辐射基本知识
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辐射源：发射电离辐射或者释放放射性物质而引起辐
射照射的一切物质或者实体。

放射源：辐射源中一பைடு நூலகம்源的称谓。除研究堆和核动力
堆核燃料循环范畴的材料以外，永久密封在容器中或
者有严密包层并呈固态的放射性物质。
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电离辐射源 天然辐射源 人工辐射源
宇 宙 射 线
宇 生 放 射 性 核 素
23 V 41 Nb 73 Ta 105 Db
24 Cr 42 Mo 74 W 106 Sg
25 Mn 43 Tc 75 Re 107 Bh
26 Fe 44 Ru 76 Os
27 Co 45 Rh 77 Ir
28 Ni
29 Cu
46 47 Pd Ag 78 Pt 79 Au
108 109 110 111 112 113 114 115 Hs Mt 66 Dy 98 Cf 67 68 69 70 Ho Er Tm Yb 99 100 101 102 Es Fm Md No 71 Lu 103 Lr
A N A0 e
A0 e
0.693 T1/ 2
半衰期 (T 1 / 2 ): 放射性核素的数目减少至原来一半所需要的时 间.
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No = 100
100 80 60
T1/2 = 5 d
40
20 0
0
5
Time (days)
10
15
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核素
232Th 238U 235U 137Cs 60Co 125I 131I 99Tcm 18F
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H 同位素
eeeP n n
P
P
n
1H
2H
99％
3H
1％
H
D
T
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人类已经发现近2800多种核素， 天然核素330 多个，人工合成约2500种，天然核素中 稳定核素～ 279，放射性核素～50。
IA
0 IIA
1 H 3 Li 11 Na 19 K 37 Rb 55 Cs 87 Fr
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27 Al 13
30 P 15

30 Si 14
4 He 2
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天然放射性核素
天然放射系
238U、235U、232Th
天然放射性核素
半衰期很长 40K 天然核反应
3H、14C
辐射基本知识 天然放射系
铀系（238U） 镭（226Ra） 氡（222Rn） 短寿命子体 (218Po,214Pb,214Bi) 终止核素(206Pb) 终止核素(207Pb) 锕系（235U） 镭（223Ra） 氡（219Rn） 钍系（232Th） 镭(228Ra,224Ra) 氡（220Rn） 短寿命子体 (216Po,212Pb,212Bi) 终止核素(208Pb)
质量转化为能量
中子能量在物质中的 转移和吸收
中子不带电 它只与物质的原子核发生相互作用 作用过程有两类：
散射和吸收
散射： 弹性散射（n；n’），中子部分动 能向与其碰撞的原子核转移，自身则
改变原来的运动方向。原子核越轻，
得到的能量越多。氢核易受弹性散射， 得到的能量最多。
散射： 非弹性散射（n；γ, n’），中子损 失部分能量，使原子核变成激发态，退
三大发现为核能和核技术应用奠定了基础
辐射基本知识 一、辐射
辐射: 以粒子或电磁波形式传递的能量。 粒子：中子n，质子p，α、β、带电粒子等。 电磁波：普通电磁波、X射线、γ射线。 辐射之所以有健康危害,是因为其具有能量。 大体上，能量越大，辐射的危害越大。
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电离与非电离辐射
电离辐射-能量能够引起原子电离的辐射 (>10eV) 核辐射(n, p, d,T,e,X/γ,带电粒子等)都是电离辐射 非电离辐射-能量不足以引起原子电离的辐射(<10eV) 紫外线、可见光、红外线、微波、无线电波 (电离: 原子失去电子) 放射性工作者主要关心电离辐射(核辐射)
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苏州大学 公共卫生学院 曹毅 医学博士 国家注册核安全工程师 yicao@ 65881552
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基本内容
• 辐射概念
• 原子与原子核
• 放射性 • 活度及衰减 • 电离辐射与物质相互作用
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19世纪末，人类相继发现了X射线、放射性和电子，这 三大发现揭开了近代物理的序幕，物质结构的研究开 始进入微观领域。
