【正文】 粒子和一個中微子而變成另一種原子核的過程稱為 ?＋ 衰變 。 ? 天然核素不發(fā)生 β＋ 衰變，只有人工核素才發(fā)生 ； ? 應用： PET成像 (正電子發(fā)射型計算機斷層成像 )。 （ 2） 條件 質子數(shù)過多 3. 軌道電子俘獲 標識 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)。 25 三、 ? 衰變和內轉換 1. ? 衰變 （ 1）定義 （ 2） 條件 :(a)同質異能 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)，同時放出 ? 粒子的過程 . ??? XX AZAmZ（ 3） 衰變方程 注： ? 衰變通常伴隨著 ?衰變和 β衰變 26 2. 內轉換 處于激發(fā)態(tài)的原子核躍遷至穩(wěn)定的基態(tài)時，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轉換 ,由此發(fā)射的電子叫內轉換電子。 注：內轉換使原子處于激發(fā)態(tài)，伴有 Ｘ 射線或俄歇電子。 內轉換電子 γ 27 γ 粒子 特性 ? γ 粒子就是光子 ， 是從原子核內發(fā)射出來的電磁波 ； ? 衰變后子核質量數(shù) 和質子數(shù) 不變 ； 只 是能量狀態(tài)從激發(fā)態(tài)到了基態(tài) 。 ? 應用： 體外成像。 積分形式可知 ,核子數(shù) N以指數(shù)形式隨時間減少 . 通過精確的實驗證明：若在 ｔ 時刻原子核的數(shù)目為 Ｎ ，經(jīng)過dt（ dt→0) 時間后，其中有 － dN個發(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 ，問經(jīng)過多長時間后，它變?yōu)樵瓉淼?1/64？ 解： ?? Tt例： 131I（碘）的半衰期為 T天，經(jīng)過 32天后變?yōu)?N，又經(jīng)過 96天，還剩余（ 1/4） N，求 T。 放射性原子核的平均生存時間叫做核素的平均壽命，常用 τ表示。 99Mo99mTc發(fā)生器的最佳擠奶時間間隔約為。每種放射性核素發(fā)生器都有自己的最佳擠奶時間間隔，應用時須計算選擇。 從放射性核素發(fā)生器中取得的短半衰期核素 ,可以直接應用或者制成多種多樣標記化合物 (包括藥物 )來應用。 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。 99mTc的用量相當大，其用量已占醫(yī)學診斷用放射性核素總用量的 80％以上。 研究射線與物質的相互作用的基本規(guī)律是人們進行射線探測、射線防護、射線分析、射線診斷和治療等的基礎。 本質上是帶電粒子與原子核和核外電子之間的庫侖力相互作用。 如果是內層電子被電離時，外層電子就會向內層躍遷，從而會產(chǎn)生標識 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狀態(tài)躍遷到高能級狀態(tài)，這種過程稱為 激發(fā) 這時整個原子處于激發(fā)態(tài) ， 不穩(wěn)定要躍回基態(tài)（即退激），從而放出來的能量以光的形式發(fā)射出來，即是受激原子的發(fā)光現(xiàn)象。 補充： 帶電粒子在物質中通過單位長度路徑的電離損失，稱為 電離損失率 。 dxdESi ??40 由于帶電粒子的電離作用，在它經(jīng)過的路徑上留下許多離子對，通常把單位長度上產(chǎn)生的離子對的數(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 物質的密度大 ?單位體積的電子數(shù)多 ?與帶電粒子作用的機會多 ?比電離大 α粒子的 比電離 比 β粒子大 41 帶電粒子通過物質時，因受到原子核靜電場的作用而改變運動方向，這種現(xiàn)象稱為 散射。 帶 電 粒子 X射線 韌致輻射是帶電粒子與 原子核發(fā)生非彈性碰撞 的結果。 42 ３ . 射程和吸收 帶電粒子在物質中運動時，不斷損失能量，能量耗盡后停留在物質中，此時，粒子被物質吸收了，被作用的物質 叫做吸收物質或吸收體 . 當帶電粒子束從進入物質到完全被吸收沿入射方向穿過的最大距離稱為射線在物質中的 射程 . 帶電粒子的能量損失率與粒子能量和吸收體的性質有關，故射程也與粒子的能量有關， 由此，粒子的能量越高，射程越大；密度大和高 Z的物質，射線在其中射程就會越小，或者說，這樣的物質對射線的阻止本領大。 如圖為電子的強度近似成指數(shù)關系衰減。 的光子。 光子趨于在一次碰撞中失去大部分或全部能量，不是直接使物質電離或激發(fā)，而是通過產(chǎn)生次級電子使物質電離或激發(fā)。 