2022年医学专题—放射性与辐射..ppt

放射性与辐射(fsh)(fsh)第一页，共六十九页。19世纪末的三大发现：1.)1895：伦琴（德）X射线 （1901 第一届诺贝尔物理奖）2.)1896：贝克勒尔（法）铀放射性 1898：玛丽居里（法）钋、镭3.)1897：汤姆孙 从阴极射线管 电子(dinz)放射性衰变规律的研究（居里夫妇、卢瑟福）,射线 氦，电子 光1 放射性第二页，共六十九页。物质的放射性物质的放射性 放射性：有许多核素都能自发地发射出各种射线的现象(xinxing)，或称辐射。本质：原子核的衰变过程结果：原子核放出射线，由一种元素转变成另一种元素。母体：衰变前的放射性同位素；子体：衰变过程中产生的新同位素，又称放射成因同位素1.放射性第三页，共六十九页。1.放射性放射性原子核：放射性原子核：能自发地放射出各种射线的核素称为放射性核素。射线的种类：射线的种类：粒子辐射：射线，射线，宇宙射线、中子等的辐射电磁辐射：射线、X射线等的辐射发射正电子、质子、中子、等其它粒子。大气层中的宇宙射线成分主要(zhyo)是质子、中子、介子、介子、电子等。第四页，共六十九页。1.放射性l射线的性质射线的性质：铀、镭、钋等元素能放出一些射线，射线看不见，但能穿透光所不能穿透的物体（如黑纸）使照相底片(dpin)感光。，三种(sn zhn)射线在磁场中的分裂 第五页，共六十九页。世界世界(shji)(shji)上第一张上第一张X光照片光照片1.放射性第六页，共六十九页。2.核衰变(shuibin)(shuibin)类型衰变衰变(shuibin)衰变衰变衰变衰变第七页，共六十九页。1)衰变（衰变（Alpha）:射线:氦核 的粒子流，质量(zhling)为氢原子质量(zhling)的四倍，带两个单位的正电荷衰变通式：AZX A-4Z-2Y+Q AZX 母核母核 A-4Z-2Y 子核子核 出射粒子出射粒子 Q 能量能量例例：22688Ra 22286Rn+42He（）（镭（镭 氡）氡）2.核衰变(shuibin)(shuibin)类型第八页，共六十九页。+从母核中射出的4He原子核 粒子(lz)得到大部分衰变能238U4He+234Th放射性母核!衰变衰变(shuibin)(shuibin)2.核衰变(shuibin)(shuibin)类型第九页，共六十九页。衰变衰变(shuibin)(shuibin)(shuibin)(shuibin)241241AmAm 237237NpNp2.核衰变(shuibin)(shuibin)类型第十页，共六十九页。2)-衰变衰变(Beta-negatron)射线:高速(o s)飞行的电子流，称为 粒子衰变通式：nP+-+Q+-AZX AZ+1Y+-+Q+-：负电子：负电子 n：中子：中子 P：质子：质子 -：反中微子：反中微子例：3215P3216S+2.核衰变(shuibin)(shuibin)类型第十一页，共六十九页。基本基本(jbn)(jbn)衰变衰变 衰变（动画）衰变（动画）2.核衰变(shuibin)(shuibin)类型第十二页，共六十九页。衰变衰变(shuibin)(shuibin)3 3H H 3 3HeHe2.核衰变(shuibin)(shuibin)类型第十三页，共六十九页。说明：说明：i.-粒子实质是电子，质量为粒子实质是电子，质量为 0.000549u,带一个负电荷。带一个负电荷。ii.-粒粒子子比比核核的的质质量量小小几几千千倍倍几几十十万万倍倍，因因此此(ync)，-粒粒子从原子核带走的能量很少。子从原子核带走的能量很少。iii.-粒子的能谱是一个连续值，粒子的能谱是一个连续值，E-的值可以从的值可以从0最大值。最大值。iv.E0是是-粒子的最大能量值，一般图表上给粒子的最大能量值，一般图表上给E-即是即是E0.2.核衰变(shuibin)(shuibin)类型第十四页，共六十九页。第十五页，共六十九页。