4 Bi 12 Mg IIIB IVB 20 Ca 38 Sr 56 Ba 88 Ra 21 Sc 39 Y 57 La 89 Ac 22 Ti 40 Zr 72 Hf 104 Rf
元 素 周 期 表
VB VIB VIIB VIIIB IB
2 IIIA IVA VA VIA VIIA He 5 6 7 8 9 10 B C N O F Ne 13 14 15 16 17 18 IIB Al Si P S Cl Ar 30 Zn 48 Cd 80 Hg 31 Ga 49 In 81 Tl 32 Ge 50 Sn 82 Pb 33 As 51 Sb 83 Bi 34 Se 52 Te 84 Po 35 Br 53 I 85 At 36 Kr 54 Xe 86 Rn
电离（Ionization）： 从原子、分子或其他束缚状态释放
一个或多个电子的过程。 在电离过程中产生的负离子和正离
子形成离子对。
带电粒子通过物质
物质中原子被电离，在粒子通 过的路径上形成许多离子对： 正离子和自由电子
库仑作用
e+
自由电子
正离子
+ + + -
+ + ++ + + - ++ +++ -+ + ++ -+ +---+ - - + ++ - -+ -
部分动能变成能量连续分布的X射线的 光子能量。
物质中 X、γ射线能量的转移和吸收
X、γ射线与 可见光、紫外线 无线电波、红外线
一样属于电磁辐射，
具有波粒二象性。
γ射线对物质的电离作用:两步过程
第 1 步 初级作用
γ射线
三种作用效应
光电效应 康普顿效应 电子对效应 产生次级电子
第 2 步 次级作用
如：1H （n；γ）
14N 2H，辐射俘获
（n；p） 14C
吸收： 散裂过程，原子核吸收中子，发出多 个粒子。
如：12C （n；n’,3α）
14N
（n；2 α ） 7Li
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美国居民受辐射构成
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谢谢
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人工放射性核素
加速器生产； 反应堆生产。 Example:
重核裂变产物 ：90Sr , 137Cs , 99 Mo。
反应堆:
125I, 131I, 60Co, 99Mo。
加速器: 186Re, 18F, 11C。
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四、放射源强度与衰减
•放射性核素(天然/人工)都要发生衰变;
γ + A 原子
A* + e- （光电子）
A
+ X 射线
2）康普顿－吴友训效应（Compton--Wu effect)
如果入射光子的能量比原子中束缚 电子的结合能大很多，则就光子而言， 可认为原子中的束缚电子是”自由”的。 康普顿散射就是入射光子与“自由
电子”的弹性碰撞。
3)电子对生成（pair production) 当入射光子能量大于1.022MeV时，光子在原 子核的库仑电场作用下， γ射线消失，转换成一 对正负电子（二者又可结合转化为γ光子） ， 此过程称为电子对生成。电子对效应通常发生 在能量较大的光子。
激时放出 γ 光子。
该过程发生存在阈值：En > 0.1MeV 且重核的截面大于轻核的截面
散射： 去弹性散射（n；多个 n’），中子 与原子核作用后产生多个中子，核内质
子数照旧。
唯有高能中子才能有此过程。
吸收： 俘获过程，（n；γ）或（n；p） 原子核吸收中子，以发射γ光子或带电
粒子的形式释出多余能量。
3)电子对生成
能量≥1.02 MeV 的γ射线 与原子核作用可能产生一对
正-负电子。
能量转化成 质量 M = E /C2
M ＋ γ → M 1.02 MeV
+
e+ me
+
e - → γ1 + me 0.511MeV
γ2 0.511MeV
基本条件： γ射线能量 Eγ 1.02 MeV
三种效应与原子序数和光子能量的关系
原 生 放 射 性 核 素
核 设 施
核 技 术 应 用
核 爆
核 恐 怖
•222Rn及其子体
•核技术医学应用
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二、原子与原子核
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核素 (nuclide) 处于一定能级的具有相同质子数和中子 数的同一类原子的总称。如99Tcm、99Tc等。 同位素(isotopes)―质子数Z相同, 中子数N不同的核素 互为同位素。234,235,238U是铀的三种天然同位素。 放射性核素(radionuclide)－ 能够自发地发射粒子(射 线)或自发裂变的核素。如60Co、137Cs等。
半衰期 1.411010a 4.47109a 7.04108a 30.17a 5.27a 60.2d 8.04d 6.02h 1.82h
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五、电离辐射与物质相互作用
各种粒子/射线的穿透能力