物理基礎(chǔ)核醫(yī)學(xué)上崗證培訓(xùn)陳英茂

1、核物理基礎(chǔ),陳英茂中國人民解放軍總醫(yī)院核醫(yī)學(xué)科2008-11-24,2008年核醫(yī)學(xué)大型設(shè)備上崗證技師培訓(xùn),分子是能保持物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的最小單位原子是用化學(xué)方法不能再分割的物質(zhì)存在的最小單位,核物理基礎(chǔ),原子核 原子核的放射衰變放射性活度和活度單位 放射性核素的衰變規(guī)律 射線與物質(zhì)的相互作用 電離輻射量及其單位,第一節(jié) 原子核,原子結(jié)構(gòu)原子核結(jié)構(gòu)放射性與放射性核素,物質(zhì)、分子和原子,物質(zhì)由分子組成，分子由原子組成分子

2、是能保持物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的最小單位原子是用化學(xué)方法不能再分割的物質(zhì)存在的最小單位原子質(zhì)量單位(amu或u)碳-12為標準：12.0001個原子質(zhì)量單位為碳-12 的1/12 如：1H原子量：1.0081u=1.660565×10-27g原子的大?。喊霃降臄?shù)量級為10-10米(m)。元素：原子序數(shù)相同的一類原子總稱原子具有元素的一切性質(zhì)。如：氫元素的三種原子1H、 2H、 3H目前元素有110多種,原子結(jié)構(gòu),原

3、 子=原子核+電子 結(jié) 構(gòu)≈太陽系相似 原子核→太陽 電 子→行星 軌 道 運 行,帶電情況,原子序數(shù)=Z，核外有Z個電子電子→ 一個電子單位的負電荷（e） e=1.6022×10-19庫侖（C）負電總量 = Z e原子核→ Z個正電荷。整個原子為電中性。,受力情況,靜電吸引力: 核外電子←→ 原子核離心力: 電子 繞核 高速旋轉(zhuǎn)原子穩(wěn)定：二力大小相等，方

4、向相反,質(zhì)量分配情況,原子質(zhì)量的絕大部分集中在原子核內(nèi)電子的質(zhì)量=9.1 x 10－28 g氫原子：核的質(zhì)量=電子的1836倍鈾原子（Z=92）：核的質(zhì)量=核外電子總質(zhì)量的4714倍。,空間分配情況,原子核占據(jù)原子空間的極小部分。原子直徑 10－10 m，原子核直徑 10－15～ 10－14 m原子核直徑只有整個原子直徑的萬分之一到十萬分之一原子核的體積只占整個原子體積的萬億分之一原子核與繞行電子之間的絕大部分空間是空虛

5、無物的,原子與太陽系結(jié)構(gòu)的相似,太陽系有 9個行星(9個電子)太陽直徑: 1.392x106公里, 縮小1023倍后為: 1.392x10-14 m（原子核直徑10-14 m）太陽系(冥王星軌道)直徑: 1.182x1010公里,縮小1023倍后為: 1.182x10-10m（原子直徑 10－10 m）太陽直徑/太陽系直徑=1.18 x10-4 (近萬分之一)原子核直徑/原子直徑=10-4地球軌道直徑縮小1023倍后為: 3x

6、10-12m,? 光子還會與原子碰撞嗎,光子以光速(30萬公里/秒)穿過太陽系需11個小時(39600秒)光子穿過一個原子僅需10-18秒(萬億億分之一秒)光子在10納秒(10-8秒)內(nèi)可穿過3米(10億個原子厚度)BGO晶體30mm(1千萬個原子厚度;10-10秒)即可吸收92%的511keV的? 光子NaI晶體16mm即可吸收94%的140keV的? 光子,電子軌道殼層,電子的軌道： 分布在不同的殼層上。用拉丁字母K，L，

7、M，N，O，P，Q...分別代表第1,2,3,4......n殼層。每個殼層上能容納的軌道數(shù)是一定的，從里向外依次為1，4，9，16......n2。每個軌道上的電子不能超過2個。最外層 軌道數(shù)不能超過4個；電子數(shù)不能超過8個。,電子軌道能級,電子總能量 = 勢能 + 動能軌道確定了，電子的能量也就確定了第1殼層軌道上的電子受的束縛最大，能量最低，稱為基態(tài)；越往外層，軌道電子能量越高。軌道能量量子化：軌道不連續(xù)→電子

