RadiologicalHealth（Radioprotection）

放射衛生學（輻射防護）TheSchoolofPublicHealth,SoutheastUniversityTang,Meng東南大學公共衛生學院唐mob.o)RadiologicalHealth（RadioproteInternationalConferenceonthePROTECTIONOFTHEENVIRONMENTFROMTHEEFFECTSOFIONIZINGRADIATIONStockholm,Sweden6-10October2003OrganizedbytheIAEAInco-operationwithUNSCEAR,theECandtheIURHostedbytheGovernmentofSwedenthroughtheSwedishRadiationProtectionAuthorityMailingaddress&informationunder:/worldatom/Meetings/2003InternationalConferenceonthInternationalConferenceontheInternationalAtomicEnergyAgencyOrganizedbytheIAEAInco-operationwithUNSCEAR,theECandtheIURHostedbytheGovernmentofAustriathroughtheAustrianRadiationProtectionAuthorityVienna,Austria6-7May2004Mailingaddress&informationunder:/worldatom/Meetings/2004InternationalConferenceonthGOOD放射衛生學重點緒論核醫學與放射防護的基礎知識課件緒論核醫學與放射防護的基礎知識緒論核醫學與放射防護的基礎知識核醫學的發展史（1）1934年EnricoFermi發明核反應堆，生產第一個碘的放射性同位素。1936年JohnLawrence首先用32P治療白血病，這是人工放射性同位素治療疾病的開始。1937年Herz首先在兔進行碘[128I]半衰期（半衰期T1/225分）的甲狀腺試驗，以后被131I（8.4天）替代。1942年JosephHamilton首先應用131I測定甲狀腺功能和治療甲狀腺功能亢進癥

1943年至1946年用131I治療甲狀腺癌轉移核醫學的發展史（1）1934年EnricoFermi發明核醫學發展史（2）1946年7月14日，美國宣布放射性同位素可以進行臨床應用，開創了核醫學的新紀元1951年BenedictCassen發明線性掃描機1958年HalO.Anger發明Anger照相機1959年SolomonA.Berson和RosalynS.Yalow發明放射免疫分析等對影像核醫學和體外測定的發展都起到了很大的推動作用50年代，鉬[99Mo]-锝[99mTc](99Mo-99mTc)發生器的出現70年代單光子斷層儀的應用和80年代后期正電子斷層儀進入臨床應用，使影像核醫學在臨床醫學中的地位有了顯著提高

核醫學發展史（2）1946年7月14日，美國宣布放射性同位素原子核一、核的組成二、原子核的能級原子核一、核的組成分子和原子的概念分子：分子是保持物質化學性質的最小粒子。原子：原子是化學變化中的最小粒子。原子與分子的主要區別在于分子在化學反應里可“分”，原子在化學反應里不可“分”。分子和原子的概念分子：分子是保持物質化學性質的最小粒子。原子的內部結構原子的內部結構

原子核（質子+中子）原子（帶正電）（不帶電）核外電子（帶負電）原子的內部結構原子的內部結構關于原子要注意的幾個問題（1）原子核所帶電量和核外電子的電量相等，但電性相反，因此整個原子不顯電性。故核電荷數＝質子數＝核外電子數。（2）電子的質量很小，只相當于質子或中子質量的1/1836，所以原子的質量主要集中在原子核上，故相對原子質量≈質子數＋中子數。關于原子要注意的幾個問題一、核的組成

原子核(atomicnucleus)：由兩種質量幾乎相等的基本粒子－質子(Ｐ)和中子(Ｎ)組成,質子和中子統稱為核子。一、核的組成原子核(atomicnucleus)：由兩種原子核的結構及相互關系

原子核的結構及相互關系二、原子核的能級

一般情況下 最低能量狀態（穩態）放射性核素衰變高能量狀態（激發態）或高能粒子轟擊 二、原子核的能級

一般情況下 最低能量狀態第一節核物理基本知識

一、元素、核素、同位素和同質異能素二、放射性核素與核衰變三、放射性衰變規律四、電離輻射與物質的相互作用第一節核物理基本知識

一、元素、核素、同位素和同質異能素（一）元素(Element)

元素：凡質子數相同的原子稱為一種元素，它們的原子序數相同，因此具有相同的化學特性，是組成不同物質的基本單位。但其原子核中的中子數可以不同，因而物理特性可有某些差異。目前，人們已發現的元素有109種，其中原子序數為61，95~109為人造元素。（一）元素(Element)

元素：凡質子數相同的原子稱為一（二）核素(Nuclide)核素：不僅質子數相同，而且中子數也相同，因而質量數相同，并處于同一能量狀態的原子，稱為一種核素。每種元素可以包括若干種核素，目前已知的核素有2300多種,分別屬于100多種元素。（二）核素(Nuclide)核素：不僅質子數相同，而且中子核數的表示方法如下：

X是元素符號,Z表示質子數目（即原子序數）,A表示核子數。 上右圖某些核素左上角質量數之后加m，表示該核素處于激發態，如99mTc核數的表示方法如下：

（三）同位素(Isotope)

同位素：凡屬于同一種元素的不同核素，它們在元素周期表中處于相同的位置，質子數相同而中子數不同，稱為元素的同位素。（三）同位素(Isotope)