3)+衰变衰变(shuibin)(Beta-pasitron)Pn+Q+V AZXAZ-1Y+Q+V +:正电子正电子 ：中微子：中微子 2.核衰变(shuibin)(shuibin)类型第十六页，共六十九页。正正 衰变衰变(shuibin)(shuibin)1111C C 1111B B2.核衰变(shuibin)(shuibin)类型第十七页，共六十九页。+发生原因母核中子或质子(zhz)过多质子转变成中子，并且(bngqi)带走一个单位的正电荷中子转变成质子(zhz)，并且带走一个单位的负电荷+反中微子中微子 三种子体分享裂变能因此电子具有连续能量 衰变衰变2.核衰变类型第十八页，共六十九页。2.核衰变(shuibin)(shuibin)类型l已知的具有放射性的核素有一千多种，其中轻核和重核都可能放射出射线。l由中子辐照稳定核素所产生的大多数放射性核素都具有放射性，因此(ync)辐射源通常可以用反应堆中子辐照得到。l单能电子可由电子加速器提供。第十九页，共六十九页。4)衰变衰变（Gamma ray decay）射线：波长比X射线更短的电磁即光子(gungz)流衰变通式：AZXmAZX+例例 6027Co6028Ni+钴钴 11349In11349In+铟铟 2.核衰变(shuibin)(shuibin)类型第二十页，共六十九页。+中微子 光子2.核衰变(shuibin)(shuibin)类型第二十一页，共六十九页。衰变特点：1、从原子核中发射出光子2、常常在 或 衰变后核子从激发态退激时核能级跃迁 时产生。3、产生的射线(shxin)能量离散，是单能的4、可以通过测量光子能量来区分母体的核素类别5、光子的能量在几十keV到几MeV，放射性核素有两千 多种。2.核衰变(shuibin)(shuibin)类型第二十二页，共六十九页。衰变衰变(shuibin)(shuibin)3 3HeHe 3 3HeHe2.核衰变(shuibin)(shuibin)类型第二十三页，共六十九页。衰变衰变(shuibin)(shuibin)-衰变衰变(shuibin)(shuibin)+衰变衰变(shuibin)(shuibin)衰变衰变第二十四页，共六十九页。5)电子电子(dinz)俘获（俘获（Electeon Capture EC）通式：通式：P+e-n+AZX+e-AZ-1Y+Q+例：例：5526Fe+e-5525Mn2.核衰变(shuibin)(shuibin)类型第二十五页，共六十九页。质子变成中子X射线电子电子(dinz)(dinz)俘俘获获2.核衰变(shuibin)(shuibin)类型第二十六页，共六十九页。电子电子(dinz)(dinz)俘获俘获7 7BeBe 7 7Li Li2.核衰变(shuibin)(shuibin)类型第二十七页，共六十九页。2.核衰变(shuibin)(shuibin)类型l注：lx和射线都是电磁辐射，电荷都为0，静止质量为0，都具有波粒二象性，其本质是电磁场的携带者或者是电磁相互作用的传递者。l二者的根本区别在于来源不同：射线是原子核结构(jigu)变化而发射出的辐射X射线是核外电子绕行轨道改变而发射出的辐射第二十八页，共六十九页。衰衰变变形形式式 放放出出射射线线(shxin)原原子子序序数数变变化化 原原子子质质量量数数变化变化 42He -2 -4 -e-(负电子负电子)+1 0 +e+(正电子正电子)-1 0 h(光子光子)0 0 Ec h(光子光子)-1 03.放射性核衰变放射性核衰变(shuibin)的结果的结果第二十九页，共六十九页。位移(wiy)(wiy)定则l衰变的反应式为l它表示在衰变中，放射性元素X的原子核放出一个粒子(lz)()，蜕变成一种新元素Y，其原子核的质量数比原来元素的质量数减少4，而电荷数减少2，即在周期表中的位置移前两位。第三十页，共六十九页。l衰变的反应式为ll它表示在衰变中，原子核放出(fn ch)一个粒子()时，新元素原子核的质量数不变，而电荷数增加1，即在周期表中的位置移后一位。