肿瘤放射物理学1演示教学.ppt

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1、肿瘤放射物理学1第一节基本概念一、原子结构中心是带正电的原子核核的周围是带负电的电子在绕核运动原子核:质子和中子组成，质子带正电荷e，中子不带电，质子和中子统称为核子。原子序数、元素、核素、同位素和同质异能素原子序数：任何原子的核外电子数，统称为原子的原子序数。由于原子是电中性，核内质子数必然等于核外电子数，因此原子序数同时表示了核外电子数、核内质子数和核电荷数。元素：质子数相同的原子称为一种元素，它们的原子序数相同，因此具有相同的化学特性。但其原子核中的中子数可以不同，因而物理特性可有某些差异。到目前为止，天然和人工合成的元素有109种，组成元素周期表

2、核素：质子和中子数相同，质量数相同，并处于同能量状态的原子，称为一种核素，例如:为5种不同的核素。目前已知的核素有2300多种，分别属于100多种元素。、同位素：质子数相同而中子数不同，称为元素的同位素，例如:同质异能素：核内中子数和质子数都相同，但核所处能态不同的核素互为同质异能素。例如：正常的钴元素和镤元素表示为60Co和234Pa，它们的同质异能素则表示为60Com和234Pam等。和互为氢的同位素。二、原子、原子核能级核外电子的运动状态：主量子数n,轨道角动量量子数l,轨道方向量子数ml,自旋量子数ms根据泡利不相容原理，在原子中不能有两个电子处

3、于同一状态，即不能有两个电子具有完全相同的四个量子数。在一个原子中具有相同n量子数的电子构成一个壳层，n＝1、2、3、4、5、6、7的各层分别被称为K、L、M、N、O、P、Q层；在一个壳层内，具有相同l量子数的电子构成一个次壳层，l＝0、1、2、3、4、5、6的各次壳层分别用符号s、p、d、f、g、h、i表示。电子的壳层结构壳层能级次序各能级的电子数满壳层电子总数KLMNOPQ1s2s，2p3s，3p4s，3d，4p5s，4d，5p6s，4f，5d，6p7s，5f，6d，…22，62，62，10，62，10，62，14，10，62，14，10，...21

4、018365486电子在原子核的库仑场中所具有的势能主要由主量子数n和轨道角动量量子数l决定，并随n、l的增大而升高。零势能规定：习惯上规定当电子与核相距无穷远时，电子所具有的势能为零。因此，当电子填充核外某一个壳层时，其势能为负值。基态：电子填充壳层时按照从低能到高能的顺序进行，以保证原子处于最低能量状态,这种状态称为基态。由于内层电子对外层电子具有屏蔽效应，所以实际电子填充壳层时，会出现能级交错，而不是按壳层顺序逐个填充。激发态：当电子获得能量，从低能级跃迁到高能级而使低能级出现空位时，称原子处于激发态。结合能：当一个自由电子填充壳层时，会以发射一个

5、光子的形式释放能量，能量的大小等于壳层能级能量的绝对值，这些能量称为相应壳层的结合能。结合能随n、l的增大而减小，对于同一个能级，结合能随原子序数增大而增加。特征辐射与俄歇电子：处于激发态的原子很不稳定，高能级的电子会自发跃迁到低能级空位上，从而使原子回到基态。两能级能量的差值一种可能是以电磁辐射的形式发出，这种辐射称为特征辐射，当特征辐射的能量足够高，进入X射线能量范围时，又称为特征X射线；另一种可能是传递给外层电子，使之脱离原子束缚成为自由电子，这种电子称为俄歇电子，它的能量等于相应跃迁的X射线能量减去该电子的结合能。三、原子、原子核的质量原子质量单

6、位定义：1u＝原子质量相对原子质量：原子的质量以u为单位时测量得数。阿伏加德罗定律：1摩尔任何元素的物质包含有NA（6.022×1023）个原子。摩尔质量：1摩尔物质的质量，其数值等于相对原子质量，单位为（g/mol）。单位体积中的电子数＝每克原子数＝每克电子数＝四、电子密度、每克电子数单质单位体积中的原子数＝所有元素（氢除外）的近似电子密度:单位体积中的电子数为0.5，并且随原子序数的增加而略有减小。化合物或混合物分别表示构成元素的原子或离子的质量份额基本粒子的种类和物理特性基本粒子：质子、中子、电子、光子、π介子和其他一些粒子被认为是构成物质结构的基

7、本单元。比较稳定的、寿命比较长的基本粒子共有30多种。第二节放射性一、原子核的稳定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

8、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