【正文】 原子核的過(guò)程稱為 ?＋ 衰變 。 （ 2） 條件 (a)質(zhì)子數(shù)過(guò)多 (b) ?＋ 粒子 ? ＋ 1e（ 正電子 ) β ＋ γ p n+e+ 21 （ 3） 衰變方程 QeYX AZAZ ???? ? ?011由于是自發(fā)過(guò)程，因此 Q0即： eYX mMM 2??QeNO ???? ?0115 715 8醫(yī)學(xué)中常用 11C、 13N、 15O、 15F、 52Fe等 Qenp ???? ?01101122 β ＋ 粒子 的特性 ? β ＋ 粒子實(shí)質(zhì)是正電子； ? 衰變后子核質(zhì)量數(shù)不變 ， 但質(zhì)子數(shù)減１； ? β ＋ 也為連續(xù)能譜； ? β ＋ 射線 是 正電子組成的粒子束流 ， 停下來(lái)后會(huì)與電子發(fā)生湮沒(méi)反應(yīng) ， 轉(zhuǎn)化成一對(duì) γ 光子 。 ? 天然核素不發(fā)生 β＋ 衰變，只有人工核素才發(fā)生 ； ? 應(yīng)用： PET成像 (正電子發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層成像 )。 23 （ 1）定義 某些原子核可以俘獲一個(gè)軌道電子使核內(nèi)的一個(gè) 質(zhì)子轉(zhuǎn)換成 中子 和 一個(gè)中微子的過(guò)程稱為 軌道電子俘獲 。 （ 2） 條件 質(zhì)子數(shù)過(guò)多 3. 軌道電子俘獲 標(biāo)識(shí) X射 線 Auger 電子 γ p+e n 24 （ 3） 衰變方程 QYeX AZAZ ???? ?? ?101軌道電子俘獲使原子處于激發(fā)態(tài)。 Qnep ???? ? ?100111如：在 Ｋ 電子俘獲中， Ｋ 殼層少了一個(gè)電子出現(xiàn)空位，當(dāng) Ｌ 殼層的電子躍遷到Ｋ殼層填補(bǔ)該空位時(shí)就會(huì)發(fā)射標(biāo)識(shí) Ｘ 射線 . 標(biāo)識(shí) X射 線 Auger 電子 γ Ｌ 殼層就出現(xiàn)兩個(gè)空位：一個(gè)電子躍遷到 Ｋ 殼層，一個(gè)發(fā)射出原子（俄歇電子）。 25 三、 ? 衰變和內(nèi)轉(zhuǎn)換 1. ? 衰變 （ 1）定義 （ 2） 條件 :(a)同質(zhì)異能 躍遷 (b) ? 粒子 ? ?（ 光電子 ) 處于激發(fā)態(tài)的原子核躍遷至穩(wěn)定的基態(tài)，同時(shí)放出 ? 粒子的過(guò)程 . ??? XX AZAmZ（ 3） 衰變方程 注： ? 衰變通常伴隨著 ?衰變和 β衰變 26 2. 內(nèi)轉(zhuǎn)換 處于激發(fā)態(tài)的原子核躍遷至穩(wěn)定的基態(tài)時(shí)，將其衰減能直接傳遞給核外殼層電子，使該殼層的電子脫離原子成為自由電子 ，這種衰變方式稱為內(nèi)轉(zhuǎn)換 ,由此發(fā)射的電子叫內(nèi)轉(zhuǎn)換電子。內(nèi)轉(zhuǎn)換主要發(fā)生在 Ｋ 殼層 電子。 注：內(nèi)轉(zhuǎn)換使原子處于激發(fā)態(tài)，伴有 Ｘ 射線或俄歇電子。 發(fā)射 ? 射線 和發(fā)射 內(nèi)轉(zhuǎn)換電子 是原子核從激發(fā)態(tài)回到基態(tài)的兩種方式。 內(nèi)轉(zhuǎn)換電子 γ 27 γ 粒子 特性 ? γ 粒子就是光子 ， 是從原子核內(nèi)發(fā)射出來(lái)的電磁波 ； ? 衰變后子核質(zhì)量數(shù) 和質(zhì)子數(shù) 不變 ； 只 是能量狀態(tài)從激發(fā)態(tài)到了基態(tài) 。 ? γ 射線為光子流 ， 不帶電 ， 穿透力強(qiáng) ， 電離能力弱； ? γ 射線在真空中速度為 30萬(wàn) km/s。 ? 應(yīng)用： 體外成像。 28 一 、 衰變規(guī)律 注 : 1. N0 為 t=0時(shí)的核子數(shù) 。 積分形式可知 ,核子數(shù) N以指數(shù)形式隨時(shí)間減少 . 