放射防护课件2.核转变.ppt

1、核转化，在已知的天然核中，只有少数核是稳定的，而大多数核是不稳定的。原子核的稳定性与原子核中质子数与中子数的比值密切相关。对于较轻的原子核，中子与质子的比率是1:1，结果是最稳定的。根据中子数和质子数在原子核中的不同比例，原子可以分为以下几种类型：同位素：质子数相同但中子数不同的原子是同位素；具有相同中子数但不同质子数的原子是等压线；原子核数目相同但质子数目不同的原子是同分异构体；它们具有相同的质子数和中子数。只有能量状态不同。例如，(m代表高激发态)是一种异构体。随着原子序数的增加，比值也增加，最高原子序数的质子数与中子数的比值逐渐增加到约1.3:10。如果中子与质子的比率比稳定比率稍高或稍

2、低，原子核通常是放射性的。根据原子核中质子数和中子数的宇称，偶偶核最稳定，其次是偶奇核和偶奇核，而奇奇核最不稳定(只有四个稳定核：2H、6Li、10B和14N)。放射性核素有两种，即放射性核素和稳定放射性核素。目前，已知元素有107种，放射性核素有2000多种，其中近90种是放射性核素。不稳定原子核自发发出的辐射称为放射性。人们对放射性核素的理解始于对自然放射性现象的研究。早在1896年，当贝克勒尔研究各种物质的磷光时，他发现铀盐能发出人类肉眼看不见的穿透力很强的射线。1898年，居里夫妇再次发现了钋-210和镭-226。放射性核素衰变类型，放射性核素分为天然放射性核素和人工放射性核素(简称人

3、工放射性核素)。发现的大多数放射性核素是人工放射性核素。人工核素主要由反应堆和加速器制备。放射性核素衰变型，那些具有高原子数的重元素，它们的原子核很不稳定，自发地发出射线，成为另一种元素的原子核，这种现象叫做放射性核素衰变，简称核衰变。放射性核素衰变类型，放射性衰变是放射性核素本身的特征，外部作用不能改变其衰变性质和衰变速率。核衰变过程遵循电荷、质量、能量、动量和核子数的守恒定律。主要内容，放射性核素衰变类型，核衰变规律，放射性核素的生产和制备，放射性核素的临床应用，主要内容，放射性核素衰变类型，衰变，衰变和内部转化，主要内容，核衰变常数的衰变规律，半衰期，平均寿命，放射性活度，放射性核素的生

4、产和制备，本课结束！谢谢你！有些放射性元素放射射线，有些放射射线，有些放射射线，还有一些在放射射线或射线时伴随着射线的发射。粒子是氦核，由两个质子和两个中子组成，正电荷为2e，质量与氦核相等。衰变过程可以写成：其中x称为母核，y称为子核，q是衰变能量，这是母核衰变成子核时释放的能量，其值由两边的原子质量差计算得出。不同的核素有不同的Q值，单位是兆电子伏。、然而，粒子的能谱是不连续的，它们构成了一组离散的线性能谱。原子能是量子化的，原子核内的能量也是量子化的，这意味着原子核也有间隔的能级。衰变有三种类型衰变和电子俘获。-射线是电子，是电子从母核发射出来的衰变。衰变是一种反中微子，是一种与衰变粒子

5、同时发射的粒子，它不带电荷，静止质量为零。衰变，产生条件：衰变，衰变过程中释放的衰变能量由三个粒子分布：子核、因为这三个粒子的发射方向形成的角度是任意的，所以每个粒子带走的能量不是固定的。衰变，因为粒子的质量比子核的质量小得多，所以子核的反冲动能可以忽略不计。-粒子的能量可以从最小零值(=0)到最大Q值，形成连续的能谱。衰变：一些人工制造的放射性元素发出正射线，这些原子核在发射后会转变成另一个原子序数为负一的原子核。粒子是正电子，只有人工放射性核素会经历这种衰变。粒子的剩余质量等于电子的质量。衰变，衰变，衰变，衰变，衰变，衰变，衰变，衰变，衰变，衰变，衰变，衰变，衰变。每种放射性物质的能谱都有