同位素：凡屬于同一種元素的不（四）同質異能素(Isomer)

同質異能素：核內中子數和質子數都相同但核所處能態不同的核素互為同質異能素。（四）同質異能素(Isomer)

同質異能素：核內中子數和

同質異能武器----第三代、第四代武器----“伽瑪彈”

同質異能武器----第三代、元素、核素、同位素和同質異能素的異同點

元素、核素、同位素和同質異能素的異同點二、放射性核素與核衰變

（一）穩定性核素和放射性核素

（二）核衰變公式和衰變圖二、放射性核素與核衰變

（一）穩定性核素和放射性核素三、放射性衰變規律

（一）幾個概念（二）放射性活度單位和與質量的關系

三、放射性衰變規律

（一）幾個概念衰變常數(λ)

放射性核素在單位時間內衰變的原子核數與當時存有的原子核總數成正比,每一種放射核素都有自己固定的單位時間內衰變百分數,這個百分數叫做衰變常數(λ),是放射性核素的重要物理特征參數。

衰變常數(λ) 放射性核素在單位時間內衰變的原子核數放射性活度（I）

單位時間內原子核衰變的數量。放射性活度（I） 單位時間內原子核衰變的數量。物理半衰期（T1/2）

放射性活度隨時間按指數規律減少，其減少至一半所需要的時間稱作物理半衰期。物理半衰期（T1/2） 放射性活度隨時間按指數規生物半排期（Tb）

指生物體內的放射性核素經由各種途徑（生物代謝）從體內排出一半所需要的時間。生物半排期（Tb） 指生物體內的放射性核素經由各種途有效半減期（Te）：

指生物體內的放射性核素由于從體內排出（生物代謝）和物理衰變（放射性衰變）兩個因素作用,減少至原有放射性活度的一半所需要的時間。有效半減期（Te）： 指生物體內的放射性核素由于從體放射性活度放射性活度(簡稱活度)過去慣稱放射性強度。現用國際制單位的專門名稱是貝可（Bq），定義為每秒一次衰變。 為了更好地表示各種物質中的放射性核素含量,通常還采用比活性及放射性濃度這二個參數。比活性：指單位質量物質的放射性活度,單位是Ｂq/g。放射性濃度：為單位體積溶液內所含的放射性活度,單位是Ｂｑ/ｍl，亦有用單位摩爾物質的放射性活度來描述比活性的,單位是Ｂｑ/mol。放射性活度放射性活度(簡稱活度)過去慣稱放射性強度。現用國貝可與居里之間的關系

貝可與居里之間的關系四、電離輻射與物質的相互作用

（一）帶電粒子與物質的相互作用（二）X、γ光子與物質的相互作用（三）中子與物質的相互作用四、電離輻射與物質的相互作用

（一）帶電粒子與物質的相互作用（一）帶電粒子與物質的相互作用

1．電離作用

2．激發作用3．散射作用4．韌致輻射5．湮沒輻射6．吸收作用

7、帶電粒子的射程（一）帶電粒子與物質的相互作用

1．電離作用電離作用

是指射線使物質中的原子失去軌道電子而形成正負離子對,它是某些放射性探測器測量射線的物理基礎,又是射線引起物理、化學變化及生物學效應的主要機制。電離作用 是指射線使物質中的原子失去軌道電子而形成正負激發作用

指射線使某些原子的軌道電子從低能級躍遷至高能級。當該電子退激時,能量以光子或熱能形式釋出。 激發作用也是一些放射性探測器工作的物理基礎,是射線引起物理、化學變化和生物學效應的機制之一。激發作用 指射線使某些原子的軌道電子從低能級躍遷至高能散射作用

指帶電粒子受到物質原子核庫侖電場作用而發生方向偏折。散射作用對測量及防護都有一定影響。

?-

粒子的質量遠小于粒子，它引起物質電離和激發的同時，本身有明顯的散射。散射作用 指帶電粒子受到物質原子核庫侖電場作用而發生方韌致輻射

?-粒子在介質中受到阻滯而急劇減速時能將部分能量轉化為電磁輻射,即ｘ射線。 在防護上值得注意,即?-粒子的吸收體和屏蔽物應采用低密度材料,如有機玻璃、鋁等。韌致輻射 ?-粒子在介質中受到阻滯而急劇減速時能將部湮沒輻射

當β+粒子與物質作用,能量耗盡時和物質中的自由電子(e-)結合,正負電荷抵消,兩個電子的靜止質量轉化為兩個方閩相反、能量各為0.511ＭeV的γ光子而自身消失,這叫做湮沒輻射或光化輻射。湮沒輻射 當β+粒子與物質作用,能量耗盡時和物質中的吸收作用

射線使物質的原子發生電離和激發的過程使射線的能量逐漸消耗,當能量全部耗盡,該射線則不再存在,稱作被吸收。吸收作用 射線使物質的原子發生電離和激發的過程使射線的帶電粒子的射程