8、 的能量不連續(xù)。,氫原子結(jié)構(gòu),電子軌道躍遷,躍遷：電子可瞬間從所在軌道跳到另一軌道，放出或吸收能量△E=E末－E初。激發(fā)：電子吸收 恰好△E能量時，從低能級軌道躍進到高能級軌道上。若給電子提供的能量不恰好為△E，電子則不予理睬，躍進也就不會發(fā)生。退激：低能級軌道有空位時，高能級軌道上的電子自發(fā)跳到該軌道，發(fā)出能量為△E的光子。,電子軌道躍遷,,,,,,,E激發(fā)態(tài),E基態(tài),E激發(fā)態(tài),E基態(tài),,△E,,,hν,激發(fā)吸收能量△E

9、=E激發(fā)-E基態(tài),退級發(fā)射能量hν=△E的光子,電子軌道躍遷,電子在外層軌道間躍遷 —可見光，紫外光電子躍遷到內(nèi)層軌道 —X線γ射線（核能級間躍遷）， X線，紫外光，可見光，紅外光（分子能級間躍遷） —本質(zhì)電磁波，E=hνX線與γ射線能量已沒有界限,電磁波的波長和能量的分布,,原子核的結(jié)構(gòu),人類對原子核的結(jié)構(gòu)的認識是從放射性的發(fā)現(xiàn)開始的,原子核的組成,原子核=質(zhì)子(p) +中子(n) 。p和n的質(zhì)量基本相

10、等質(zhì)子mp=1.672614×10-27kg中子mn=1.674920×10-27kg質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為核子。質(zhì)量數(shù)：核子的總數(shù)A=Z+N,原子核表示法,X為元素符號簡化為131I18F99mTc，m表示核能態(tài)處在激發(fā)態(tài),放射性及放射性核素,放射性：原子核能自發(fā)放射出看不見的具有一定穿透力的射線，核發(fā)生轉(zhuǎn)變—衰變。1896年貝可勒爾（H. Becquerel）發(fā)現(xiàn)鈾的放射現(xiàn)象紀念貝可勒爾，活度國際

11、單位：Bq射線：α、β、γ射線,放射線的本質(zhì),α射線α射線的本質(zhì)為帶正電的粒子流，該粒子——α粒子α粒子由兩個質(zhì)子和兩個中子組成（氦原子核）穿透能力 和β、γ射線比較，α射線的穿透能力最弱一張薄紙就能將α射線擋住，空氣中只能穿透幾個厘米電離本領(lǐng) 和β、γ射線比較，α射線的電離本領(lǐng)最強,放射線的本質(zhì),β射線β射線本質(zhì)為高速運動的電子流負電子、正電子：β-和β+射線穿透能力 β射線的穿透能力比α射線強，但比γ射線弱。它

12、很容易穿透黑紙，甚至可以穿透幾個毫米的鋁板。電離本領(lǐng) β射線的電離本領(lǐng)比α射線弱，但比γ射線強。,放射線的本質(zhì),γ射線γ射線的本質(zhì)為光子流，屬于電磁輻射。它的性質(zhì)和X射線很相似。穿透能力 和β射線、α射線比較，γ射線的穿透能力最強， 2MeV的γ射線空氣中可穿透上百米電離本領(lǐng) γ射線的電離本領(lǐng)很小，和β射線、α射線比較最弱。,三種射線的性質(zhì),都能引起生物和化學(xué)變化都能產(chǎn)生熒光都能使周圍的介質(zhì)升溫都能使膠片感光……,

13、元素、同位素,元素： 質(zhì)子數(shù)相同的一類原子。111種，例如：H同位素：質(zhì)子數(shù)相同，而中子數(shù)不同的原子互稱為同位素。例如： 1H、2H 、3H,同質(zhì)異能素、核素,同質(zhì)異能素相同的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)，而核能量狀態(tài)不同的核素。例如：99Tc 、99mTc同中異荷素（也稱同中素）中子數(shù)相同，質(zhì)子數(shù)不同的一類原子。比如：21H和32He。同量異位素（也稱異質(zhì)素）質(zhì)量數(shù)A相同，質(zhì)子數(shù)不同的一類原子。比如：3215P和3216S。

