核医学物理基础

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1、BasicPhysicsofNuclearhttp://www.88guogan.com/核医学物理基础7/5/20211几个基本概念或定义Nuclide:具有特定质量数、原子序数与核能态,且半衰期足以能被观测的一类原子。Isotope:具有相同原子序数，而质量数不同的核素。Isomer:有相同质量数和原子序数，处于不同核能态的一类核素。7/5/20212Stable&radionuclide★前者稳定存在，不会自发地变化★后者不稳定，自发放射出射线，转变为另一种核素，是否稳定取决于核内中子与质子比率。P<20的核素，n:p＝１才能稳定。

2、P>20的核素,n:p>１才能稳定。P>83的核素，核力不能与质子间的斥力保持平衡，故全是不稳定的放射性核素。P<82的核素，天然的放射性核素很少，多由人工生产。7/5/20213核衰变类型（nucleardecay)α衰变核衰变时放射出α粒子的衰变。AZX--A-4Z-2Y+42He+Q4Heγ7/5/20214α粒子特性α粒子实质上是He原子核，α衰变发生在原子序数大于８２的重元素核素。α粒子的速度约为光速的1/10，即２万km/s，2s绕地球１周。在空气中的射程约为３－８cm，在水中或机体内为0.06-0.16mm。因其射程短，一

3、张纸即可阻挡但α粒子的电离能力很强。7/5/20215β衰变核衰变时放射出β粒子或俘获轨道电子的衰变。β衰变后核素的原子序数可增加或减少，但质量数不变。分β－衰变、β＋衰变和电子俘获三种类型。β粒子的速度为20万km/s。7/5/20216β－衰变衰变时放射出β－粒子。核内中子过多造成的不平衡。中子转化为质子的过程。np+e-β－γ7/5/20217β－粒子的特性β－粒子实质是负电子；衰变后质量数不变，原子序数加１。β－粒子的能量分布从0～最大具有连续能谱，穿透力比a粒子大；电离能量比a粒子弱，能被铝和机体吸收。7/5/20218β＋衰

4、变衰变时放射出β＋粒子。核内中子过少致不平衡。质子转化为中子过程β＋γpn+e+7/5/20219β＋粒子的特性β＋粒子实质是正电子；衰变后子核质量数不变，但质子数减１；β＋也为连续能谱；天然核素不发生β＋衰变，只有人工核素才发生。7/5/202110电子俘获(electroncapture,EC)核衰变时俘获一个轨道电子。它是核内中子数相对不足所致。从内层轨道（K）俘获一个电子，使核内一个质子转化为一个中子。P+e-n特征X线Auger电子γ7/5/202111γ衰变与内转换γ衰变是伴随其它衰变而产生；核素由激发态向基态或高能态向低能态

5、跃迁时放出γ射线的过程也称为γ跃迁(γtransition)；γ衰变后子核质量数和原子序数均不变，只是能量改变。内转换电子γ7/5/202112γ射线特性γ射线为光子流，不带电，穿透力强，电离能力弱；γ射线在真空中速度为30万km/s。7/5/202113三种衰变的比较α衰变质量、质子数都变；β衰变质子数变，质量数不变；γ衰变质子、质量数都不变，而能量改变。7/5/202114核衰变规律放射性核素是不稳定的，它要自发地发生衰变而变成新元素的核。放射性原子核并不是同时衰变的，对于某一个原子核而言，何时衰变是各自独立没有规律的，但对于某一种原

6、子核的群体而言，它的衰变是有规律的，即原子核数目随时间增长按指数规律减少。7/5/202115Decayconstant(λ)衰变常数：某种放射性核素的核在单位时间内自发衰变的比率；它反映该核素衰变的速度和特性；λ值大衰变快，小则衰变慢，不受任何影响。7/5/202116衰变公式衰变公式：Nt=Noe-λt特性：不同的放射性核素有不同的λ；共性：任何放射性核素的衰变原子核数目随时间增长按指数规律减少；tNlogNt7/5/202117半衰期halflife物理半衰期（physicalhalflife，T1/2）在单一的放射性核素衰变过程中

7、，放射性活度降至原来一半所需的时间；长者可达1010a，短者仅有10-10s。半衰期<10h的核素称为短半衰期核素。7/5/2021180.6930.693-0.693tλ=------T1/2=----A=Aoe------T1/2λT1/2生物半衰期(biologicalhalflife)在某生物体系中，某种指定化学元素的排出速率近似地按指数规律减少时，由于生物过程使其在此系统中减少至一半所需时间。7/5/202119有效半衰期(effectivehalflife)：当某生物系统中，某种指定的放射性核素的量，由于放射性衰变和生物排出的

8、综合作用，而近似地按指数规律减少时，该核素的量减少一半所需时间。Te=T1/2*Tb/(T1/2+Tb)例：I-131在甲状腺的Te计算，I-131物理T1/2为8.1天，设Tb为７天；Te=