帶電粒子在物質中沿著最初入射方向所能穿行的最大直線距離稱為帶電粒子的射程。帶電粒子的射程 帶電粒子在物質中沿著最初入射方向所能穿（二）X、γ光子與物質的相互作用

γ光子引起初級電離的機制主要有以下三種：1．光電效應

2．康普頓效應

3．電子對生成效應

（二）X、γ光子與物質的相互作用

γ光子引起初級電離的機制主光電效應

γ光子與物質原子相撞時,其能量全部交給原子的一個軌道電子(主要是內層)使之脫離原子而釋放出來,此電子稱作光電子,這種現象稱作光電效應,γ光子在此過程中消失。光電效應 γ光子與物質原子相撞時,其能量全部交給原子的一個康普頓效應

入射γ光子僅將一部分能量傳遞給核外電子使之釋出而本身則發生散射,這種現象稱作康普頓效應,釋放出的電子稱作康普頓電子,入射γ光子經散射后稱為康普頓散射光子。康普頓效應 入射γ光子僅將一部分能量傳遞給核外電子使電子對生成效應

當γ光子能量>1.02Ｍｅｖ時,其中1.02ＭｅＶ的能量在物質原子核電場作用下轉化為一對正負電子,是為電子對生成。余下的能量變成電子對的動能。電子對生成效應 當γ光子能量>1.02Ｍｅｖ時,其中1（三）中子與物質的相互作用

中子不帶電荷,不能直接引起電離,但中子可以與物質原子核碰撞,使原子核受到反沖而運動,這種反沖核可引起物質的電離作用（彈性散射）。中子也可能直接進入物質原子核而使之發生反應（核反應）。（三）中子與物質的相互作用

中子不帶電荷,不能直接第二節電離輻射量與單位一、照射量和照射量率二、吸收劑量及吸收劑量率三、劑量當量和劑量當量率四、照射量與吸收劑量的關系（了解）五、有效劑量當量和集體劑量當量第二節電離輻射量與單位一、照射量和照射量率照射量（X）1．照射量（X）是表示中等能量的γ光子或ｘ射線在空氣中致電離能力的物理量。2．照射量率()單位時間內的照射量稱照射量率。照射量（X）1．照射量（X）是表示中等能量的γ光子或ｘ射線照射量和照射量率

照射量和照射量率二、吸收劑量及吸收劑量率1．吸收劑量（

D）適用于各種類型的電離輻射,它表示物質吸收射線能量的電離輻射量。2．吸收劑量率(

)單位時間內的吸收劑量稱吸收劑量率。二、吸收劑量及吸收劑量率1．吸收劑量（

D）適用于各種類型吸收劑量及吸收劑量率

吸收劑量及吸收劑量率三、劑量當量和劑量當量率劑量當量（H）是在吸收劑量的基礎上考慮剄生物學效應的不同而設置的一種電離輻射量,它是直接反映各種射線被吸收后引起的生物學效應強弱的電離輻射量。劑量當量實為經過適當修正后的吸收劑量。劑量當量率(

)指單位時間內的劑量當量

劑量當量單位國際制單位是希沃特(Ｓｖ),舊的專用單位為雷姆(ｒｅｍ)1Sｖ=ｌＪ·ｋｇ-ｌ=100rem劑量當量率單位為Ｓｖ·ｓ-ｌ或ｒｅｍ·ｓ-ｌ。三、劑量當量和劑量當量率劑量當量（H）是在吸收劑量的基礎上五、有效劑量當量有效劑量當量（HE）當所考慮的效應是隨機效應時,在全身受到非均勻照射的情況下,受到危險的各組織或器官的劑量當量與相應的權重因子乘積的總和為有效劑量當量。ＩＣＲＰ建議,HE全限為50ｍSv·ｙ-ｌ(即5ｒｅｍ·ｙ-ｌ).五、有效劑量當量有效劑量當量（HE）當所考慮的效應是隨機效五、集體劑量當量集體劑量當量（S）由于輻射的隨機性效應,僅以一定的幾率發生在某些個體身上,并非受到照射的每個人都會發生,因此要評價群體所受到的輻射危害以采用集體劑量當量(S)更有實際意義。集體劑量當量的單位是“men·Sv”或“men·rem”集體劑量當量是一個廣義量,可用于全世界居民,或一個群體乃至一個個人。五、集體劑量當量集體劑量當量（S）由于輻射的隨機性效應,僅以第三節輻射測量儀器基本原理： 將輻射與物質的相互作用的各種效應（輻射量）轉化為其它可以觀測的物理量。

①輻射探測器，

1、從構成分：②核電子儀器分類①放射性測量儀：鑒別輻射粒子的種類（α、β、γ），

2、按測量目的分測量輻射粒子的數目或數率，測量輻射粒子能量或能譜②劑量測量儀：測量照射量或照射量率，測量吸收量或吸收量率第三節輻射測量儀器基本原理：一、輻射探測器（探頭）（一）蓋革—彌勒（GM）計數管和正比計數管

G-M計數管與正比計數管的區別：

G-M計數管不能區別粒子能量區別 正比計數管產生的電脈沖的幅度與入射粒子能量成正比（二）閃爍計數器（閃爍探頭）

組成：閃爍體+光電倍增管 功能：①計數粒子數目，②依脈沖幅度區別粒子能量（三）半導體探測器

P—N結合型半導體探測器

P(positivepole)N(nagitivepole)一、輻射探測器（探頭）（一）蓋革—彌勒（GM）計數管和正比計二、通用核電子儀器常用的三種核電子儀器： 自動定標器； 計數率儀； 脈沖高度分析器；二、通用核電子儀器常用的三種核電子儀器：通用核電子儀器

