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第一章核物理
第一节原子结构
一、同位素、核素、同质异能素
核素(nuclide):具有特定的质量数、原子序数与核能态,且其平均寿命长得足以被观测的一类原子称为核素。
[06级临八1][04级影像1][03级影像1]同位素(5)
同位素:质子数相同,但中子数不同的核素,它们在元素周期表中占据相同的位置,互称为同位素(isotope)
[03级影像2]同质异能素(isomer)(5)
同质异能素:具有相同的原子序数及核子数而核能态不同的核素为同质异能素。基态的原子和激发态的原子互为同质异能素。
激发态(excited state):核素继发于某些核反应后原子核处于能量较高的状态。
二、稳定性与放射性核素
[08级临五单选A1][06级临七1][05级临七1][04级临七B3]放射性核素的概念/放射性核素radionuclide(5)
核素自身不稳定,能自发地放出射线而转变为另一种核素的核素为放射性核素。
放射性核素:核素的核,处于不稳定状态。核素自身不稳定,能自发地放出射线而转变为另一种核素的核素为放射性核素。
[08级临五单选A9][07级临七1][03级临六1][03级临七1]放射性衰变radiation(5)
[05级临六1]核衰变decay
核衰变:放射性核素不稳定,能自发的释放出一种或一种以上的射线并转变为另一种核素的过程称为核衰变。
[08级临五单选A5]放射性
[04级影像填空2]放射衰变的过程遵守__定律
核射线:由原子核释放出的具有一定能量高速运行的粒子或光子。包括α射线、β-射线、β+射线、γ射线
核医学使用的射线为核射线,包括α、β-、β+、γ四种;而放射科使用的射线为X射线。
α射线: 两个中子两个质子(氦核粒子流),空气中射程几毫米
β-射线:同核外电子,空气中一般射程3~6米,机体组织中一般射程几毫米
β+射线:带正电荷电子(正电子、)射程同β- ,能量消耗殆尽时产生湮灭辐射
γ射线: 为电磁辐射,射速同光速,空气中最大射程不清
第二节放射性衰变
一、核衰变类型
[04级影像填空1]放射衰变的方式:(5种)(5)
1、α衰变:需要发生在原子序数大于82的重元素核素。衰变时放射出α射线,衰变后原子序数减少2,质量数减少4的衰变为α衰变。
特点:α粒子质量大,带电荷,射程短,穿透力弱。
应用:不适合核医学显像,对体内恶性组织放射性治疗(电离作用)
[多选B1]β衰变分β+衰变、β-衰变、电子俘获
2、[02级临七3]β-衰变(6)
β―衰变:因核内中子数过多,中子、质子数不平衡,由中子转化为质子的同时由核内放射出β―射线的过程,核素质量数不变,原子序数增加1。
特点:高速电子流、穿透力弱
应用:不能用于核医学显像,在核素治疗方面作用很广(131I、32P)
3、[08级临五单选A10][06级临七3]β+衰变(6)
β+衰变:因核内质子数过多,质子、中子数目不平衡,由质子转化为中子同时由核内放射出β+射线的过程,核素的质量数不变,原子序数减少1。
特点:正电子流,湮灭反应(annihilation radiation) e++e-=2γ(能量相同,方向相反) 发射空气或人体内
应用:PET(positron emission tomography)的成像原理
4、电子俘获(electron capture):当核内中子数相对不足时,从核外内层轨道(K层)上俘获一个电子,使核内的一个质子转化为中子,同时放出一个中微子的过程。衰变后核素的质量数不变,原子序数减少一。
轨道电子俘获将伴随X射线或Auger电子产生。处于激发态的原子核仍可发出γ射线或内转换电子(internal conversion electron)
应用:可用于核素显像(X线、γ射线),亦可用于核素治疗(内转换电子)
5、[05级临七2]γ衰变(7)
γ衰变:是一种能量跃迁。放射性核素的核由激发态向基态或由高能态向低能态跃迁时,放出γ射线的衰变过程称γ衰变,也称γ跃迁。
当原子核发生α衰变和β衰变时,衰变后的子核往往处于激发态,衰变就是退激发跃迁过程所导致的能量释放。
γ衰变往往是原子核以放出γ-ray 释放出过剩能量。
例如:99Mo 99mTc+ e- 99Tc+ 能量一定,单纯的γ射线是核素显像的最佳选择(SPECT成像)
二、核衰变规律
[07级临五3][06级临七2][05级临七4][04级临七B2][02级临七2]物理半衰期(7)
物理半衰期(physical half life):在单一的放射性核素衰变过程中,放射性活度降至其原有值一半时所需要的时间称为物理半衰期,简称半衰期(T1/2)。
[08级临五单选A7]半衰期计算(7)