放射基本知識放射防護學課件

1、放射防護學2022/7/261為什么要學習放射防護學？放射性來源于天然的放射性和人工放射性。天然放射性即本底照射是不可避免的，而放射線廣泛應用于各行各業(yè)，因而引起放射性防護問題。當學生要學習影像學和其他放射學課程，當我們跨出校門，走上核醫(yī)學和其他放射學工作崗位，當病人要接受放射性診斷檢查或放射治療，首先會想到放射線究竟對人有多大害處，人會受到哪些射線照射，放射線怎樣作用于人體組織，核醫(yī)學診斷、治療有什么特點、優(yōu)勢，怎樣才能認識放射線，怎樣防護放射線，怎樣才能趨利避害，讓射線更好地為人類服務。在長期的核醫(yī)學和其他放射性工作實踐中，會遇到這樣那樣的關于放射性工作的管理和防護的問題，也會遇到上述各行

2、各業(yè)的人員來咨詢有關放射防護的問題。因此，放射防護學是預防醫(yī)學系、影像系及放射醫(yī)學系等的主要專業(yè)課程之一。2022/7/262主要學習內(nèi)容放射基礎知識輻射源和輻射劑量單位放射藥物放射性測量放射生物效應輻射防護的原理與措施放射衛(wèi)生管理放射線的監(jiān)測X 射線、超聲的防護2022/7/263第一章放射基礎知識2022/7/264原子結(jié)構(gòu)原子核中子質(zhì)子電子+第一節(jié) 原子核結(jié)構(gòu)2022/7/265原子核結(jié)構(gòu):X為元素符號Z為質(zhì)子數(shù)N為中子數(shù)A為質(zhì)量數(shù)原子核結(jié)構(gòu)2022/7/266幾個概念元素(element)具有相同質(zhì)子數(shù)的原子?；瘜W性質(zhì)相同，但其中子數(shù)可以不同，因而物理性能不同，如碘元素中的131I和1

3、27I；核素（Nuclide）質(zhì)子數(shù)相同，中子數(shù)也相同，且具有相同能態(tài)的原子，稱為一種核素。同一元素可有多種核素，如131I、127I、3H、99mTc、99Tc分別為3種元素的5種核素；同質(zhì)異能素（Isomer）質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)都相同，但處于不同的核能狀態(tài)原子，如99mTc、99Tc 。2022/7/267同位素凡同一元素的不同核素（質(zhì)子數(shù)同，中子數(shù)不同）在周期表上處于相同位置，互稱為該元素的同位素。 There are the same protons, but different mass number (or neutrons).42022/7/268一、核力和放射性核素 原子核的核子之

4、間存在著很強的短程引力稱為核力，核力使原子核中的核子結(jié)合在一起，同時，原子核中又存在帶正電荷的質(zhì)子之間的靜電排斥力，原子核的穩(wěn)定性由核子之間的核力和質(zhì)子之間的靜電排斥力的相對大小決定，與核內(nèi)質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)的比例有關。 Z20 N/Z1 Stability Z83 Unstability 第二節(jié) 放射性衰變2022/7/269P83的核素，核力不能與質(zhì)子間的斥力保持平衡，故全是不穩(wěn)定的放射性核素。 P82的核素，天然的放射性核素很少，多由人工生產(chǎn)。 2022/7/2610Proton rich nucleiNeutron rich nucleiZ=N05010015050100Proton nu

5、mberNeutron numberNeutron-proton ratio with line nuclear stability2022/7/2611 原子核穩(wěn)定，不會自發(fā)衰變的核素稱為穩(wěn)定核素(stable nuclide); 原子核處于不穩(wěn)定狀態(tài)，需通過核內(nèi)結(jié)構(gòu)或能級調(diào)整才能趨于穩(wěn)定的核素稱為放射性核素(radionuclide); 放射性核素的原子由于核內(nèi)結(jié)構(gòu)或能級調(diào)整，自發(fā)地釋放出一種或一種以上的射線并轉(zhuǎn)化為另一種原子的過程稱為放射性衰變(radioactive decay)。 2022/7/2612+從母核中射出的4He原子核238U4He + 234Th放射性母核!二、基本衰變

6、類型1. 衰變 238U 234Th + 4He + Q粒子得到大部分衰變能， 粒子含2個質(zhì)子，2個中子2022/7/2613衰變：241Am 237Np+4He2022/7/2614Characteristic of alpha particle粒子實質(zhì)上是He原子核，衰變發(fā)生在原子序數(shù)大于82的重元素核素。粒子的速度約為光速的1/10，即萬km/s，2s繞地球周。在空氣中的射程約為3-8cm，在水中或機體內(nèi)為0.060.16mm。因其射程短，一張紙即可阻擋但粒子的電離能力很強。2022/7/2615- 衰變 3215P 3216S + - + Ue + 1.71MeV+ 衰變 137N 1

7、36C + + + + 1.190MeV電子俘獲（electron capture）發(fā)生原因母核中子或質(zhì)子過多2. 衰變射線本質(zhì)：高速運動的電子流2022/7/2616-衰變：3H 3He+ -2022/7/2617-衰變2022/7/2618正電子衰變：11C 11B+ +2022/7/2619質(zhì)子變成中子X射線電子俘獲（electron capture）核外軌道電子2022/7/2620電子俘獲：7Be 7Li2022/7/2621+中微子光子4. 衰變衰變往往是繼發(fā)于衰變或衰變后發(fā)生，這些衰變后，原子核還處于較高能量狀態(tài)，原子核以放出-ray 釋放出過剩能量99Mo 99mTc + -