6、一个固定的上限能量和峰值；不同的放射性物质具有不同的能量分布形状，其上限能量和峰值也不同。它产生的条件：衰变，正电子只能在很短的时间内存在。当它被物质阻挡并失去动能时，它将与物质中的电子结合并转变成电磁辐射。这个过程被称为正负电子对的湮灭。正负电子对在湮灭时转化为两个或三个光子，但转化为两个光子的概率最高，两个光子的能量等于电子剩余质量对应的能量，即0.511兆电子伏。检测这种能量光子的存在通常可以判断是否发生衰变。电子捕获(electronic capture)，原子核捕获原子核外的电子，因此原子核中的质子变成中子，电荷数变成Z-L。这种衰变称为电子捕获。大多数都是k电子俘获。产生条件：因此

7、，能产生衰变的条件也满足电子俘获的条件，否则它可能不会实现。电子俘获(electronic capture)，在电子俘获过程中，可能出现外层核电子填充内层电子空位，并产生特征辐射或俄歇电子。因此，当观察到特征x光或俄歇电子时，已知会发生钾电子俘获。俄歇电子是当一个高能级的电子跃迁到低能级时，它的剩余能量直接转移到另一个具有相同能级的电子，而不辐射x光，接收这种能量的电子离开原子，成为自由电子，这就是所谓的俄歇电子。电子俘获(电子俘获)，钾空位被一个左旋电子填充，左旋电子跃迁释放的能量电离另一个左旋电子；这样，一个k空位转化成两个l空位和一个有动能的电子。如果EK和EL分别代表k和l电子的结合能

8、，而Ee是释放的俄歇电子的动能，那么衰变和内转换，衰变的子核大多处于激发态，并以射线的形式释放能量，并跃迁到低能态或基态。这种转变叫做衰退。光线是光子，不带电荷，没有静态质量。它的释放不会改变原子核的电荷，对质量影响很小。衰变和内部转换，用于核医学的60Co(钴)和99mTc(锝)等放射源都发出辐射。核能级的间隔一般在10-3兆电子伏以上，所以射线能量的下限为10-3兆电子伏，即1千电子伏，能量可高达1兆电子伏。衰变和内部转换，在原子核的激发态还有另一种释放能量的方式，即当原子核从激发态回到基态时，它不发射射线而是把所有的能量都给了原子核外的电子，使它们摆脱了原子的束缚。这个过程被称为内部转换

9、，发射的电子被称为内部转换电子。衰变和内部转化，无论是电子俘获过程还是内部转化过程，空位都是由于原子内壳层缺少电子而出现的，而外层电子会填补这个空位。因此，这两个过程将伴随着特征x光和俄歇电子的发射。衰变和内部转换，当原子核处于能级跃迁时，发射光子的过程或内部转换开始对于任何放射性核素，虽然每个核素都可以衰变，但衰变时间是先有后有，所以我们不能预测哪个核先衰变，什么时候衰变，这是完全随机的，但是对于大量的核，它的衰变仍然遵循统计规律。实验测量和理论推导可以证明放射性核素衰变服从指数衰变规律。如果dN核在短时间dt内发生变化，从统计学角度来看，dN/dt的变化率必须与当时存在的核总数n成正比，即

10、，-dN=Ndt，负号表示放射性核数n随着时间t的增加而减少。是衰变常数，反映放射性核素随时间的衰变率。通过积分上述公式，我们可以得到衰变常数。从上面的公式可以知道，衰变常数是，它反映了放射性核素在单位时间内的衰变规律，或单位时间内衰变核数与当时存在的核数之比，所以它是描述辐射衰变速率的物理量，单位是秒-1(s-1)。mo-99具有=0.252天-1，即每天25.2%的衰减。(2)半衰期t，对于具有特定能量状态的放射性原子核，由于自发的核衰变，原子核数目减少到原来数目的一半所需的时间称为半衰期，用T1/2表示。这是表征放射性核自发衰变的另一个参数。单位以年(a)、日(d)、小时(h)、分钟(m

11、in)和秒(s)表示。不同放射性核素的半衰期可能差异很大。例如，天然铀中238铀放射性核素的半衰期为4.47109年；放射性核素132I的半衰期为2.28小时.(2)半衰期T，当t=T，N=N02代以后，T和T之间的关系是，经过一次T，它的放射性核素衰变到原来的12，经过两次T衰变到原来的14，依此类推，经过N次T，它将衰变到原来的(1/2)n，从而得到，当使用上述物理衰变常数时， b表示单位时间内由于各种排泄而从体内排出的细胞核数与当时存在的细胞核数之比，即生物体释放放射性核素的速率，称为生物衰变常数。 因此，e=b和E被称为有效衰变常数。三个衰变常数对应的半衰期是有效半衰期Te、物理半衰期

