肿瘤放射物理学-物理师资料-1.3-放射性.ppt

第二节放射性一、原子核的稳定性不稳定核素自发的放出射线，而变成为另一种核素，这种现象称为放射性。影响核素稳定的因素如下：1、中子数与质子数之间的比例关系2、核子数的奇偶性3、重核的不稳定性原子序数小于82的元素至少存在一种稳定核素，而原子序数大于82的元素都不稳定，会自发的放射出α粒子或自发裂变而成为铅（Z＝82）的同位素。狭长区域为稳定核素的位置。其中心线，可以用一个经验公式表示：二、衰变类型不稳定核素自发的放出射线，而变成为另一种核素，这种现象称为放射性，这个过程称为放射性衰变，这些核素称为放射性核素。衰变前的核称为母核，衰变后的核称为子核。衰变过程中释放的能量称为衰变能。衰变能等于衰变前后诸粒子静止质量之差所对应的能量，并以子核和发射粒子动能的形式释放。原子核的衰变，主要有三种类型，即α、β衰变和γ跃迁。（一）α衰变α粒子是氦的原子核，它由2个质子和2个中子组成。α衰变的反应式如下前提条件：只有母核与子核的静止质量之差大于α粒子的静止质量时，衰变能大于零，衰变才能发生。MeV重核易发生α衰变。图1－7从镭到氡的衰变纲图（二）β衰变β衰变包括3种类型：β-衰变、β＋衰变、轨道电子俘获。1、β-衰变：核内中子多，n→变P，放出一个负电子。反中微子母核静止质量原子质量母核的原子质量应大于子核的原子质量β-的能谱特点：两端低、中间高的连续谱分布。由于在一次衰变时会发射出两个粒子，子核的动能可以忽略，所以衰变能近似等于两个粒子的动能之和。每个粒子分配到的能量可以是零到衰变能之间的任何值。2、β＋衰变:核内质子多，P→变n，放出一个正电子。注：式中υ代表中微子。能谱特点：β＋粒子的能谱与β-粒子能谱一样也是连续的。母子核的原子质量之差应大于两个电子的静止质量3、轨道电子俘获原子核从核外壳层中俘获一个轨道电子使核内的一个质子转变为中子，同时放出中微子的过程称为轨道电子俘获。电子在子核原子中的结合能母子核的原子质量之差对应能量应大于轨道电子结合能在图1－6中的稳定核素区的左上方时，因为它的中子数比相应的稳定同位素的中子数多而被称为丰中子核素。丰中子核素容易发生β-衰变，经衰变后，一个中子变成一个质子，而质量数不变，因此它是沿同量异位线向右下靠拢稳定核素区。相反，如果一个核素位于稳定核素区的右下方，则被称为缺中核素。缺中子核素容易发生β+衰变或轨道电子俘获反应，沿着同量异位线向左上靠拢稳定核素区。（三）γ跃迁和内转换

伴随α或β衰变后发生。内转换：有些原子核把激发态跃迁到较低激发态或基态时释放出来的能量直接交给核外壳层电子（主要是K层电子），使该电子释放出来成为自由电子，这个过程称为内转换，发射出的电子称为内转换电子。例：（Eγ=0.141MeV）是的同质异能素。注：三、放射性度量放射性指数衰变规律：放射性活度：是指一定量的放射性核素在一个很短的时间间隔内发生的核衰变数除以该时间间隔之商。公式表达如下：活度的国际单位是贝可[勒尔]（Bq）。旧单位是居里（Ci）。1Ci＝3.7×1010Bq＝3.7×1010核衰变/秒λ为衰变常数半衰期：放射性核素其原子核数目衰减到原来数目一半所需的时间（T1/2）。半衰期与衰变常数的关系为：T1/2的单位是秒，对半衰期长的核素可以用分（min）、天（d）、年（a）。平均寿命（τ）：是指放射性原子核平均生存的时间。放射性比活度：单位质量放射源的放射性活度，单位是Bq/g。衡量放射性物质纯度的指标。例：一台60Co治疗机源初装时的活度为111TBq（3000Ci），使用5年、10年后源的活度还剩多少？解：将A0＝111TBq，T1/2＝5.27a，t＝5a，代入得，。四、递次衰变和放射平衡递次衰变：放射性核素转变为稳定核素时往往要经过多次衰变才能完成，这种衰变称为递次衰变。衰变过程中形成的核素系列称衰变系列。例如，转变为需经4次β－衰变递次衰变时任一子体随时间变化不仅与本次衰变的衰变常数有关，而且与前面所有衰变的衰变常数有关。放射性平衡：如果母体的半衰期大于子体的半衰期，当经过足够长的时间后，子母体间的放射性活度将保持固定比例，这样一种状态称为放射性平衡。当放射性平衡出现后，子体的衰变速度将与母体相同。五、人工放射性核素在医学中有广泛的应用，如钴-60、锝-99、锶-90、铱-192等。制备途径：（1）反应堆中的强中子束照射靶核，靶核俘获中子而生成放射性核；（主要来源）（2）中子