光子與物質的作用方式主要有三種： 光電效應、康普頓散射、電子對效應 此外，還可能發(fā)生相干散射 (E1000KeV)、光致核反應和核共振反應 (E30MeV) 46 ? 多發(fā)生在低能量 ： ； ? 光子被物質原子完全吸收后發(fā)射軌道電子；脫離軌道的電子稱光電子 ， 還 可 產(chǎn)生 次級電離； ? 原子因電子空位處于激發(fā)態(tài) ,退激時發(fā)射標識 X線或俄歇電子 。 入射 γ 康普頓 e 散射 γ 48 電子對效應 ? 發(fā)生在能量足夠大的光子： （ 兩個電子的靜止質量 ） ； ? 光子在電場作用下被完全吸收 ， 產(chǎn)生一對正負電子； ? 光子能量被正 、 負電 子任意分配帶走 (超過 ， Er轉化為正負 電子動能 )； 入射 γ γ γ 511keV 511keV e++e 自由 e 49 光電效應、康普頓散射和電子對效應在物質吸收中的相對重要性 Ｚ為物質的 原子序數(shù) 50 三、中子與物質的相互作用 中子本身不帶電，因此通過物質時與電子發(fā)生碰撞的幾率很小，主要與原子核相互作用，不是直接使物質電離或激發(fā)，而是通過產(chǎn)生次級電子使物質電離或激發(fā) 。 ２ .中子與原子核非彈性碰撞（能量較高 ) 中子對機體組織的危害相當大 造成造血器官衰竭，消化系統(tǒng)損傷，中樞神經(jīng)損傷。中子輻射還會產(chǎn)生遺傳效應，影響受輻射者后代發(fā)育。 。在放射醫(yī)學和人體 輻射防護 中，用來表示人體接受電離輻射的物理量。 照射量只對空氣而言，僅適用于 X或 γ射線。 吸收劑量是一個適用于任何類型電離輻射和任何類型受照物質的輻射量。 把乘上了適當?shù)男拚禂?shù)后的吸收劑量稱為當量劑量。 發(fā)生核事故或放射事故，總的防護原則是 “ 內外兼修 ” ，主要包括 體外照射防護原則 和 體內照射防護原則 兩方面。 外照射防護方法 有哪三種：一是受照射時間的控制；二是增大與輻射源間的距離；三是采用屏蔽三種方法。 內照射 進入人體內的放射性核素作為輻射源對人體的照射稱內照射。 54 放射防護的基本原則 為保護工作人員免受射線的傷害，國家制定的放射防護條例規(guī)定最大允許量為 5Rem（測量放射人員受量單位）。在不影響工作的情況下，應盡量減少操作人員的受量，使其在國家制定的允許標準之內。在保證醫(yī)療質量條件下，工作宜迅速，減少在其周圍的停留時間。可利用長柄工具或機械手遠距離操作，減少放射量，從而起到保護工作人員的作用。 此外，放射工作人員應接受劑量監(jiān)督，定期做保健檢查。人類接受的輻射有兩個途徑，稱為內照射和外照射。α粒子只有進入人體內部才會造成損傷，這就是內照射； γ射線主要從人體外對人體造成損傷，這就是外照射； β射線既造成內照射，又造成外照射。 防護 β粒子： β粒子、其穿透能力比 α射線強，比 γ射線弱，因此， β射線是比較容易阻擋的，用一般的金屬就可以阻擋。因此其防護就復雜的多。 防護 γ粒子： γ射線穿透力強，可以造成外照射，其防護的施。在人與輻射源之間加一層足夠厚的屏蔽物，可以降低外照射劑量。 56 多數(shù)探測器是根據(jù)射線使物質的原子或分子電離或激發(fā)的原理制成，把射線的能量轉換為電流或電壓等信號以供電子儀器獲取。 據(jù)射線在探測器內產(chǎn)生的效應和探測器的工作的介質， 主要可分為四種： 三、 射線 的測量原理 57 氣體電離探測器 （１）電離室 (３ ) 蓋革計數(shù)管 (２ ) 正比計數(shù)管 氣體電離探測器是通過誘導的電離電流和電荷來探測射線。 氣體電離探測器包括三個部分： 當有射線時，氣體被電離而產(chǎn)生電子和正離子，在電場的作用下，產(chǎn)生定向移動，從而形成電流或電壓。 主要特點： 分辨時間短 對 γ射線的探測效率高 通常用于測定射線的能量 單個粒子在閃爍體中產(chǎn)生的閃光極弱，必須和光電倍增管配合才能將射線的能量轉換成電子信號。 核醫(yī)學中應用最廣泛的閃爍體是 NaI晶體。但是，由于產(chǎn)生電子－空穴對的平均電離能（ 3eV)遠小于在氣體中產(chǎn)生離子對的平均電離能（ 30eV)，因此同樣能量的帶電粒子，在半導體中產(chǎn)生的電子－空穴對比在空氣中產(chǎn)生的離子對多得多。 60 熱釋光劑量計 主要特點： 而發(fā)光強度與晶體所受的劑量成正比，因此測量發(fā)光的強度就可以推算出劑量，利用該原理就可以制成熱釋光劑量計。當晶體受到射線照射時，電子獲得足夠的能量，就可能躍遷到這些亞穩(wěn)態(tài)能級上被束縛起來，有大約１％的射線能量可以存儲在晶體內部。 通常用于測量Ｘ射線、 γ射線及較高能量的 β射線的吸收劑量。 61 ? 放射治療 ? 射線分析 ? 射線成像 放射治療是治療腫瘤的一種有效方法。 60Co 利用放射性核素作為示蹤劑，從不同角度獲得數(shù)據(jù)，通過計算機建立圖像