1、2021-10-271放射防護學放射防護學2021-10-272為什么要學習放射防護學？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。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，首和其他放射學工作崗位，當病人要接受放射性診斷檢查或

2、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。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(guān)于放射在長期的核醫(yī)學和其他放射性工作實踐中，會遇到這樣那樣的關(guān)于放射性工作的管理和防護的問題，也會遇到上述各行各業(yè)的人員來咨詢有關(guān)性工作的管理

3、和防護的問題，也會遇到上述各行各業(yè)的人員來咨詢有關(guān)放射防護的問題。放射防護的問題。因此，因此，放射防護學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。程之一。2021-10-273主要學習內(nèi)容主要學習內(nèi)容 放射基礎知識放射基礎知識 輻射源和輻射劑量單位輻射源和輻射劑量單位 放射藥物放射藥物 放射性測量放射性測量 放射生物效應放射生物效應 輻射防護的原理與措施輻射防護的原理與措施 放射衛(wèi)生管理放射衛(wèi)生管理 放射線的監(jiān)測放射線的監(jiān)測 X 射線、超聲的防護射線、超聲的防護2021-10-274第一章第一章放射基礎知識放射基礎知識2021

4、-10-275原子核中子質(zhì)子電子+ +2021-10-276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)2021-10-277 元素元素( (element)具有相同質(zhì)子數(shù)的原子。化學具有相同質(zhì)子數(shù)的原子。化學性質(zhì)相同，但其中子數(shù)可以不同，因而物理性能不性質(zhì)相同，但其中子數(shù)可以不同，因而物理性能不同，如碘元素中的同，如碘元素中的131131I I和和127127I I； 核素（核素（Nuclide）質(zhì)子數(shù)相同，中子數(shù)也相同，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，如可有多種核素，如131131I

5、I、127127I I、3 3H H、99m99mTcTc、9999TcTc分別分別為為3 3種元素的種元素的5 5種核素；種核素； 同質(zhì)異能素（同質(zhì)異能素（Isomer）質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)都相同，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，但處于不同的核能狀態(tài)原子，如如99m99mTcTc、9999TcTc 。2021-10-278 同位素同位素凡同一元素的不同核素（質(zhì)子數(shù)同，中子數(shù)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不同）在周期表上處于相同位置，互稱為該元素的同位素素。 There are the same protons, but dif

6、ferent mass number (or neutrons).42021-10-279一、核力和放射性核素一、核力和放射性核素 原子核的核子之間存在著很強的短程引力稱為原子核的核子之間存在著很強的短程引力稱為核力核力，核，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)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(guān)。質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)的比例有關(guān)。 Z20

7、 N/Z1 Stability Z83 Unstability 2021-10-2710 P83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)。 2021-10-2711Proton rich nucleiNeutron rich nucleiZ=N05010015050100Proton numberNeutron numberNeutron-proton ratio with line nuclear stability2021-10-2712 原子核穩(wěn)定，不會自發(fā)衰變的核素稱為原子核穩(wěn)定，不會自發(fā)衰變的核素稱為穩(wěn)定核穩(wěn)

8、定核素素(stable nuclide);(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)定的核素稱為級調(diào)整才能趨于穩(wěn)定的核素稱為放射性核素放射性核素(radionuclide);(radionuclide); 放射性核素的原子由于核內(nèi)結(jié)構(gòu)或能級調(diào)整，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種原子的過程稱為放射性衰變放射性衰變( (radioactive decay) )。 2021-10-2713+從母核中

9、射出的4He原子核238U4He + 234Th放射性母核! 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2021-10-27142021-10-2715Characteristic of alpha particle 粒子實質(zhì)上是粒子實質(zhì)上是HeHe原子核，原子核， 衰變發(fā)生在原子序數(shù)大于衰變發(fā)生在原子序數(shù)大于8282的重元素核素。的重元素核素。 粒子的速度約為光速的粒子的速度約為光速的1/101/10，即萬，即萬km/skm/s，2s2s繞繞地球周。地球周。 在空氣中的射程約為在空氣中的射程約為3-8cm3-8cm，在水中或機體內(nèi)為，在水中或機體

10、內(nèi)為0.060.060.16mm0.16mm。 因其射程短，一張紙即可阻擋因其射程短，一張紙即可阻擋 但但粒子的電離能力很強。粒子的電離能力很強。2021-10-2716- 衰變衰變 3215P 3216S + - + Ue + 1.71MeV+ 衰變衰變 137N 136C + + + + 1.190MeVelectron capture）發(fā)生原因發(fā)生原因母核中子或質(zhì)子過多母核中子或質(zhì)子過多射線本質(zhì)：高速運射線本質(zhì)：高速運動的電子流動的電子流2021-10-27172021-10-27182021-10-27192021-10-2720質(zhì)子變成中子質(zhì)子變成中子X射線electron capt

11、ure）核外軌道電子核外軌道電子2021-10-27212021-10-2722+中微子 光子 衰變衰變往往是繼發(fā)于往往是繼發(fā)于衰變或衰變或衰變后發(fā)生，衰變后發(fā)生，這些衰變后，原子核還處于較高能量狀態(tài)，原這些衰變后，原子核還處于較高能量狀態(tài)，原子核以放出子核以放出-ray -ray 釋放出過剩能量釋放出過剩能量99Mo 99mTc + - - 99Tc + (T T1/21/2: : 66.02d; 66.02d; 6.02h)6.02h)131I 131Xe + - - + + (T(T1/21/2:8.04d):8.04d)2021-10-2723 137 137 Cs Cs 137 13