14、核素質(zhì)子數(shù)Z、中子數(shù)N、原子核能量狀態(tài)都相同。例如：99Tc 、99mTc 兩種核素2000多種,放射性核素,穩(wěn)定核素：天然存在，有300多種放射性核素：有2000多種天然放射性核素，60余種，半衰期較長原生放射性核素：地球形成時存在于地殼內(nèi)的放射性核素釷232、鈾238、鈾235、鉀 40及其子核食物中的鉀 40；空氣中的氡222和它的子核等等宇生放射性核素：宇宙射線與大氣作用產(chǎn)生放射性核素3H、14C存在于大氣、

15、土壤、巖石、動植物體內(nèi)人工放射性核素，2000余種，因需而制造加速器、反應(yīng)堆、核素發(fā)生器,第二節(jié) 核的放射性衰變,α衰變: 發(fā)射α射線β－衰變：發(fā)射電子β＋衰變：發(fā)射正電子電子俘獲(electron capture, EC)γ衰變：發(fā)射γ射線內(nèi)轉(zhuǎn)換(internal conversion, IC),原子核衰變,放射性衰變：原子核自發(fā)的放射出各種射線而變?yōu)榱硪环N核素的現(xiàn)象。與原子的化學(xué)狀態(tài)、化學(xué)性質(zhì)無關(guān)不受外界因素

16、影響放射性核素本身的物理特性,α衰變,α射線（ α 粒子）：本質(zhì)為氦核42He ，由兩個質(zhì)子和兩個中子組成子核質(zhì)量數(shù)減少4，原子序數(shù)減少2AZX→A-4Z-2Y+α+Q AZX：母核，A-4Z-2Y：子核，Q：衰變能重核（Z>82）,β-衰變 （ β衰變 ）,發(fā)射出一個β-粒子和一個反中微子ν-β-射線（ β射線）的本質(zhì)為電子一個中子轉(zhuǎn)變成一個質(zhì)子，子核的原子序數(shù)增加1AZX→AZ+1Y+β-+ν-+Q

17、富中子核素（貧質(zhì)子）治療用核素 （治療用89Sr、153Sm、90Y，敷貼32P),β+衰變,發(fā)射出一個正電子(β+粒子)和一個中微子一個質(zhì)子轉(zhuǎn)變成一個中子子核的原子序數(shù)減1AZX→AZ-1Y+β++ν+QPET用核素富質(zhì)子核素 189F→188O +β++ν,β衰變,β粒子的能量譜是寬帶的連續(xù)譜,電子俘獲(electron capture EC),從核外K殼層上俘獲一個電子，質(zhì)子→中子子核的原子序數(shù)向前移一位AZX

18、+e→AZ-1Y+(X、俄歇電子(Auger electron)）K殼層留電子空位外層電子躍遷→X射線外層電子躍遷 →能量轉(zhuǎn)給另一個外層電子 →射出—俄歇電子富質(zhì)子核素,β+衰變與電子俘獲(EC),共同點：質(zhì)子→中子子核的原子序數(shù)向前移一位原子序數(shù)Z較小—β+衰變 18F、11C、13N、15O原子序數(shù)Z較大—電子俘獲 （粒子治療用 125I，利用X線治療）原子序數(shù)Z中等—β+衰變、電子俘獲同時存在

19、,γ衰變,核由激發(fā)態(tài)回到基態(tài)→發(fā)射γ光子核的質(zhì)量數(shù)A和原子序數(shù)Z都不發(fā)生改變 同質(zhì)異能躍遷AmZX→AZX+γ+Q99mTc→99Tc +γγ光子的能量譜為線譜γ光子本質(zhì)：電磁波，γ射線,內(nèi)轉(zhuǎn)換（IC）,核由激發(fā)態(tài)回到基態(tài)→能量轉(zhuǎn)給核外內(nèi)層電子→發(fā)射電子（內(nèi)轉(zhuǎn)換電子Internal conversion electron)核外內(nèi)層有空位外層電子躍遷→X射線外層電子躍遷 →能量轉(zhuǎn)給另一個外層電子 →射出—俄歇