（一）定標器

是一種主要用于記錄電脈沖數目的核電子儀器 組成：高壓穩壓電源、脈沖放大器、脈沖甄別器、計數器、定時器（二）計數率儀

是一種直接指示單位時間內的平均脈沖數的儀器（三）脈沖幅度分析器

是一種把不同幅度的輸入電壓脈沖加以甄別分組，并按不同高度范圍，分組加以記錄的儀器。通用核電子儀器（一）定標器

γ閃爍計數器（γscintillationcounter）液體閃爍計數器（liquidscintillationcountetr）放射性活度計臟器功能測定儀臟器顯像儀器其它三、核醫學專用輻射儀器γ閃爍計數器（γscintillationcounter四、防護監測儀器（一）場所劑量監測儀

(二)個人劑量監測儀（三）表面污染監測儀四、防護監測儀器（一）場所劑量監測儀（一）場所劑量監測儀

固定 按形式分 電離室型巡測儀 便攜 1、類型 閃爍體型巡測儀 電離室型較準 按探頭分 計數管型輕便、經濟閃爍體型靈敏2、功能：測工作場所X、γ射線

3、讀數表示法：mR/h、mrad/h（一）場所劑量監測儀 固定 (二)個人劑量監測儀1、

電離室型個人劑量監測儀（個人劑量筆） 直讀 可目測讀數 類型 非直讀須專門儀器測筆上的殘留電荷2、膠片劑量儀（黑度計） 特點：體小、結實、價廉、記錄可永久保存

3、熱釋光劑量儀 特點：靈敏度高、量程范圍寬、可重復使用、可以多種形式在多種條件使用 適用：個人、工作場所、環境

4、玻璃劑量儀 優點：量程寬、性能穩、重復性好、可重復使用缺點：對清潔度要求高、對環境濕度要求高

5、幾種個人劑量儀性能比較（表1-5）(二)個人劑量監測儀（三）表面污染監測儀1、功能：測工作場所的工作面、衣服、手腳等表面污染水平

2、類型：便攜式、固定式

3、讀數：粒子數/分（cpm）

4、特點：帶有超限值報警信號。（三）表面污染監測儀1、功能：測工作場所的工作面、衣服、*63ThankYou!*63ThankYou!反應堆反應堆最早的掃描機最早的掃描機最早的伽瑪相機最早的伽瑪相機最早的攝碘試驗最早的攝碘試驗鉬[99Mo]-锝[99mTc](99Mo-99mTc)發生器鉬[99Mo]-锝[99mTc](99Mo-99mTc)發穩定性核素

穩定性核素：當核內中子和質子數保持一定比例時,兩種力量平衡,若沒有外來因素(如高能粒子的轟擊)，不會發生核內成分或能級的變化,這種核素稱為穩定性核素。目前已發現的2000多種核數中，只有274種是穩定性核素，屬于81種元素，1700多種屬于不穩定性核素。原子核內核子之間存在一種強大的引力,稱為核力(nuclearforce)。引力 短程力斥力 長程力原子核能否穩定，取決于以上兩種內在力量是否平衡。穩定性核素

穩定性核素：當核內中子和質子數保持一定比例時,兩不穩定性核素(放射性核素)

核內質子數不變，中子數增加或減少都會使斥力大于引力，此時原子核乃處于不穩定狀態，需通過核內結構或能級調整才能趨于穩定，這種核素稱作不穩定性核素。這種核內結構或能級的調整稱為核衰變。核衰變的同時,將釋放出一種或一種以上的射線，這種性質叫做放射性。因此，不穩定核素又稱作放射性核素。不穩定性核素(放射性核素)核內質子數不變，中核衰變公式和衰變圖

1．α衰變2．β-衰變

3．β+衰變

4．電子俘獲（EC）

5．γ躍遷與同質異能躍遷

6．自裂變核衰變公式和衰變圖

1．α衰變三種射線的比較

αβγ帶電電子流電子流γ光流能譜單能連續能譜單能射程（空氣）3~4cm10~20cm無限大電離能力（空氣）1萬~7萬對/cm60~7千對/cm很小穿透力弱中大內照射危害大中小外照射危害無中大三種射線的比較α衰變

每次衰變釋放出一個α粒子(He)，母核失去二個質子和二個中子，子核原子序數減少2，質量數減少4。這一過程也釋放出衰變能(Q)。α衰變 每次衰變釋放出一個α粒子(He)，母核失去二β-衰變

主要發生于富中子核素。核中一個中子轉化為質子，同時放出一個負電子(ｅ-；來自核的負電子稱β粒子)和一個反中微子（V）。故子核原子序數增加1，質量數未變。β-衰變 主要發生于富中子核素。核中一個中子轉β+衰變

主要發生于貧中子核素。核中一個質子轉化為中子，同時釋放出一個正電子（e+；β+粒子）及一個中微子。故子核原子序數減少1，質量數不變。β+衰變 主要發生于貧中子核素。核中一個質子轉化為電子俘獲（EC）

