放射物理【核医学科】.ppt

湮灭辐射 ?＋衰变产生的正电子，在介质中行进（最大几毫米）时，?＋能量耗尽时和物质中的自由电子（e－）结合，两个电子的静止质量转化为两个方向相反、能量各为0.511MeV的?光子而自身消失，这叫湮灭辐射(annihilation radiation)。 探测湮灭辐射产生的两个方向相反的γ光子是PET成像的基础。 正电子湮灭 正电子与负电子相遇发生湮灭，产生两个 0.511 MeV的 γ光子。 e+ + e- → γ + γ me+ + me - = 0.511 + 0.511 MeV 转化效率 (100 %） γ γ 能量?质量 E = M C2 吸收作用 带电粒子通过物质时，与物质相互作用，能量不断损失，当射线能量耗尽后，该粒子不再存在，称作被吸收(absorption)。吸收前射线在物质中行经的路程称为射程(range)。 在外照射情况下，?粒子易于防护，但内照射情况下，伤害集中，应特别注意。 射线能量越高射程越长，介质密度越大射程越短，对射线的吸收越强。 光电效应、康普顿效应、电子对生成 ?射线与物质的相互作用 光电效应 光子与物质原子的轨道电子（主要是内层电子）碰撞，能量全部交给轨道电子，使之脱离原子，光子能量完全消失，这种作用过程为光电效应(photoelectric effect)。脱离原子轨道的电子称为光电子（photoelectron ）。 发生光电效应后，原子内层轨道形成空穴，外层电子很快填充，从而释放出特征X线或俄歇电子。 光电效应是?射线探测器的基本原理。 光电效应 自由电子 光子同(整个)原子作用把自己的全部能量传递给原子,壳层中某一电子获得动能克服原子束缚跑出来,成为自由电子，光子本身消失。 γ + A ? A* + e- （光电子） 原子 ? A + X 射线 原子 受激原子 康普顿效应 能量较高的?光子与原子的核外电子碰撞，将一部分能量传递给电子，使之脱离原子轨道成为自由电子， ?光子本身能量降低，运动方向发生改变，称为康普顿效应（ Compton effect ）。释放出的电子称为康普顿电子（Compton electron）,入射光子散射后称为康普顿散射光子（Compton scattered photon）。 电子对生成 当?光子能量?1.022 Mev时，光子在原子核电场作用下转化为一个正电子和一个负电子（negatron），称为电子对生成（ electron pair production），它们能量各为0.511 MeV，剩余的能量变成电子对的动能。 能量≥1.02 MeV 的γ射线 与原子核作用可能产生一对正-负电子。 M ＋ γ → M + e+ + e- → γ1 + γ2 1.02 MeV me me 0.511MeV 0.511MeV 能量?质量 M = E /C2 光电效应 康普顿效应 电子对效应 产生次级电子 电离、激发 γ射线 第 1 步 初级作用 第 2 步 次级作用 γ射线与物质相互作用 三种射线特性比较 射线 ? ? ? 性质 带电粒子 电子 电磁波 电离能力 1-7万对/cm 60-700对/cm 很弱 穿透能力 弱 较强 最强 射程 3-4cm 10-20m 理论上无限大 内照射危害 最大 大 最小 外照射危害 几乎无危害 大 最大 电离辐射生物效应及防护 急性效应：发生在大剂量X射线、 γ射线照射（一般2 Gy以上全身照射）之后，数小时或数天内发生的效应，如脱发、皮肤红斑、溃疡，白细胞、血小板减少，嗜睡、昏迷，恶心、呕吐、腹泻、便血等。 晚期效应：发生在急性效应恢复后或长期小剂量照射者，一般数年或数十年后发生的效应，如癌症和遗传效应等。 确定性效应（deterministic effect）：辐射损伤的严重程度与所受剂量呈正相关，有明显的剂量阈值。一般是在短期内受较大剂量照射时发生的急性损害，主要针对个体。 随机效应（stochastic effect）：辐射效应发生的几率与剂量相关，而严重程度与剂量无关，不存在阈值。主要有致癌效应和遗传效应，研究对象是群体。 辐射生物效应的物理化学基础 直接作用：生物分子的电离、