20、電子激發(fā)態(tài)的壽命長， 能量低（小于100keV）， 發(fā)生內(nèi)轉(zhuǎn)換的幾率大同質(zhì)異能躍遷,第三節(jié) 放射性活度和活度單位,放射性核素的活度(radioactivity, A): 單位時間內(nèi)核發(fā)生衰變的次數(shù)貝可勒爾（Becquerel），簡稱貝可（Bq）(S.I制),1Bq = 每秒一次核衰變居里（Ci）1居里=1秒內(nèi)發(fā)生3.7×1010 次核衰變1Ci= 3.7×1010 Bq1mCi=37MBq放射性濃度

21、放射性濃度: 單位體積溶液中所含的放射性活度，Bq/ml,第四節(jié) 衰變規(guī)律,衰變規(guī)律 衰變常數(shù) 半衰期遞次衰變,衰變規(guī)律（指數(shù)衰變）,放射性核素的數(shù)量N及放射性活度A的變化——服從指數(shù)衰變規(guī)律N=N0e-λtA=A0e-λtN為t時的放射性核素數(shù)量A為t時的放射性核素活度N0為t=0時的放射性核素數(shù)量A0為t=0時的放射性核素活度λ為衰變常數(shù),lnA=lnA0-λt,A=A0e-λt,衰變常數(shù),A=-dN/dt

22、 A=λN衰變常數(shù)λ : 單位時間內(nèi)核衰變的數(shù)目(活度）占當時放射性核數(shù)目的比率：λ=A / N核素物理特征常數(shù)，與外界環(huán)境無關(guān)不同核素衰變常數(shù)不同λ越大，衰變越快例如λ=0.02/s=2%/s, 表示1秒鐘內(nèi)有2%的核衰變N=10000，則A=0.02/s×10000=200/s, 表明放射性核數(shù)目每秒減少200個，即每秒有200個核發(fā)生衰變。,,半衰期,半衰期T1/2 : 放射性核素的

23、數(shù)量或活度減少到原來的一半所需要的時間半衰期與衰變常數(shù)的關(guān)系為:T1/2= ln2/λ= 0.693/λ半衰期越大，衰變越慢99mTc的T1/2=6.02小時，λ=0.693/6.02=0.115/小時。指數(shù)衰變規(guī)律:A=A0e-0.693t/T1/2 n個半衰期后的活度:A=A0/2n,半衰期,A=Ao /2n A/ Ao =1/2n1個半衰期：A/ Ao =1/21 =1/22個半衰期：A/ A

24、o =1/22 =1/43個半衰期：A/ Ao =1/23 =1/84個半衰期：A/ Ao =1/24 =1/165個半衰期：A/ Ao =1/25 =1/326個半衰期：A/ Ao =1/26 =1/648個半衰期：A/ Ao =1/28 =1/25610個半衰期：A/ Ao =1/25=1/1024≈1/1000,遞次衰變,放射性核素衰變后生成的子核也是放射性核素, 經(jīng)過兩次以上的衰變，變成穩(wěn)定核素，稱之為遞次衰變。

25、母核→第二代子核→第三代子核→ ……第n代子核99Mo→99mTc發(fā)生器中：99Mo→99mTc→99Tc →99Ru 母核的衰變：指數(shù)規(guī)律子核衰變：受制于母核，規(guī)律復(fù)雜,第五節(jié) 射線與物質(zhì)的相互作用,電離和激發(fā)α射線與物質(zhì)的相互作用 β射線與物質(zhì)的相互作用 γ射線與物質(zhì)的相互作用,電離,電離：射線使原子變成離子對的現(xiàn)象電離輻射：α，β等帶電粒子和γ、X等高能光子，能夠直接地或間接地引起物質(zhì)的電離，稱這些射線為電離輻射。

26、電離輻射與物質(zhì)作用時，幾乎都是通過直接的或間接的電離作用，把能量傳遞給介質(zhì)，引起某些物理的或化學(xué)的變化，或者引起生物機體的某些效應(yīng),電離,帶電粒子(α、β射線 ）直接電離（初級電離）：入射的帶電粒子直接與物質(zhì)原子的核外電子作用產(chǎn)生的電離電離打出的電子——次級電子，可引起電離次級電離（二次電離）：次級電子引起的電離初級電離和次級電離之和構(gòu)成了入射帶電粒子的總電離不帶電荷的射線引起的電離不帶電荷的γ光子、X射線和中子流，不能