電子俘獲也發生于貧中子核素。原子核先從核外較內層的電子軌道上俘獲一個電子，使之與一個質子結合轉化為中子，同時發射出一個中微子。故子核也是原子序數減少1，質量數不變。隨后由一個較外層軌道上的電子躍入內層填補空缺。電子俘獲（EC） 電子俘獲也發生于貧中子核素。原子核γ躍遷

上述四種衰變的子核可能先處于激發態，再在不到1微秒的時間內回到基態并以γ光子的形式釋出多余的能量，此過程稱γ衰變。因為它不足一個獨立過程,稱作γ躍遷。γ躍遷 上述四種衰變的子核可能先處于激發態，再在不到1同質異能躍遷

由上述五種核衰變形成的激發態子核有時可維持相當長的時間才退激。這種子核可看作是一種單獨的核素，本身又可作為母核，通過γ躍遷衰變成原子序數和質量數都和母核相同,只是能級不同的子核，故這是一種同質異能素之間的變化，這種γ躍遷乃特稱為同質異能躍遷(IT)同質異能躍遷 由上述五種核衰變形成的激發態子核有時可維自裂變

超鈾元素锎會自發裂變發射中子而變成較輕的兩個核素。（锎）被用作中子源，用以轟擊(鈾)和（钚）而發生連鎖反應,已成為核動力及某些核武器的原料之一。

自裂變 超鈾元素锎會自發裂變發射中子而變成較輕的兩個核γ閃爍計數器γ閃爍計數器液體閃爍計數器液體閃爍計數器放射性活度計放射性活度計腦血流測定儀r-CBF腦血流測定儀r-CBF同位素掃描機同位素掃描機雙探頭單光子發射掃描成像(SPECT)雙探頭單光子發射掃描成像(SPECT)GOOD放射衛生學重點緒論核醫學與放射防護的基礎知識課件正電子發射型計算機斷層(PET)正電子發射型計算機斷層(PET)自動免疫測定儀自動免疫測定儀骨密度儀骨密度儀熱釋光劑量儀熱釋光劑量儀袖珍劑量儀哇！沒有污染袖珍劑量儀哇！GOOD放射衛生學重點緒論核醫學與放射防護的基礎知識課件RadiologicalHealth（Radioprotection）

放射衛生學（輻射防護）TheSchoolofPublicHealth,SoutheastUniversityTang,Meng東南大學公共衛生學院唐mob.o)RadiologicalHealth（RadioproteInternationalConferenceonthePROTECTIONOFTHEENVIRONMENTFROMTHEEFFECTSOFIONIZINGRADIATIONStockholm,Sweden6-10October2003OrganizedbytheIAEAInco-operationwithUNSCEAR,theECandtheIURHostedbytheGovernmentofSwedenthroughtheSwedishRadiationProtectionAuthorityMailingaddress&informationunder:/worldatom/Meetings/2003InternationalConferenceonthInternationalConferenceontheInternationalAtomicEnergyAgencyOrganizedbytheIAEAInco-operationwithUNSCEAR,theECandtheIURHostedbytheGovernmentofAustriathroughtheAustrianRadiationProtectionAuthorityVienna,Austria6-7May2004Mailingaddress&informationunder:/worldatom/Meetings/2004InternationalConferenceonthGOOD放射衛生學重點緒論核醫學與放射防護的基礎知識課件緒論核醫學與放射防護的基礎知識緒論核醫學與放射防護的基礎知識核醫學的發展史（1）1934年EnricoFermi發明核反應堆，生產第一個碘的放射性同位素。1936年JohnLawrence首先用32P治療白血病，這是人工放射性同位素治療疾病的開始。1937年Herz首先在兔進行碘[128I]半衰期（半衰期T1/225分）的甲狀腺試驗，以后被131I（8.4天）替代。1942年JosephHamilton首先應用131I測定甲狀腺功能和治療甲狀腺功能亢進癥

1943年至1946年用131I治療甲狀腺癌轉移核醫學的發展史（1）1934年EnricoFermi發明核醫學發展史（2）1946年7月14日，美國宣布放射性同位素可以進行臨床應用，開創了核醫學的新紀元1951年BenedictCassen發明線性掃描機1958年HalO.Anger發明Anger照相機1959年SolomonA.Berson和RosalynS.Yalow發明放射免疫分析等對影像核醫學和體外測定的發展都起到了很大的推動作用50年代，鉬[99Mo]-锝[99mTc](99Mo-99mTc)發生器的出現70年代單光子斷層儀的應用和80年代后期正電子斷層儀進入臨床應用，使影像核醫學在臨床醫學中的地位有了顯著提高

核醫學發展史（2）1946年7月14日，美國宣布放射性同位素原子核一、核的組成二、原子核的能級原子核一、核的組成分子和原子的概念分子：分子是保持物質化學性質的最小粒子。原子：原子是化學變化中的最小粒子。原子與分子的主要區別在于分子在化學反應里可“分”，原子在化學反應里不可“分”。分子和原子的概念分子：分子是保持物質化學性質的最小粒子。原子的內部結構原子的內部結構

