放射物理講義01

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1、放射物理學(xué)講義韓樹奎北京大學(xué)臨床腫瘤學(xué)院第一章原子物理基本概念講義原子運(yùn)動(dòng)形態(tài)第一章原子物理基本概念原子名稱的表示AZX原子量A：用原子質(zhì)量單位（amu）表示原子質(zhì)量時(shí)為原子量1amu=126C原子核質(zhì)量的1/12原子序數(shù)：原子核中質(zhì)子數(shù)目原子的大小：10-10m量級(jí)原子核的大?。?0-14m量級(jí)電子電荷量：e=1.60219?10-19庫(kù)侖同位素：質(zhì)子數(shù)相同中子數(shù)不同的原子總稱阿佛加德羅常數(shù)：每一克原子量所含原子數(shù)相同，為6.023?1023克原子第一章原子物理基本概念原子結(jié)構(gòu)—?dú)咏Y(jié)構(gòu)量子數(shù)：決定電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)主量子數(shù)

2、n：取值1，2，3….,殼層分別為K，L，M，N，O，P，Q殼層，每個(gè)殼層最多可容納的電子為2n2。軌道角動(dòng)量量子數(shù)l：可取值0，1，2，3，…依次對(duì)應(yīng)次s,p,d,f,g,軌道方向量子數(shù)ml：取值范圍-l,-l+1,….l-1,l。次殼最多可容納2(2l+1)個(gè)電子自旋量子數(shù)s：電子的自旋為1/2自旋磁量子數(shù)ms：對(duì)電子可取值為1/2和-1/2第一章原子物理基本概念原子結(jié)構(gòu)—?dú)咏Y(jié)構(gòu)第一章原子物理基本概念原子結(jié)構(gòu)—?dú)咏Y(jié)構(gòu)第一章原子物理基本概念原子結(jié)構(gòu)—?dú)咏Y(jié)構(gòu)第一章原子物理基本概念原子結(jié)構(gòu)—?dú)咏Y(jié)構(gòu)能級(jí)：最外價(jià)層電子接

3、受能量到高能軌道，該原子處于激發(fā)狀態(tài),從而形成有一定壽命的能級(jí)．第一章原子物理基本概念能級(jí)第一章原子物理基本概念特征X射線：若原子激發(fā)發(fā)生在內(nèi)殼層，如K，L….使電子離開原子而發(fā)射出去，形成內(nèi)殼層空穴，瞬時(shí)被外殼層電子填充，導(dǎo)致輻射發(fā)生，產(chǎn)生特征X射線。第一章原子物理基本概念束縛能：殼層電子束縛能（或結(jié)合能）由于殼層電子能級(jí)能量隨主量子數(shù)n和軌道量子數(shù)l的增大而增大，并且是負(fù)值，軌道電子的結(jié)合能隨n和1的增大而減小。對(duì)于同一能級(jí),束縛能隨原子序數(shù)增大而增加。第一章原子物理基本概念第一章原子物理基本概念原子和原子核質(zhì)量原子質(zhì)

4、量單位amu1amu=126C原子質(zhì)量/12=1.6605655?10-27kg摩爾質(zhì)量摩爾質(zhì)量為相對(duì)原子質(zhì)量，1摩爾物質(zhì)的質(zhì)量在數(shù)值上與相對(duì)原子質(zhì)量相等。126C的摩爾質(zhì)量=12阿伏加德羅常數(shù)NA1摩爾的任何元素物質(zhì)包含有6.022045?1023個(gè)原子第一章原子物理基本概念質(zhì)量和能量的關(guān)系一定質(zhì)量m的靜止物體，具有的能量為mc2運(yùn)動(dòng)物體的總能量為動(dòng)能與靜止能量之和E=Ek+mc2第一章原子物理基本概念單位體積（單位質(zhì)量）物質(zhì)中的原子數(shù)和電子數(shù)?：?jiǎn)钨|(zhì)物理密度，Z：原子序數(shù)，MA：摩爾質(zhì)量，NA：阿伏加德羅常數(shù)。?單位體

5、積原子數(shù)=??NAMA?Z單位體積電子數(shù)=??NAMANA每克物質(zhì)原子數(shù)=??MAZ每克物質(zhì)電子數(shù)=??NAMA第二章放射性核素基本概念和術(shù)語(yǔ)定義及性質(zhì)：元素的原子核能自發(fā)地釋放輻射線，這一過程稱為放射性衰變放射性活度：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)由一特定核能態(tài)發(fā)生核躍遷數(shù)的期望值。用ci或Bq表示1ci=3.7?1010dps,1Bq=1dps第二章放射性核素基本概念和術(shù)語(yǔ)半衰期：放射性活度或放射性核素?cái)?shù)目衰減到初始值一半時(shí)所需時(shí)間。用T1/2表示。放射性比活度：?jiǎn)挝毁|(zhì)量放射源的放射性活度。是放射性物質(zhì)純度的指標(biāo)。因放射源中含有大量的相同

6、元素的穩(wěn)定同位素和其它元素的穩(wěn)定同位素第二章放射性核素基本概念和術(shù)語(yǔ)衰變常數(shù)：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)放射性核素衰變數(shù)?N/?t與放射性核素?cái)?shù)N成正比。其比例常數(shù)?為衰變常數(shù)。?N/?t=-?N積分形式：N=N0exp(-?t)用活度表示：A=A0exp(-?t)根據(jù)半衰期定義：1/2=A/A0=exp(-?t)?=ln2/T1/2=0.693/T1/2A=A0exp[(-0.693/T1/2)?t]第二章放射性核素衰變中的粒子數(shù)和能量守衡衰變方式可用下式表示：以?衰變?yōu)槔Ｗ訑?shù)守衡：AZX?A-4Z-2Y+42He能量守衡：MXc2=

7、MYc2+EY+m?c2+E?用粒子數(shù)守衡和能量守衡定律作為判斷一種衰變是否可以發(fā)生的先決條件第二章放射性核素衰變類型?衰變?cè)有驍?shù)大于82的原素都不穩(wěn)定,會(huì)自發(fā)放出?粒子或自發(fā)地裂變，最后成為鉛（Z=82）鐳是最典型的?衰變。衰變鋼圖如下：第二章放射性核素衰變類型?衰變?nèi)N類型?衰變：?—衰變：AZX?AZ+1Y+e?+?+Q?+衰變：AZX?AZ?1Y+e++?+Q軌道電子俘獲：AZX+e??AZ?1Y+?+Q式中：?和?表式中微子和反中微子。Q為衰變能。由于衰變產(chǎn)物為三體，因此，?粒子的能量由0到一個(gè)最大值呈鐘罩型連

8、續(xù)分布。第二章放射性核素第二章放射性核素第二章放射性核素第二章放射性核素第二章放射性核素衰變類型?躍遷和內(nèi)轉(zhuǎn)換處于激發(fā)態(tài)的原子核有兩種方式退激。?躍遷：能量在KeV?MeV內(nèi)轉(zhuǎn)換：原子核的激發(fā)能轉(zhuǎn)換給軌道電子，使電子發(fā)射出去。內(nèi)轉(zhuǎn)換不是內(nèi)光電效應(yīng)。即不是原子核先放出?射線，由?射線再擊出軌道電子。第二章