27、使原子直接電離通過各種效應(yīng)（光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)、電子對）而產(chǎn)生一些高能電子，即次級電子，這些次級電子引起電離次級電離的幾率比直接電離的幾率要小,電離密度,電離密度（比電離）：在單位路程上產(chǎn)生的電子--離子對的數(shù)目代表射線電離能力的大小射線對生物機體的損傷主要取決于電離密度影響電離密度的各因素：帶電粒子速度越大，電離密度越小帶電粒子所帶電量越大，電離密度越大。電離密度與粒子所帶電量成正比。介質(zhì)的密度越大，電離密度越大，與

28、物質(zhì)的密度成正比。不同射線的電離密度,激發(fā),激發(fā)：核外軌道電子獲得的能量使之躍遷到高能的軌道殼層退激：電子從高能軌道回到低能軌道發(fā)生在外層軌道：可見光、紫外光閃爍晶體工作原理：激發(fā),吸收,入射帶電粒子經(jīng)電離、激發(fā)和韌致輻射等失去能量后，留在物質(zhì)內(nèi) --- 吸收α粒子俘獲周圍原子的兩個電子成為氦原子β-粒子成為自由電子β+粒子與電子產(chǎn)生湮滅反應(yīng)后消失射程：帶電粒子在物質(zhì)中運動從起點到終點的直線距離射程是穿透本領(lǐng)的度量

29、。,α粒子與物質(zhì)的作用,α粒子：2個質(zhì)子+2個中子，2個正電荷徑跡：直線，幾乎一樣長電離作用：電離本領(lǐng)很大,α粒子的吸收,射程當α粒子的能量全部損失后，變成了一個自由漂浮的正粒子，直到俘獲兩個自由電子變成氦原子，α粒子消失，即被物質(zhì)吸收。α粒子消失前，在物質(zhì)中走的距離稱為α粒子的射程在不同的物質(zhì)中，α粒子的射程是不同的?？諝庵猩涑淘?～6cm；有機物中射程在30～70μm，用一張紙就可以把它全部擋住。,穿透本領(lǐng)用射程來表

30、示α粒子在物質(zhì)中的穿透本領(lǐng)，射程越大，穿透本領(lǐng)越強確定能量的α粒子，吸收物質(zhì)的密度越大，射程越短，穿透本領(lǐng)越弱α粒子在氣體中的穿透本領(lǐng)最強，在液體中次之，在固體中最弱,β射線與物質(zhì)的作用,β-粒子實質(zhì)是電子。速度近光速l05 km／s。β+粒子即正電子。質(zhì)量、帶電量與電子相等，但帶正電，壽命很短。電子對湮沒：正電子在能量很小時，與負電子結(jié)合，轉(zhuǎn)化成兩個能量各為0.511 MeV、沿相反方向發(fā)射的光子。正負β粒子除了電荷符號相

31、反和壽命不同外，其他性質(zhì)完全相同。,β射線與物質(zhì)的作用,β射線徑跡：曲線，因質(zhì)量很小，碰撞時易改向由于多次散射，最終散射角可能大于90o，甚至180o。這種現(xiàn)象稱為β粒子的反散射,β射線與物質(zhì)的作用,能譜曲線：任何衰變的β射線，其粒子的能量都是從零開始連續(xù)分布的。,不同核素的β射線能譜曲線形狀相似，但最大能量Eo不同具有較小和較大能量的粒子數(shù)都不多，具有1/3 Eo能量的粒子數(shù)最多。Eo 是β衰變核素的特征常數(shù)。,韌致輻射,當快速

32、運動的電子經(jīng)過原子核附近時，受到庫侖場的作用，輻射電磁波，稱之為軔致輻射。軔致輻射發(fā)出的電磁波的能量在X射線范圍內(nèi)，因此可將之視為連續(xù)X射線光譜。β粒子能量↑→韌致輻射↑介質(zhì)的原子序數(shù)↑→韌致輻射↑輻射防護材料：原子序數(shù)較低的物質(zhì)作為第一層,湮滅輻射,湮沒輻射（湮滅輻射、光化輻射）：β+粒子（正電子）從衰變核發(fā)出→與物質(zhì)作用耗盡動能→與物質(zhì)中的電子結(jié)合→正負電子消失→兩個電子的質(zhì)量轉(zhuǎn)換為兩個方向相反、能量各為0.511MeV的γ