原子核（質子+中子）原子（帶正電）（不帶電）核外電子（帶負電）原子的內部結構原子的內部結構關于原子要注意的幾個問題（1）原子核所帶電量和核外電子的電量相等，但電性相反，因此整個原子不顯電性。故核電荷數＝質子數＝核外電子數。（2）電子的質量很小，只相當于質子或中子質量的1/1836，所以原子的質量主要集中在原子核上，故相對原子質量≈質子數＋中子數。關于原子要注意的幾個問題一、核的組成

原子核(atomicnucleus)：由兩種質量幾乎相等的基本粒子－質子(Ｐ)和中子(Ｎ)組成,質子和中子統稱為核子。一、核的組成原子核(atomicnucleus)：由兩種原子核的結構及相互關系

原子核的結構及相互關系二、原子核的能級

一般情況下 最低能量狀態（穩態）放射性核素衰變高能量狀態（激發態）或高能粒子轟擊 二、原子核的能級

一般情況下 最低能量狀態第一節核物理基本知識

一、元素、核素、同位素和同質異能素二、放射性核素與核衰變三、放射性衰變規律四、電離輻射與物質的相互作用第一節核物理基本知識

一、元素、核素、同位素和同質異能素（一）元素(Element)

元素：凡質子數相同的原子稱為一種元素，它們的原子序數相同，因此具有相同的化學特性，是組成不同物質的基本單位。但其原子核中的中子數可以不同，因而物理特性可有某些差異。目前，人們已發現的元素有109種，其中原子序數為61，95~109為人造元素。（一）元素(Element)

元素：凡質子數相同的原子稱為一（二）核素(Nuclide)核素：不僅質子數相同，而且中子數也相同，因而質量數相同，并處于同一能量狀態的原子，稱為一種核素。每種元素可以包括若干種核素，目前已知的核素有2300多種,分別屬于100多種元素。（二）核素(Nuclide)核素：不僅質子數相同，而且中子核數的表示方法如下：

X是元素符號,Z表示質子數目（即原子序數）,A表示核子數。 上右圖某些核素左上角質量數之后加m，表示該核素處于激發態，如99mTc核數的表示方法如下：

（三）同位素(Isotope)

同位素：凡屬于同一種元素的不同核素，它們在元素周期表中處于相同的位置，質子數相同而中子數不同，稱為元素的同位素。（三）同位素(Isotope)

同位素：凡屬于同一種元素的不（四）同質異能素(Isomer)

同質異能素：核內中子數和質子數都相同但核所處能態不同的核素互為同質異能素。（四）同質異能素(Isomer)

同質異能素：核內中子數和

同質異能武器----第三代、第四代武器----“伽瑪彈”

同質異能武器----第三代、元素、核素、同位素和同質異能素的異同點

元素、核素、同位素和同質異能素的異同點二、放射性核素與核衰變

（一）穩定性核素和放射性核素

（二）核衰變公式和衰變圖二、放射性核素與核衰變

（一）穩定性核素和放射性核素三、放射性衰變規律

（一）幾個概念（二）放射性活度單位和與質量的關系

三、放射性衰變規律

（一）幾個概念衰變常數(λ)

放射性核素在單位時間內衰變的原子核數與當時存有的原子核總數成正比,每一種放射核素都有自己固定的單位時間內衰變百分數,這個百分數叫做衰變常數(λ),是放射性核素的重要物理特征參數。

衰變常數(λ) 放射性核素在單位時間內衰變的原子核數放射性活度（I）

單位時間內原子核衰變的數量。放射性活度（I） 單位時間內原子核衰變的數量。物理半衰期（T1/2）

放射性活度隨時間按指數規律減少，其減少至一半所需要的時間稱作物理半衰期。物理半衰期（T1/2） 放射性活度隨時間按指數規生物半排期（Tb）

指生物體內的放射性核素經由各種途徑（生物代謝）從體內排出一半所需要的時間。生物半排期（Tb） 指生物體內的放射性核素經由各種途有效半減期（Te）：

指生物體內的放射性核素由于從體內排出（生物代謝）和物理衰變（放射性衰變）兩個因素作用,減少至原有放射性活度的一半所需要的時間。有效半減期（Te）： 指生物體內的放射性核素由于從體放射性活度放射性活度(簡稱活度)過去慣稱放射性強度。現用國際制單位的專門名稱是貝可（Bq），定義為每秒一次衰變。 為了更好地表示各種物質中的放射性核素含量,通常還采用比活性及放射性濃度這二個參數。比活性：指單位質量物質的放射性活度,單位是Ｂq/g。放射性濃度：為單位體積溶液內所含的放射性活度,單位是Ｂｑ/ｍl，亦有用單位摩爾物質的放射性活度來描述比活性的,單位是Ｂｑ/mol。放射性活度放射性活度(簡稱活度)過去慣稱放射性強度。現用國貝可與居里之間的關系

貝可與居里之間的關系四、電離輻射與物質的相互作用

（一）帶電粒子與物質的相互作用（二）X、γ光子與物質的相互作用（三）中子與物質的相互作用四、電離輻射與物質的相互作用

（一）帶電粒子與物質的相互作用（一）帶電粒子與物質的相互作用

1．電離作用

2．激發作用3．散射作用4．韌致輻射5．湮沒輻射6．吸收作用

7、帶電粒子的射程（一）帶電粒子與物質的相互作用

1．電離作用電離作用

是指射線使物質中的原子失去軌道電子而形成正負離子對,它是某些放射性探測器測量射線的物理基礎,又是射線引起物理、化學變化及生物學效應的主要機制。電離作用 是指射線使物質中的原子失去軌道電子而形成正負激發作用