12、T和生物半衰期Tb。它们之间的关系是明显的，且Te比T和TB都短。当放射性物质被用作活生物体的示踪剂时，有效半衰期是一个重要参数。在一种放射性物质中，有些原子核变化早，有些晚，有些放射性核素寿命为零，有些是无限的。因此，引入了平均寿命的物理量，它也反映了放射性核素的衰变率，但它具体反映了某一放射性核的平均存在时间，其单位是秒(s)。N0母核的总寿命为，N0母核的平均寿命为。(4)放射性每单位时间衰变的原子核数通常用来表示放射性，或放射性，用表示，A0=N0是t=0时的放射性。如果某一时刻母核的数量为n，则该时刻的放射性为a=n。放射性的国际单位是贝克勒尔，简称贝克勒尔，符号Bq。1Bq=1衰变

13、秒-1放射性的特殊单位用居里(ci)表示。1Ci3.71010Bq 1Bq2.70310-11Ci，决定放射性的量是A，不是或，A=N是N的乘积。例如，天然钾中有0.012K，它是一种放射性核素，几乎存在于我们周围的玻璃窗、玻璃甚至玻璃中。也就是说，40K有大量的核n，但是它的半衰期T1/2=1.3109年，所以它的放射性很小，这对健康没有不利影响。1g天然钾的放射性？=0.693/T1/2，例1，32p的半衰期为14.3天，试计算其衰变常数和平均寿命，1g纯32P的放射性是多少毫居里(mCi)？示例2:以第1个月为单位计算钴-60的衰变常数。四年后5000 Ci 60 Co源的活动会是什么？

14、实施例3，60Co治疗机器源在首次安装时的活性为111TBq。使用5年后还剩多少活动？给定A0=111TBq，T1/2=5.27a，t=5a，实施例4，假设实施例1中的源在首次安装时不含任何杂质。它的质量是多少？例5，131个中的5个MCI(t=8.05d)和32个中的2个MCI(t=14.3d)何时会有相等的活动？在案例6中，131碘的半衰期是8.04天，当在8日上午9: 00测量时，15毫升的131碘的放射性是多少，直到同月26日下午3: 00？(1.15108Bq)经过时间为18.25天。思考这个问题，在电子俘获衰变过程中，产生的子核的原子数和质量数是如何变化的？它在元素周期表中的位置有

15、什么变化？计算了多少半衰期？某种放射性核素可以减少到原来的1%和0.1%？衰变平衡，不稳定原子核衰变后产生的子核，如果仍有放射性，那么子核产生后，立即根据自身的衰变模式和衰变规律进行衰变。如果在子核衰变后产生的下一代子核也是放射性的，那么这一代子核也将经历衰变，因此它将一代一代地衰变，直到最终产生稳定的核素，这被称为进行性衰变。衰变平衡，在渐进性衰变中，当某些条件满足时，每一代原子核数的比率将与时间无关，这就叫做辐射平衡。以下两代衰变为例讨论三种情况。钍族：母体为232，半衰期为1.41010年，经过6次衰变和4次衰变，最终达到稳定的208铅。系统中每个放射性核素的质量数a是4的整数倍，因此也称为4n系统。锕系元素：其母体为235铀，半衰期为704108年，也称为锕系铀(AcU)。经过7次衰变和4次衰变，它最终产生207铅。系统中每个放射性核素的质量数A是4乘以3的整数，因此也称为(4n 3)系统。铀族：母体为238铀，半衰期为4.51109年，经历8次衰变和6次衰变，最终产生稳定的206铅。系统中每个放射性核素的质量数a是4乘以2的整数，因此也称为(4n 2)系统。(1)母体半衰期比女儿半衰期大得多(2)母体半衰期只比女儿半衰期大几倍(3)母体半衰期比女儿半衰期小，所以长期平衡和暂时平衡不能达到平衡，所以衰变平衡和放射性平衡在放射性核素的具体应