8、99Tc + (T1/2: 66.02d; 6.02h)131I 131Xe + - + (T1/2:8.04d)2022/7/2622 137 Cs 137 Ba* （激發(fā)態(tài)）母核 -衰變 衰變 137 Ba + 射線（661.7 keV） 子核（基態(tài)） （0.0）光子是什麼？（舉例說明光子的來源和分類） 射線就是高能量的光子 ：幾百keV-MeV 量級 衰變發(fā)生由于原子核能量態(tài)高，從高能態(tài)向低能態(tài)躍遷，在這個過程中發(fā)射 射線，原子核能態(tài)降低。 射線是高能量的電磁輻射光子2022/7/2623衰變特點：1、從原子核中發(fā)射出光子2、常常在 或 衰變后核子從激發(fā)態(tài)退激時發(fā)生3、產(chǎn)生的射線能量離散

9、4、可以通過測量光子能量來區(qū)分母體的核素類別2022/7/2624衰變3He 3He2022/7/2625Comparison of three decayyesyesyesEnergy changednoyesyesProton changednonoyesMass changedgamma decaybeta decayalpha decay2022/7/2626各種放射線的性質(zhì)比較最強，穿幾cm鉛版最弱100光子射線較強，穿幾mm鋁板較強0.99-11/1840電子射線最弱，紙能擋住最強0.1+24氦核射線貫穿性電離性速度（c）電荷（e）質(zhì)量（u）本 質(zhì)種 類2022/7/2627 三種

10、射線在勻強磁場、勻強電場、正交電場和磁場中的偏轉(zhuǎn)情況比較： 如上圖、所示，在勻強磁場和勻強電場中都是比的偏轉(zhuǎn)大，不偏轉(zhuǎn)；區(qū)別是：在磁場中偏轉(zhuǎn)軌跡是圓弧，在電場中偏轉(zhuǎn)軌跡是拋物線。2022/7/2628 衰變- 衰變+ 衰變 衰變2022/7/2629放射性核素是不穩(wěn)定的，它要自發(fā)地發(fā)生衰變。放射性原子核并不是同時衰變的，對于某一個原子核而言，何時衰變是各自獨立沒有規(guī)律的，但對于某一種原子核的群體而言，它的衰變是有規(guī)律的，即原子核數(shù)目隨時間增長按指數(shù)規(guī)律減少。三、放射性衰變基本規(guī)律2022/7/2630對于由大量原子組成的放射源，每個原子核都可能發(fā)生衰變，但不是所有原子在同一時刻都發(fā)生衰變，某一

11、時刻僅有極少數(shù)原子發(fā)生衰變。放射性核素衰變是隨機的、自發(fā)的按一定的速率進行，各種放射性核素都有自己特有的衰變速度。放射性核素原子隨時間而呈指數(shù)規(guī)律減少，其表達式為： N=N0e-t ：衰變常數(shù)(decay constant) t： decay time e： base of natural logarithm2022/7/2631指數(shù)衰減規(guī)律 N = N0e-t N0: （t = 0）時放射性原子核的數(shù)目N: 經(jīng)過t時間后未發(fā)生衰變的放射性原子核數(shù)目: 放射性原子核衰變常數(shù)大小只與原子核本身性質(zhì)有關，與外界條件無關; 數(shù)值越大衰變越快N = N0e-t衰變規(guī)律2022/7/2632Decay

12、constant()衰變常數(shù)：某種放射性核素的核在單位時間內(nèi)自發(fā)衰變的幾率；它反映該核素衰變的速度和特性；值大衰變快，小則衰變慢，不受任何影響。不同的放射性核素有不同的。2022/7/2633放射性活度（radioactivity, A)定義：單位時間內(nèi)發(fā)生衰變的原子核數(shù)1Bq=1S-11Ci=3.71010 Bq1Ci=1000mCiA=dN/dt2022/7/2634Radioactivity 放射性活度一定量的放射性核素在一很短的時間間隔內(nèi)發(fā)生核衰變數(shù)除以該時間間隔。即單位時間的核衰變數(shù)目； A=dN/dt單位：s-1，專用名：貝可（Becquerel，Bq）,1Bq=1S-1,舊單位為

13、Ci, 1Ci=3.7X1010Bq衍生單位：KBq、MBq、GBq(10億)、TBq，Ci、mCi、Ci。2022/7/2635比放射性活度：定義：單位質(zhì)量或體積中放射性核素的放射性活度。單位： Bq/kg; Bq/m3; Bq/l2022/7/2636Specific activity and radioactivity concentration比放射性活度 (Specific activity)：指單位質(zhì)量的放射性制劑中的放射性活度，Bq/mol, Bq/g；比放射性濃度(Radioactivity concentration ) ：單位容積的放射性制劑中的放射性活度，Bq/L；202

14、2/7/2637儀器常用單位： dps: disintegration per second cps: counts per second2022/7/2638半衰期(half life) 放射性原子核數(shù)衰變一半所需的時間2022/7/2639物理半衰期 ( Physical half life，T1/2) 在單一的放射性核素衰變過程中，放射性活度降至原來一半所需的時間；長者可達1010a，短者僅有10-10s。半衰期1.022 MeVNuclear fieldPair productionCompton electron, scattered photonSeveral keV to sev

15、eral MeVOuter electron shellsComptonPhotoelectrons,characteristic x raySeveral keV to 0.5 MeVInner electron shellsPhotoelectricSecondary effectsEnergy rangeInteraction siteInteraction2022/7/2665中子不帶電不能直接使原子電離 但中子容易進入原子核內(nèi)同原子核發(fā)生作用引起核反應1）與 H 原子核的彈性碰撞 傳遞能量 質(zhì)子跑出來 中子被慢化 n + H n + p 第一步 打出質(zhì)子（載能） 第二步 質(zhì)子引起物質(zhì)電離 慢化劑:輕水(1