指射線使某些原子的軌道電子從低能級躍遷至高能級。當該電子退激時,能量以光子或熱能形式釋出。 激發作用也是一些放射性探測器工作的物理基礎,是射線引起物理、化學變化和生物學效應的機制之一。激發作用 指射線使某些原子的軌道電子從低能級躍遷至高能散射作用

指帶電粒子受到物質原子核庫侖電場作用而發生方向偏折。散射作用對測量及防護都有一定影響。

?-

粒子的質量遠小于粒子，它引起物質電離和激發的同時，本身有明顯的散射。散射作用 指帶電粒子受到物質原子核庫侖電場作用而發生方韌致輻射

?-粒子在介質中受到阻滯而急劇減速時能將部分能量轉化為電磁輻射,即ｘ射線。 在防護上值得注意,即?-粒子的吸收體和屏蔽物應采用低密度材料,如有機玻璃、鋁等。韌致輻射 ?-粒子在介質中受到阻滯而急劇減速時能將部湮沒輻射

當β+粒子與物質作用,能量耗盡時和物質中的自由電子(e-)結合,正負電荷抵消,兩個電子的靜止質量轉化為兩個方閩相反、能量各為0.511ＭeV的γ光子而自身消失,這叫做湮沒輻射或光化輻射。湮沒輻射 當β+粒子與物質作用,能量耗盡時和物質中的吸收作用

射線使物質的原子發生電離和激發的過程使射線的能量逐漸消耗,當能量全部耗盡,該射線則不再存在,稱作被吸收。吸收作用 射線使物質的原子發生電離和激發的過程使射線的帶電粒子的射程

帶電粒子在物質中沿著最初入射方向所能穿行的最大直線距離稱為帶電粒子的射程。帶電粒子的射程 帶電粒子在物質中沿著最初入射方向所能穿（二）X、γ光子與物質的相互作用

γ光子引起初級電離的機制主要有以下三種：1．光電效應

2．康普頓效應

3．電子對生成效應

（二）X、γ光子與物質的相互作用

γ光子引起初級電離的機制主光電效應

γ光子與物質原子相撞時,其能量全部交給原子的一個軌道電子(主要是內層)使之脫離原子而釋放出來,此電子稱作光電子,這種現象稱作光電效應,γ光子在此過程中消失。光電效應 γ光子與物質原子相撞時,其能量全部交給原子的一個康普頓效應

入射γ光子僅將一部分能量傳遞給核外電子使之釋出而本身則發生散射,這種現象稱作康普頓效應,釋放出的電子稱作康普頓電子,入射γ光子經散射后稱為康普頓散射光子。康普頓效應 入射γ光子僅將一部分能量傳遞給核外電子使電子對生成效應

當γ光子能量>1.02Ｍｅｖ時,其中1.02ＭｅＶ的能量在物質原子核電場作用下轉化為一對正負電子,是為電子對生成。余下的能量變成電子對的動能。電子對生成效應 當γ光子能量>1.02Ｍｅｖ時,其中1（三）中子與物質的相互作用

中子不帶電荷,不能直接引起電離,但中子可以與物質原子核碰撞,使原子核受到反沖而運動,這種反沖核可引起物質的電離作用（彈性散射）。中子也可能直接進入物質原子核而使之發生反應（核反應）。（三）中子與物質的相互作用

中子不帶電荷,不能直接第二節電離輻射量與單位一、照射量和照射量率二、吸收劑量及吸收劑量率三、劑量當量和劑量當量率四、照射量與吸收劑量的關系（了解）五、有效劑量當量和集體劑量當量第二節電離輻射量與單位一、照射量和照射量率照射量（X）1．照射量（X）是表示中等能量的γ光子或ｘ射線在空氣中致電離能力的物理量。2．照射量率()單位時間內的照射量稱照射量率。照射量（X）1．照射量（X）是表示中等能量的γ光子或ｘ射線照射量和照射量率

照射量和照射量率二、吸收劑量及吸收劑量率1．吸收劑量（

D）適用于各種類型的電離輻射,它表示物質吸收射線能量的電離輻射量。2．吸收劑量率(

)單位時間內的吸收劑量稱吸收劑量率。二、吸收劑量及吸收劑量率1．吸收劑量（

D）適用于各種類型吸收劑量及吸收劑量率

吸收劑量及吸收劑量率三、劑量當量和劑量當量率劑量當量（H）是在吸收劑量的基礎上考慮剄生物學效應的不同而設置的一種電離輻射量,它是直接反映各種射線被吸收后引起的生物學效應強弱的電離輻射量。劑量當量實為經過適當修正后的吸收劑量。劑量當量率(