通過(guò)精確的實(shí)驗(yàn)證明：若在 ｔ 時(shí)刻原子核的數(shù)目為 Ｎ ，經(jīng)過(guò)dt（ dt→0) 時(shí)間后，其中有 － dN個(gè)發(fā)生了衰變，即 dN = ?Ndt 其中 : ?為核 衰變的衰變常數(shù) N = N0e?t 微分形式 積分形式 第三節(jié) 原子 核的衰變規(guī)律 29 二、半衰期和平均壽命 ????6 0T0 ?? ? ?Tt0TtT0t0 )21(NeNeN ??? ??N 放射性原子核數(shù)目中有一半發(fā)生衰變所需要的時(shí)間 叫做核素的半衰期， 常用 Ｔ 表示 tT 2ln0t0 eNeN?? ?? ?N30 TtNN )21(641 00 ??Tt0 )21(N?N例： 32P(磷 )的半衰期為 ，問(wèn)經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間后，它變?yōu)樵瓉?lái)的 1/64？ 解： ?? Tt例： 131I（碘）的半衰期為 T天，經(jīng)過(guò) 32天后變?yōu)?N，又經(jīng)過(guò) 96天，還剩余（ 1/4） N，求 T。 解：據(jù)題意有 T320 )21(N?N TNN 96320 )21(41 ??天482)21()21(4969612832?????? ?? TTTTTTt0 )21(N?N31 T、 ? 和 ?都是表示原子核 衰變快慢的物理量。 放射性原子核的平均生存時(shí)間叫做核素的平均壽命，常用 τ表示。 TdtetdteNtN tt 0000???? ???? ?? ???? ?????1T2ln???tN ?? ?? eNeN 0t0(dN)個(gè)核的壽命都是 t,總壽命為 : (dN)t = ?Ntdt 則 t=0時(shí)的原子數(shù) N0的總壽命為： ??0 N t dt?所以平均壽命為： 32 三、放射性活度（ radioactivity） （ 1）微分形式 A＝－ dN/dt （ 2）積分形式 A=?N=?N0e?t= A0e?t Tt0Tt0TtT0t0 )21()21(NeNeN ANA ????? ???? ??（－ dN/dt）表示 ｔ 時(shí)刻單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生衰變的核數(shù)目，稱為 ｔ 時(shí)刻放射性物質(zhì)的衰變率， 通常稱為放射性活度 ,簡(jiǎn)稱活度 常用 A表示 : (1)SI制單位 : 1Bq(貝克勒爾 )=1核 衰變 /秒 (2)專用單位 : 1Ci(居里 )=?1010 Bq 33 最佳擠奶使用時(shí)間間隔 任何一種母體半衰期 T1大于子體半衰期 T2的放射性核素發(fā)生器，兩次擠奶之間的最佳時(shí)間間隔 Tm，即子體的放射性由零重新增長(zhǎng)到最大值的時(shí)間。 99Mo99mTc發(fā)生器的最佳擠奶時(shí)間間隔約為。但考慮到子體核素增長(zhǎng)速率隨時(shí)間的變化是由快到慢的，故采取比 時(shí)間間隔來(lái)再次淋洗 99mTc較為經(jīng)濟(jì)。每種放射性核素發(fā)生器都有自己的最佳擠奶時(shí)間間隔，應(yīng)用時(shí)須計(jì)算選擇。 四、放射性平衡 34 放射性核素發(fā)生器可以為人們多次地、安全方便地提供核純、無(wú)載體、高比活度和高放射性濃度的短半衰期核素，所以它在醫(yī)學(xué)、工業(yè)、科研等領(lǐng)域中應(yīng)用得相當(dāng)多。 從放射性核素發(fā)生器中取得的短半衰期核素 ,可以直接應(yīng)用或者制成多種多樣標(biāo)記化合物 (包括藥物 )來(lái)應(yīng)用。由于短半衰期核素的應(yīng)用是醫(yī)學(xué)檢查診斷的一個(gè)方向，所以放射性核素發(fā)生器在醫(yī)學(xué)上用得最多，除了已有的醫(yī)用放射性核素發(fā)生器132Te132I、 99Mo99mTc、 113Sn113mIn、 87Y87mSr、 68Ge68Ga之外，又需要一些新的、半衰期更短的超短壽命的放射性核素發(fā)生器。 