33、光子2個電子→兩個光子光子能量 = mec2 = 511keV,β射線與物質(zhì)的作用,射程：β粒子全部被吸收需要的介質(zhì)厚度射程是由具有最大能量的粒子所決定的，也叫最大射程。徑跡不是直線，實際路程比射程大得多。穿透本領(lǐng)：比α射線弱，比γ射線強電離和激發(fā)：比α射線弱，比γ射線強,γ射線與物質(zhì)的相互作用,光電效應(yīng) 康普頓效應(yīng) 電子對生成,γ射線的本質(zhì),γ射線本質(zhì)是電磁波。頻率高，波長短，速度為光速。能量很大，穿透本領(lǐng)極強，

34、在空氣中達幾十米。比α射線大10000多倍，比β大50～100倍,光電效應(yīng),光電效應(yīng)（光電吸收）：γ光子與原子中束縛電子作用時，把全部能量傳給電子，使之發(fā)射出去——光電子，而光子本身消失，原子被電離。特點是吸收光子的全部能量。一部分克服電子的束縛能，另一部分為光電子的動能。光電子：通過電離、激發(fā)等引起次級電離，失去能量發(fā)射光電子的原子：產(chǎn)生特征X射線或俄歇電子電子被束縛越緊，光電效應(yīng)幾率越大。K層幾率最大光電效應(yīng)的幾率 正

35、比于 原子序數(shù) Z5光電效應(yīng)的幾率 隨 光子能量增加而減小,康普頓效應(yīng),康普頓效應(yīng)： γ光子在與原子發(fā)生彈性碰撞時，只把一部分能量轉(zhuǎn)移給被擊出的電子，稱為康普頓電子（反沖電子）；失去一部分能量的γ光子，改變傳播方向，成為散射光子,,散射光子繼續(xù)運動，直至產(chǎn)生光電效應(yīng)將全部能量轉(zhuǎn)移給電子。反沖電子能引起次級電離。與光電效應(yīng)不同，它是發(fā)生在束縛得最松的外層軌道電子上?？灯疹D效應(yīng)的幾率 正比于 原子序數(shù)Z；反比于 光子能量,電子對生

36、成效應(yīng),γ光子能量 > 1.02MeV，從原子核旁經(jīng)過時，在核庫侖場作用下，光子可轉(zhuǎn)化為一個正電子和一個負電子。而光子本身消失只有γ光子能量＞1.022MeV，并有核參加才能產(chǎn)生電子對效應(yīng)。光子能量除轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮訉Φ撵o止能量（1.022 MeV）外，其余成為正負電子的動能。正負電子的動能可不同，分配是隨機的。產(chǎn)生的正負電子，能使介質(zhì)電離。正電子損失能量后，發(fā)生電子對湮滅輻射。γ光子能量↑、物質(zhì)的原子序數(shù)↑→電子對生成的幾率

37、↑,三種效應(yīng)與光子能量、介質(zhì)原子序數(shù)的關(guān)系,鉛中的衰減系數(shù),與α和β粒子不同，γ射線沒有最大射程，任意厚的物質(zhì)只能使它的強度逐漸減弱而不可能完全吸收它。γ射線在物質(zhì)中的衰減系數(shù)隨著介質(zhì)原子序數(shù)的增加而變大。常用高原子序數(shù)的鉛作 γ 射線的防護屏。,γ射線的衰減,γ射線的衰減,衰減規(guī)律：強度為Io的γ射線，經(jīng)厚度為μd的介質(zhì)，強度變?yōu)镮: I=Ioe-μxμ吸收系數(shù),介質(zhì)的性質(zhì)Z↑→μ↑與γ射線能量有關(guān)。半值層d1/2:射線

38、強度減為入射強度的一半時，射線穿透物質(zhì)的厚度D1/2=ln2/μ=0.693/μ射線通過n個半值層后的強度：I=Io/2n,γ射線的衰減,例：某一束射線的強度為I0，約需要多少個半值層，其強度可減為原強度的千分之一?I=Io/2nI/Io=1/2n=1/1000n≈10,對寬束射線，部分散射光子仍然在透射光束中，因此寬束射線的衰減系數(shù)小于窄束射線。在核醫(yī)學(xué)的防護中，大部分情況將射線考慮為寬束射線,第五節(jié) 電離輻射量,照