)指單位時間內的劑量當量

劑量當量單位國際制單位是希沃特(Ｓｖ),舊的專用單位為雷姆(ｒｅｍ)1Sｖ=ｌＪ·ｋｇ-ｌ=100rem劑量當量率單位為Ｓｖ·ｓ-ｌ或ｒｅｍ·ｓ-ｌ。三、劑量當量和劑量當量率劑量當量（H）是在吸收劑量的基礎上五、有效劑量當量有效劑量當量（HE）當所考慮的效應是隨機效應時,在全身受到非均勻照射的情況下,受到危險的各組織或器官的劑量當量與相應的權重因子乘積的總和為有效劑量當量。ＩＣＲＰ建議,HE全限為50ｍSv·ｙ-ｌ(即5ｒｅｍ·ｙ-ｌ).五、有效劑量當量有效劑量當量（HE）當所考慮的效應是隨機效五、集體劑量當量集體劑量當量（S）由于輻射的隨機性效應,僅以一定的幾率發生在某些個體身上,并非受到照射的每個人都會發生,因此要評價群體所受到的輻射危害以采用集體劑量當量(S)更有實際意義。集體劑量當量的單位是“men·Sv”或“men·rem”集體劑量當量是一個廣義量,可用于全世界居民,或一個群體乃至一個個人。五、集體劑量當量集體劑量當量（S）由于輻射的隨機性效應,僅以第三節輻射測量儀器基本原理： 將輻射與物質的相互作用的各種效應（輻射量）轉化為其它可以觀測的物理量。

①輻射探測器，

1、從構成分：②核電子儀器分類①放射性測量儀：鑒別輻射粒子的種類（α、β、γ），

2、按測量目的分測量輻射粒子的數目或數率，測量輻射粒子能量或能譜②劑量測量儀：測量照射量或照射量率，測量吸收量或吸收量率第三節輻射測量儀器基本原理：一、輻射探測器（探頭）（一）蓋革—彌勒（GM）計數管和正比計數管

G-M計數管與正比計數管的區別：

G-M計數管不能區別粒子能量區別 正比計數管產生的電脈沖的幅度與入射粒子能量成正比（二）閃爍計數器（閃爍探頭）

組成：閃爍體+光電倍增管 功能：①計數粒子數目，②依脈沖幅度區別粒子能量（三）半導體探測器

P—N結合型半導體探測器

P(positivepole)N(nagitivepole)一、輻射探測器（探頭）（一）蓋革—彌勒（GM）計數管和正比計二、通用核電子儀器常用的三種核電子儀器： 自動定標器； 計數率儀； 脈沖高度分析器；二、通用核電子儀器常用的三種核電子儀器：通用核電子儀器

（一）定標器

是一種主要用于記錄電脈沖數目的核電子儀器 組成：高壓穩壓電源、脈沖放大器、脈沖甄別器、計數器、定時器（二）計數率儀

是一種直接指示單位時間內的平均脈沖數的儀器（三）脈沖幅度分析器

是一種把不同幅度的輸入電壓脈沖加以甄別分組，并按不同高度范圍，分組加以記錄的儀器。通用核電子儀器（一）定標器

γ閃爍計數器（γscintillationcounter）液體閃爍計數器（liquidscintillationcountetr）放射性活度計臟器功能測定儀臟器顯像儀器其它三、核醫學專用輻射儀器γ閃爍計數器（γscintillationcounter四、防護監測儀器（一）場所劑量監測儀

(二)個人劑量監測儀（三）表面污染監測儀四、防護監測儀器（一）場所劑量監測儀（一）場所劑量監測儀

固定 按形式分 電離室型巡測儀 便攜 1、類型 閃爍體型巡測儀 電離室型較準 按探頭分 計數管型輕便、經濟閃爍體型靈敏2、功能：測工作場所X、γ射線

3、讀數表示法：mR/h、mrad/h（一）場所劑量監測儀 固定 (二)個人劑量監測儀1、

電離室型個人劑量監測儀（個人劑量筆） 直讀 可目測讀數 類型 非直讀須專門儀器測筆上的殘留電荷2、膠片劑量儀（黑度計） 特點：體小、結實、價廉、記錄可永久保存

3、熱釋光劑量儀 特點：靈敏度高、量程范圍寬、可重復使用、可以多種形式在多種條件使用 適用：個人、工作場所、環境

4、玻璃劑量儀 優點：量程寬、性能穩、重復性好、可重復使用缺點：對清潔度要求高、對環境濕度要求高

5、幾種個人劑量儀性能比較（表1-5）(二)個人劑量監測儀（三）表面污染監測儀1、功能：測工作場所的工作面、衣服、手腳等表面污染水平

2、類型：便攜式、固定式

3、讀數：粒子數/分（cpm）

4、特點：帶有超限值報警信號。（三）表面污染監測儀1、功能：測工作場所的工作面、衣服、*155ThankYou!*63ThankYou!反應堆反應堆最早的掃描機最早的掃描機最早的伽瑪相機最早的伽瑪相機最早的攝碘試驗最早的攝碘試驗鉬[99Mo]-锝[99mTc](99Mo-99mTc)發生器鉬[99Mo]-锝[99mTc](99Mo-99mTc)發穩定性核素

穩定性核素：當核內中子和質子數保持一定比例時,兩種力量平衡,若沒有外來因素(如高能粒子的轟擊)，不會發生核內成分或能級