在已有的放射性核素發(fā)生器中用得最多的是 99Mo99mTc發(fā)生器。用 99Mo－ 99mTc發(fā)生器的洗脫液 99mTc高锝酸鹽或用 99mTc高锝酸鹽為原料標(biāo)記的各種含 99mTc藥物，已廣泛用于腦、甲狀腺、涎腺、肺、心、血池、肝、膽、脾、腎、骨、骨髓等的掃描顯像和功能檢查。 99mTc的用量相當(dāng)大，其用量已占醫(yī)學(xué)診斷用放射性核素總用量的 80％以上。 35 射線通過(guò)物質(zhì)時(shí)，都要與物質(zhì)發(fā)生作用。 研究射線與物質(zhì)的相互作用的基本規(guī)律是人們進(jìn)行射線探測(cè)、射線防護(hù)、射線分析、射線診斷和治療等的基礎(chǔ)。 第四節(jié) 射線與物質(zhì)的相互作用 根據(jù)射線與物質(zhì)相互作用的特性可以分為四類： １ .重帶電粒子，如 α粒子 ２ .輕帶電粒子 ,如負(fù)電子和正電子 3 .光子組成的射線，如 γ射線和Ｘ射線 ４ .中性粒子，如中子 36 一、帶電粒子與物質(zhì)的相互作用 帶電粒子與物質(zhì)發(fā)生相互作用一般有如下四種方式： ?與原子核外電子發(fā)生彈性碰撞 ?與原子核外電子發(fā)生非彈性碰撞 ?與原子核發(fā)生非彈性碰撞 ?與原子核發(fā)生彈性碰撞 此外，帶電粒子可能進(jìn)入原子核，引起核反應(yīng)。 本質(zhì)上是帶電粒子與原子核和核外電子之間的庫(kù)侖力相互作用。 37 當(dāng)帶電粒子（ α、 β）從原子附近經(jīng)過(guò)時(shí)，其與核外電子之間的庫(kù)侖力作用（吸引或排斥），使電子獲得一部分能量，若傳遞給電子的能量足以克服原子核的束縛，而脫離原子核成為自由電子，失去一個(gè)自由電子的核帶正電荷，兩者形成離子對(duì)，這種過(guò)程稱為電離 １ .電離和激發(fā) 電離和激發(fā)是帶電粒子與被作用物質(zhì)的 核外電子發(fā)生非彈性碰撞的結(jié)果 帶電粒子 e 正負(fù)離子對(duì) 次級(jí)電離 自由電子還可使其它原子發(fā)生電離：次級(jí)電離 。 如果是內(nèi)層電子被電離時(shí)，外層電子就會(huì)向內(nèi)層躍遷，從而會(huì)產(chǎn)生標(biāo)識(shí) Ｘ 射線和俄歇電子 38 若入射帶電粒子傳遞給電子的能量較少，不足以使電子脫離原子核而成為自由電子，但可以使電子從低能級(jí)狀態(tài)躍遷到高能級(jí)狀態(tài)，這種過(guò)程稱為 激發(fā) 這時(shí)整個(gè)原子處于激發(fā)態(tài) ， 不穩(wěn)定要躍回基態(tài)（即退激），從而放出來(lái)的能量以光的形式發(fā)射出來(lái)，即是受激原子的發(fā)光現(xiàn)象。 帶電粒子 粒子 γ (退激 ) 39 當(dāng)帶電粒子通過(guò)物質(zhì)時(shí)，與原子核外電子發(fā)生非彈性碰撞，將一部分能量傳給電子，而本身的速度將逐漸減少而損失一部分能量， 帶電粒子消耗在原子的電離和激發(fā)上的能量，稱為 電離損失 。 補(bǔ)充： 帶電粒子在物質(zhì)中通過(guò)單位長(zhǎng)度路徑的電離損失，稱為 電離損失率 。它描述了帶電粒子使物質(zhì)的電離或激發(fā)程度。 dxdESi ??40 由于帶電粒子的電離作用，在它經(jīng)過(guò)的路徑上留下許多離子對(duì)，通常把單位長(zhǎng)度上產(chǎn)生的離子對(duì)的數(shù)目，稱為 電離密度或比電離 ，記作 Ip 帶電粒子速度小 ?比電離大 帶電粒子的電荷數(shù)多 ?與原子殼層電子的作用力大 ?比電離大 物質(zhì)的密度大 ?單位體積的電子數(shù)多 ?與帶電粒子作用的機(jī)會(huì)多 ?比電離大 α粒子的 比電離 比 β粒子大 41 帶電粒子通過(guò)物質(zhì)時(shí)，因受到原子核靜電場(chǎng)的作用而改變運(yùn)動(dòng)方向，這種現(xiàn)象稱為 散射。 散射分為：彈性散射、非彈性散射 產(chǎn)生機(jī)率隨帶電粒子的能量和物質(zhì)原子序數(shù)增大而增大。 帶 電 粒子 X射