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放射物理基础1

肿瘤放射物理学原子模型的提出和发展原子结构原子、原子核质量和能级质量和能级的关系单位体积物质中的原子数、电子数基本粒子种类和物理特性提纲1

肿瘤放射物理学(RadiationOncologyPhysics)是将放射物理学的基本概念和原理应用于肿瘤放射治疗的一门交叉学科是医学物理学的一个重要的分支是放射肿瘤学的一个重要基础肿瘤放射治疗学(RadiationTherapy)是描述从体位确定到肿瘤定位到计划设计到计划执行及随访过程的一门科学2肿瘤放射物理学

核外电子的壳层分布规律3在原子中具有相同主量子数的电子构成一个壳层，具有相同轨道角动量量子数的电子构成一个次壳层。根据泡里不相容原理，可确定每个壳层和次壳层可容纳的电子数,分别是2n2和2(2l+1)。3

原子能级4电子在原子核库仑场中所具有的势能主要有主量子数n和轨道角动量量子数l决定。n和l的变化就构成了分立的原子能级,依次是1s2s…。电子填充壳层时按照从低能级到高能级的顺序，以保证原子处于能量最低状态。4

微观粒子的质量5微观粒子的质量以原子质量单位u表示电子0.000548u，质子1.007277u，中子1.008665u

u与g之间的关系6阿伏加德罗定律一摩尔(mol)任何元素的物质包含有6.022045x1023个原子，该数称为阿伏加德罗NA1mol物质的质量在数值上与其相应原子质量相等，单位是g/mol转换关系6

微观粒子的能量单位7射线粒子的能量单位eV、KeV、MeV,1eV表示一个电子穿过电压为1V的电场所获得的动能eV与J的转换7

质量和能量的转换关系8质量和能量是物质的基本属性。根据相对论，这两个属性是相互联系的。具有一定质量的物体具有相应的能量，当它的质量发生了变化，则其能量也发生相应变化。两者关系用质能关系式描述,

单位体积、单位质量中的原子数9单质化合物或混合物单位体积原子数每克原子数

电子密度和每克电子数10电子密度ne是单位体积中的电子数每克电子数Ne对于单质对于化合物或混合物

对于单质氢元素Z/MA?1,Ne=5.974x1023/g其它元素Z/MA?0.5-0.4,Ne=3x1023/gNe与Z的关系11对于化合物/混合物，Ne与氢量有关

本章小结肿瘤放射物理学原子模型的提出和发展原子结构原子、原子核质量和能级质量和能级的关系单位体积物质中的原子数、电子数基本粒子种类和物理特性12

放射物理基础2

原子核的放射性原子核的稳定性衰变类型放射性度量递次衰变和放射平衡人工放射性核素核反应几个重要的核反应重核的裂变和轻核的聚变核反应的应用介绍提纲14

原子核的稳定性15中子数与质子数的比例核子数的奇偶性重核的不稳定性

放射性衰变类型(一):α衰变16镭衰变为氡的衰变纲图16

放射性衰变类型(二):β衰变17从磷至硫的衰变纲图从钠至氖的衰变纲图17

放射性衰变类型(三):γ跃迁和内转换18α,β衰变后的原子核很可能处于激发态，会以γ射线的形式跃迁到较低的能态或基态，这种跃迁的过程称为γ跃迁。处于激发态的原子核还有另外一种释放能量的方式，即将跃迁的能量直接转移给一个轨道电子，而将后者发射出原子，这个过程称为内转换。

放射性度量19衰变常数表示单位时间内每个原子核衰变的概率放射性活度是指一种放射性核素的一定数量的原子核在一个很短的时间间隔内发生的衰变数除以该时间间隔之商，1Ci=3.7x1010Bq半衰期表示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,

平均寿命是指放射性原子核平均生存的时间放射性比活度是指单位质量放射源的放射性活度，是衡量放射性物质纯度的指标20

递次衰变定义：放射性核素变为稳定核素时往往经多次衰变完成放射性平衡：子母体的放射性活度可保持固定比例的状态。平衡条件:母体半衰期子体半衰期2121

人工放射性核素人工放射性核素在医学中有着广泛的运用，制备途径有两种：1.利用核反应堆生产，利用反应堆中的强中子束照射，靶核俘获中子而生成放射性核素，或者利用中子引起重核裂变，从裂变碎片中提取放射性核素。2.高能加速器用来生产短寿命放射性核素。2222

产生第一个人工放射性核素的反应231934年，约里奥-居里夫妇发表文章宣布观察到了人工放射现象，他们完成了如下核反应：磷30不稳定，通过放射性衰变转变为硅30：

重核的裂变1938年底，德国物理学哈恩发现在用中子轰击铀核的实验中发现，生成物中有原子序数为56的元素钡。奥地利物理学家弗里施将此现象名为原子核的裂变。铀核在被中子轰击后分裂成两个中等核的核反应叫裂变。24

核聚变两个轻核结合成质量较大的核，这样的核反应叫聚变。2