39、射量吸收劑量 當量劑量有效劑量,照射量,第一個描述輻射量的物理量 照射量的定義 :在單位質(zhì)量的空氣中，由光子（X射線或γ射線）產(chǎn)生的一種符號離子總電荷的絕對值。國際單位：庫侖／千克(C／kg)非國際單位制專用單位: 倫琴 (R)、毫倫（mR) 換算: 1R=2.58×10-4 C／kg,照射量率,照射量率的定義：單位時間的照射量 。,照射量率的單位：國際制單位：C·kg-1·s-1 非

40、國際制單位：毫倫/小時（mR/h) 倫琴每秒(R/s)、倫琴每小時(R/h)換算:1 R/s=2.58×10-4 C·kg-1·s-11 R/min=1.548×10-2 C·kg-1·s-11 R/h =0.9288 C·kg-1·s-1,照射量率與放射性活度的關(guān)系,空氣中點狀γ

41、放射源，活度為A，在距源為R處的照射量率：,Γ為該γ源的照射量率常數(shù)，也稱電離常數(shù)。是描述γ射線在空氣中的電離能力的量，它取決于γ核素的衰變性質(zhì),照射量使用的特點,局限性 只是對X射線或γ射線的電離本領(lǐng)的量度，不適用于其他射線（如α、β射線等）。只適宜在空氣介質(zhì)中使用，在其他介質(zhì)（如機體組織等）中不適用。只適用于描述能量在10keV～3MeV之間的X射線或γ射線的輻射場，因為沒有考慮次級電子的韌致輻射引起的電離。優(yōu)勢 可測物理

42、量可對X射線和γ射線的輻射場作定量的描述使用多年，資料、防護設(shè)備標定與吸收劑量可換算,吸收劑量,吸收劑量：單位質(zhì)量的物質(zhì)吸收的射線能量適用于各種電離輻射，例如：X射線、γ射線、α射線、β射線等適用于各種介質(zhì)，例如：空氣、水、生物組織等。吸收劑量的單位國際制單位：焦耳每千克，記作J/kg 專名：gray(戈瑞),記作 Gy。 mGy 1 Gy=1 J/kg非國際單位：rad（拉德，瑞德）1 Rad=10-2 Gy

43、,吸收劑量率,單位時間內(nèi)的吸收劑量 吸收劑量率的單位國際制單位：Gy/s、 mGy/h非國際單位：Rad/s、Rad/h,吸收劑量與照射量的關(guān)系,吸收劑量與照射量的關(guān)系： D=f Xf與X射線或γ射線的能量及介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān) 不考慮活度隨時間t的變化：X=ΓAt/R2D=fΓAt/R2 輻射防護中的三原則：R↑、t↓、屏蔽,吸收劑量與照射量的關(guān)系,,當量劑量,相同的吸收劑量，不同的射線——不同的生物效應(yīng)當量

44、劑量 HT,R ：被研究組織或器官T內(nèi)由輻射R產(chǎn)生的當量劑量：HT,R=DT,R·wRDT,R 為輻射R在組織或器官T內(nèi)產(chǎn)生的平均吸收劑量wR為輻射R的輻射權(quán)重因子單位：Sv (希[沃特]）1 Sv=1GymSv、μSv當量劑量率： mSv/h、μSv/h**當量劑量針對組織或器官定義的,,有效劑量,不同的組織器官，相同的當量劑量——生物效應(yīng)不同有效劑量E :為各組織或器官T接受的當量劑量HT與相應(yīng)的

45、組織權(quán)重因子wT的乘積之和,單位：Sv (希[沃特]）1 Sv=1GymSv、μSv**有效劑量針對全身定義的,有效劑量,例如：甲的紅骨髓受到γ射線照射，乙的皮膚受到α粒子照射，甲乙兩人吸收劑量均為1mGy。甲乙兩人所受的有效劑量？ 當量劑量：HT,R=DT,R·wR ;γ射線：wR=1 甲的紅骨髓的當量劑量：1 mSvα粒子：wR=20 乙的皮膚的當量劑量：20 mSv 有效劑量：紅