12、7 BaBa* * （激發(fā)態(tài)）（激發(fā)態(tài)）母核母核 - -衰變衰變 衰變衰變 137 137 Ba + Ba + 射線（射線（661.7 keV661.7 keV） 子核（基態(tài)）子核（基態(tài)） （0.00.0）光子是什麼？（舉例說明光子的來源和分類）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射線就是高能量的光子 ：幾百：幾百keV-MeV keV-MeV 量級量級 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)射這個過程中發(fā)射 射線，原子核能態(tài)降低。射線，原子核能態(tài)降低。 射線是高能量的電磁輻射射線是高能量的

13、電磁輻射 光子光子2021-10-2724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4、可以通過測量光子能量來區(qū)分母體的核素類別2021-10-27252021-10-2726Comparison of three decayyesyesyesEnergy changednoyesyesProton changednonoyesMass changedgamma decaybeta decayalpha decay2021-10-2727各種放射線的性質(zhì)比較各種放射線的性質(zhì)比較最強，穿幾最強，穿幾cm鉛版鉛版最弱最弱100光子光子射線射

14、線較強，穿幾較強，穿幾mm鋁板鋁板較強較強0.99-11/1840電子電子射線射線最弱，紙能擋住最弱，紙能擋住最強最強0.1+24氦核氦核射線射線貫穿性貫穿性電離性電離性速度速度（c）電荷電荷（e）質(zhì)量質(zhì)量（u）本本 質(zhì)質(zhì)種種 類類2021-10-2728 三種射線在勻強磁場、勻強電場、正交電場和磁場中的偏轉(zhuǎn)三種射線在勻強磁場、勻強電場、正交電場和磁場中的偏轉(zhuǎn)情況比較：情況比較： 如上圖、所示，在勻強磁場和勻強電場中都是如上圖、所示，在勻強磁場和勻強電場中都是比比的偏的偏轉(zhuǎn)大，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。

15、中偏轉(zhuǎn)軌跡是拋物線。2021-10-2729 衰變衰變- - 衰變衰變+ + 衰變衰變 衰變衰變2021-10-2730 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)對于某一種原子核的群體而言，它的衰變是有規(guī)律的，即律的，即原子核數(shù)目隨時間增長按指數(shù)規(guī)律減少。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)律三、放射性衰變基本規(guī)律2021

16、-10-2731 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，某一時刻僅變，但不是所有原子在同一時刻都發(fā)生衰變，某一時刻僅有極少數(shù)原子發(fā)生衰變。放射性核素衰變是隨機的、自發(fā)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：達式為： N=N0e-t ：衰變常數(shù)：衰變常數(shù)(decay constan

17、t) t： decay time e： base of natural logarithm2021-10-2732指數(shù)衰減規(guī)律指數(shù)衰減規(guī)律 N = N0e- t N0: （t = 0）時放射性原子核）時放射性原子核的數(shù)目的數(shù)目N: 經(jīng)過經(jīng)過t時間后未發(fā)生衰變的時間后未發(fā)生衰變的放射性原子核數(shù)目放射性原子核數(shù)目 : 放射性原子核衰變常數(shù)大放射性原子核衰變常數(shù)大小只與原子核本身性質(zhì)有小只與原子核本身性質(zhì)有關(guān)，與外界條件無關(guān)關(guān)，與外界條件無關(guān); 數(shù)值數(shù)值越大衰變越快越大衰變越快N = NN = N0 0e e- - t t衰變規(guī)律衰變規(guī)律2021-10-2733Decay constant()Dec

18、ay constant() 衰變常數(shù)：某種放射性核素的核在單位時間內(nèi)自衰變常數(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；發(fā)衰變的幾率； 它反映該核素衰變的速度和特性；它反映該核素衰變的速度和特性；值大衰變快，值大衰變快，小則衰變慢，不受任何影響。小則衰變慢，不受任何影響。 不同的放射性核素有不同的不同的放射性核素有不同的。2021-10-2734（radioactivity, A) 定義：單位時間內(nèi)發(fā)生衰變的原子核數(shù)1 1Bq=1SBq=1S-1-11Ci=3.71Ci=3.7101010 10 BqBq1Ci=1000mCi1Ci=1000mCiA=dN/dt2021-10-2735R

19、adioactivity 放射性活度放射性活度 一定量的放射性核素在一很短的時間間隔內(nèi)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。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；即單位時間的核衰變數(shù)目； A=dN/dt 單位：單位：s-1，專用名：貝可（，專用名：貝可（Becquerel，Bq）,1Bq=1S-1,舊單位為舊單位為Ci, 1Ci=3.7X1010Bq 衍生單位：衍生單位：KBq、MBq、GBq(10億億)、TBq，Ci、mCi、 Ci。2021-10-2736比放射性活度：比放射性活度：- 定義：定義：單位質(zhì)量或體積中放射性核素的放射性活度。- 單位

20、：單位： Bq/kg; Bq/m3; Bq/l2021-10-2737Specific 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；2021-10-2738儀器常用單位：儀器常用單位： dps: disintegration per second cps: counts per second2021-10-2739 放

21、射性原子核數(shù)衰變一半所需的時間2021-10-2740物理半衰期物理半衰期 ( 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；性活度降至原來一半所需的時間； 長者可達長者可達1010a，短者僅有，短者僅有10-10s。 半衰期半衰期1.022 MeVNuclear fieldPair productionCompton electron, scattered photonSeveral keV to several MeVOuter electron shellsComptonPhotoelectrons,characteristic x raySeveral k