质子变成中子
X射线
12553I + e- → 12552Te + υ + Q
核外轨道电子
• 电子俘获后，外层轨道电子填充到内层轨 道上，多余的能量以X线形式释放，称为 特征X射线（characteristic X ray）。
• 多余的能量也可传递给更外层的 电子， 使之脱离轨道释出，此电子称为俄歇电子 （Auger electron）。
• 有效半减期（effective half life，Te） 生物体内放射性核素由于从体内排出和物理衰变两个因素， 减少至原有放射性活度的一半所需的时间。
1/Te=1/T1/2+1/Tb
➢ 放射性活度（radioactivity， A)：单位时间内发生 衰变的原子核数。A = A0e-t 1 Bq：放射性核素在1秒内发生一次衰变。 1Ci = 3.7×1010Bq kBq(103Bq) 、 MBq(106Bq)、GBq(109Bq) mCi（10-3Ci）、μCi（ 10-6Ci ）
137N → 136C + β+ + υ + Q
+
+ ++
+ +
+
+ +
中微子
+
质子转变成中子 释放一个正电子
中子转变成质子 释放一个负电子
－
反中微子
中微子和反中微子不带电荷、质量数基本为0， 两者自旋方向相反。 三种子体分享裂变能——因此电子具有连续能谱。
3. 电子俘获（Electron capture, EC）
核衰变
放射性核素由于核内结构或能级调整，自发地 释放出一种或一种以上的射线并转化为另一种核素 的过程称为核衰变（nuclear decay)。 稳定性核素(stable nuclide)：原子核稳定，不会 自发衰变的核素。 放射性核素(radionuclide)：原子核不稳定，需通 过核内结构或能级调整才能趋于稳定的核素。
Ionization 电离 Excitation 激发 Scattering 散射 Bremsstrahlung 轫致辐射
➢ Interactions of γ-ray with matter
Photoelectric effect 光电效应 Compton scattering 康普顿散射 Pair production 电子对生成
电子俘获后，有时原子核具有较高能量， 处于激发态，放射出γ射线回复到基态；
也可以把能量直接传给核外内层电子， 使之发射出去，称为内转换电子(internal conversion electron，IE)。
发生内转换后该层轨道空缺，也将由外 层电子填补，从而放射特征X射线或俄歇 电子。
4. 衰变 ➢ 核素由激发态向基态或由高能态向低能态跃
核力：原子核的核子之间存在着很强的短程 引力，使原子核中的核子结合在一起。
同时原子核中又存在带正电荷的质子之间的 静电排斥力。
原子核的稳定性由核子之间的核力和静电排 斥力的相对大小决定，与质子数(Z)和中子数(N) 的比例有关。
Z<20 Z/N=1 Stability
Z>20 N/Z>1 Stability
Z>83
Unstability
基本衰变类型
1. 衰变
+ +
+
++
+
+
+ +
放射性母核
粒子得到大部分衰变能， 粒子含2个质子，2个中子
238U4He + 234Th
从母核中射出 的4He原子核
2. 衰变
发生原因——母核中子或质子过多
β- + υ +- Q
➢正电子衰变（β+衰变）
➢ 放射性核素衰变是随机的、自发的按一定的速 率进行，各种放射性核素都有自己特有的衰变 速度。
➢ 放射性核素原子随时间而呈指数规律减少。
衰变规律
指数衰减规律：N = N0e-t N0: 0时放射性原子核的数目 N: 经过t时间后未发生衰变的放
射性原子核数目
e: base of natural logarithm t: decay time :decay constant
只与原子核本身性质有关， 与外界条件无关 数值越大衰变越快 =ln2/T1/2 即=0.693/T1/2
N = N0e-t
半衰期
• 物理半衰期（physical half life，T1/2） 放射性核素减少一半所需要的时间。
• 生物半排期（biological half life，Tb） 生物体内放射性核素经各种途径从体内排出一半所需的时间。
➢ 同位素(isotope)——凡同一元素的不同核素 （质子数同，中子数不同）在周期表上处于 相同位置，互为同位素。
4
➢ 核素(nuclide)——质子数相同，中子数也相 同，且具有相同能量状态的原子，称为一种 核素。不仅化学性质相同，核的性质也相同。
➢ 同质异能素(isomer)——质子数和中子数都 相同，但处于不同的核能状态原子，如99Tcm、 99Tc 。
➢ 放射性比活度：单位质量或体积中放射性核素的 放射性活度。 单位： Bq/kg; Bq/g; Bq/m3; Bq/l
射线与物质的相互作用
物质：气体 液体 固体 包括人体 等
。。。。。。
。。。。。。
αβ
。。。。。。
γn
。。。原子。。。
➢ Interactions of charged particles with matter (α,β)
放射物理
中日友好医院核医学科
基本概念
++ +
原子结构
原子核 中子
质子 电子
原子核结构:
X为元素符号 Z为质子数 N为中子数 A为质量数
原子核(atomic nucleus)
m激发态(右上角)
如：131I、99Tcm
元素、核素、同位素
➢ 元素(element)——具有相同质子数的原子， 化学性质相同，但其中子数可以不同，如131I、 127I、123I、124I、 125I等。
迁时，放出射线的衰变过程为衰变，又称 同质异能跃迁。 ➢ γ衰变常继发于α衰变、β衰变或其他核反应。
99Mo → 99Tcm + β- → 99Tc + γ 131I → 131Xe + β- +γ
+ +
+
++
+
+
+ +
光子
－
反中微子
衰变：99Tcm 99Tc
核衰变基本规律
➢ 对于由大量原子组成的放射源，每个原子核都 可能发生衰变，但不是所有原子在同一时刻都 发生衰变，某一时刻仅有极少数原子发生衰变。