能，粒子得到大部分衰变能， 粒粒子含子含2个质子个质子(zhz)，2个中子个中子第8页/共35页第九页，共35页。第9页/共35页第十页，共35页。发生原因发生原因(yunyn)(yunyn)母核中子或质子过多母核中子或质子过多第10页/共35页第十一页，共35页。第11页/共35页第十二页，共35页。第12页/共35页第十三页，共35页。第13页/共3

5、5页第十四页，共35页。+质子转变成中子质子转变成中子(zhngz)(zhngz)，并且，并且带走一个单位的正电荷带走一个单位的正电荷中子转变成质子，并且中子转变成质子，并且带走一个带走一个(y )(y )单位的负电荷单位的负电荷+中微子反反中微子三种子体分享三种子体分享(fn xin)(fn xin)裂变能裂变能因此电子具因此电子具有连续能谱有连续能谱第14页/共35页第十五页，共35页。质子质子(zhz)(zhz)变成变成中子中子X射线射线核外轨道电子核外轨道电子第15页/共35页第十六页，共35页。第16页/共35页第十七页，共35页。+中微子 光子衰变往往是继发于衰变往往是继发于衰变或

6、衰变或衰变后发生，这些衰变后，原子核还处于衰变后发生，这些衰变后，原子核还处于较高能量状态，原子核以放出较高能量状态，原子核以放出(fn ch)-ray 释放出释放出(fn ch)过剩能过剩能量量99Mo 99mTc + - 99Tc + (T1/2: 66.02d; 6.02h)131I 131Xe + - + (T1/2:8.04d)第17页/共35页第十八页，共35页。第18页/共35页第十九页，共35页。 射线是什麽？射线是什麽？ 射线就是高能量射线就是高能量(nngling)的光子：几百的光子：几百keV-MeV 量级量级 衰变发生由于原子核能量衰变发生由于原子核能量(nngling

7、)态高，从高能态向低能态跃迁态高，从高能态向低能态跃迁，在这个过程中发射，在这个过程中发射 射线，原子核能态降低。射线，原子核能态降低。 射线是高能量射线是高能量(nngling)的电磁辐射的电磁辐射 光子光子第19页/共35页第二十页，共35页。 衰变特点：衰变特点：从原子核中发射出光子从原子核中发射出光子常常常常(chngchng)(chngchng)在在 或或 衰变后核子从激发衰变后核子从激发态退激时发生态退激时发生产生的射线能量离散产生的射线能量离散可以通过测量光子能量来区分母体的核素类别可以通过测量光子能量来区分母体的核素类别第20页/共35页第二十一页，共35页。 衰变衰变(shu

8、ibin)- 衰变衰变(shuibin)+ 衰变衰变(shuibin) 衰变衰变第21页/共35页第二十二页，共35页。 对于由大量原子组成的放射源，每个原子核都可能发生衰对于由大量原子组成的放射源，每个原子核都可能发生衰变，但不是所有原子在同一时刻都发生衰变，某一时刻仅变，但不是所有原子在同一时刻都发生衰变，某一时刻仅有极少数原子发生衰变。放射性核素衰变是随机的、自发有极少数原子发生衰变。放射性核素衰变是随机的、自发的按一定的速率的按一定的速率(sl)进行，各种放射性核素都有自己特有进行，各种放射性核素都有自己特有的衰变速度。放射性核素原子随时间而呈指数规律减少，的衰变速度。放射性核素原子随

9、时间而呈指数规律减少，其表达式为：其表达式为：N=N0e-t : decay constant t: decay time e: base of natural logarithm第22页/共35页第二十三页，共35页。N = NN = N0 0e e- - t t第23页/共35页第二十四页，共35页。仪器仪器(yq)测量常用放射性活度单位：测量常用放射性活度单位： dps: disintegration per second cps: counts per second第24页/共35页第二十五页，共35页。原子(yunz)。射线射线(shxin)( n)物质：气体(qt)、液体、固体、包

10、括人体等第25页/共35页第二十六页，共35页。 Interactions of charged particles with matter (,) Ionization 电离电离 Excitation 激发激发 Scattering 散射散射(snsh) Bremsstrahlung 轫制辐射轫制辐射 Interactions of -ray with matter Photoelectric effect 光电效应光电效应 Compton scattering 康普顿散射康普顿散射(snsh) Pair production 电子对生成电子对生成第26页/共35页第二十七页，共35页。第2

11、7页/共35页第二十八页，共35页。光电效应光电效应康普顿效应康普顿效应电子对效应电子对效应产生产生(chnshng)(chnshng)次级电子次级电子电离效应电离效应(xioyng)次级电子使次级电子使物质原子电离物质原子电离 射线射线(shxin)第第1 1步步初级作用初级作用第第2 2步步次级作用次级作用2. 2. 射线与物质相互作用射线与物质相互作用第28页/共35页第二十九页，共35页。第29页/共35页第三十页，共35页。自由电子自由电子(z yu din z)作用机制：作用机制：光子同光子同( (整个整个(zhngg)(zhngg)原子作用把自己的全部能量传递给原子原子作用把自己

12、的全部能量传递给原子，壳层中某一电子获得动能克服原子束缚跑出来，成为自由电子，壳层中某一电子获得动能克服原子束缚跑出来，成为自由电子，光子本身消失了。，光子本身消失了。 + A + A A A* * + e- + e- （光电子）（光电子） 原子原子 A + X A + X射射线线原原子子受激原受激原子子第30页/共35页第三十一页，共35页。电子对效应：电子对效应：能量能量1.02MeV1.02MeV的的射线与原射线与原子核作用可能子核作用可能(knng)(knng)产生一产生一对正负电子。对正负电子。 M M + e+ + e- 1 + 2 1.02 MeV me me 0.511MeV 0.511MeV基本条件：基本条件： 射线射线(shxin)能量能量 E1.02 MeV 为什麽？为什麽？能量能量(nngling)(nngling)转化成质量转化成质量M = E /C2M = E /C2第31页/共35页第三十二页，共35页。 e+ +