第三十一页，共六十九页。l放射性元素因衰变或衰变而引起元素原子序数变动的规则，称为位移定则。原子核进行 衰变时，核的能级发生变化，而核的组成(z chn)不发生变化，元素在周期表中的位置不变。第三十二页，共六十九页。射线射线 径迹径迹射程射程 电比离度电比离度 LET 直线直线 气：气：2.4-11cm生物：生物：0.030.07mm 30000离子离子对对/cm 大大曲线曲线 气气:几十几十Cm几几m 60-100离子离子对对/Cm中中直直-曲线曲线 气气:几十几十m金属：几十金属：几十cm几几m很少，很少，的的1%小小1.几种几种(j zhn)射线的性质射线的性质4 各种各种(zhn)核射线的特点核射线的特点 第三十三页，共六十九页。射线射线 速度速度电荷电荷静止质量静止质量（amu）E（Mev）能谱能谱 1/20C 24.0027 4-9 单值单值 1/3C 10.00549 0-最大最大 连续值连续值 C 00约等于核约等于核二能级单二能级单值之差值之差 单值单值 接上表：接上表：第三十四页，共六十九页。第三十五页，共六十九页。第三十六页，共六十九页。多次衰变多次衰变(shuibin)：ABCS式中：式中：S：稳定性核素，其余具放射性。：稳定性核素，其余具放射性。例如：例如：23892u23490Th23491Pa23492u206Pb 铀铀 钍钍 镁镁 铅铅5 放射放射(fngsh)系系(radioactive series)第三十七页，共六十九页。放射性核素衰变为另一种核素，此核素还要继续衰变，放射性核素衰变为另一种核素，此核素还要继续衰变，最后到达一种稳定的核素，形成放射系，也称级联衰变链。最后到达一种稳定的核素，形成放射系，也称级联衰变链。已知三天然已知三天然(tinrn)一人工。一人工。(4)镎系：镎镎系：镎()铋铋().A=4n+1,4n+1系。系。(3)锕系：锕锕系：锕()铅铅().A=4n+3,4n+3系。系。(2)铀系：铀铀系：铀()铅铅().A=4n+2,4n+2系。系。(1)钍系：钍钍系：钍()铅铅().A=4n,4n系。系。5 放射放射(fngsh)系系(radioactive series)第三十八页，共六十九页。6 中子(zhngz)(zhngz)辐射l中子(zhngz)辐射主要由核反应产生，而不是核衰变产生。l中子不带电，与物质相互作用与其他射线不同。第三十九页，共六十九页。6.1 中子中子(zhngz)类型类型 冷中子(zhngz)：En0.5ev 共振中子：En=1eV1keV中能中子：En：1Kev-0.5Mev快中子：En：0.5Mev-10Mev超快中子：En：20Mev50Mev中子(zhngz)第四十页，共六十九页。6.2 中子(zhngz)(zhngz)的性质中于的质量略大于质子。自由中子不稳定，它具有衰变的性质l 实验测得中子的半衰期T1/210.6min。与中子和物质相互作用过程的时间相比，这个时间是很长的。也就是说，中子在衰变之前就已经被原子核俘获了。所以(suy)通常可将它视为稳定粒子中子的自旋为12，磁矩为一1.9228N。第四十一页，共六十九页。6.2 中子(zhngz)(zhngz)的性质中子与其他微观粒子一样，在适当条件下会呈现出波动性质。中子波长与它的动能Tn及动量pn有以下(yxi)关系l当中子的速度vnc时，有第四十二页，共六十九页。6.2 中子(zhngz)(zhngz)的性质l中子与物质作用时，其波性是否明显，主要取决于它的波长和它所作用系统的相对大小(dxio)。热中子的波长与固体原子之间的距离相当，这种中子通过晶体时，其波性就很显著。快中子的波长与原子核大小同数量级，这种中子与物质作用时，对核作用过程来说，表现出一定的波性。但对原子作用过程来说其波性就可以忽略了。第四十三页，共六十九页。6.3 中子源l为了研究和利用中子，需要有产生中子的装置(zhungzh)。l获得中子