核医学与放射防护的基础知识课件

RadiologicalRadiologicalHHealthealth（RadioprotectionRadioprotection）放射卫生学（辐射防护）放射卫生学（辐射防护）放射卫生学（辐射防护）放射卫生学（辐射防护）TheSchoolofPublicHealth,SoutheastUniversityTang,MengTheSchoolofPublicHealth,SoutheastUniversityTang,Meng东南大学公共卫生学院东南大学公共卫生学院 唐萌唐萌RadiologicalHealth（RadioproteInternationalConferenceontheInternationalConferenceonthePROTECTIONOFTHEPROTECTIONOFTHEENVIRONMENTFROMTHEEFFECTSENVIRONMENTFROMTHEEFFECTSOFIONIZINGRADIATIONOFIONIZINGRADIATIONStockholm,Sweden6-10October2003OrganizedbytheIAEAInco-operationwithUNSCEAR,theECandtheIURHostedbytheGovernmentofSwedenthroughtheSwedishRadiationProtectionAuthorityInternationalConferenceonthInternationalConferenceontheInternationalConferenceontheInternational Atomic Energy AgencyOrganizedbytheIAEAInco-operationwithUNSCEAR,theECandtheIURHostedbytheGovernmentofAustriathroughtheAustrianRadiationProtectionAuthorityVienna,Austria6-7May2004InternationalConferenceonth核医学与放射防护的基础知识课件绪论核医学与放射防护的基础知识核医学与放射防护的基础知识绪论核医学与放射防护的基础知识核医学的发展史（核医学的发展史（1）1934年年EnricoFermi发明核反应堆，生产第发明核反应堆，生产第一个碘的放射性同位素。一个碘的放射性同位素。1936年年JohnLawrence首先用首先用32P治疗白血治疗白血病，这是人工放射性同位素治疗疾病的开始。病，这是人工放射性同位素治疗疾病的开始。1937年年Herz首先在兔进行碘首先在兔进行碘128I半衰期（半半衰期（半衰期衰期T1/225分）的甲状腺试验，以后被分）的甲状腺试验，以后被131I（8.4天）替代。天）替代。1942年年JosephHamilton首先应用首先应用131I测定甲测定甲状腺功能和治疗甲状腺功能亢进症状腺功能和治疗甲状腺功能亢进症1943年至年至1946年用年用131I治疗甲状腺癌转移治疗甲状腺癌转移核医学的发展史（1）1934年EnricoFermi发明核医学发展史（核医学发展史（2）1946年年7月月14日，美国宣布放射性同位素可以进日，美国宣布放射性同位素可以进行临床应用，开创了核医学的新纪元行临床应用，开创了核医学的新纪元1951年年BenedictCassen发明线性扫描机发明线性扫描机1958年年HalO.Anger发明发明Anger照相机照相机1959年年SolomonA.Berson和和RosalynS.Yalow发明放射免疫分析等对影像核医学和体外测定的发明放射免疫分析等对影像核医学和体外测定的发展都起到了很大的推动作用发展都起到了很大的推动作用50年代，钼年代，钼99Mo-锝锝99mTc(99Mo-99mTc)发生器发生器的出现的出现70年代单光子断层仪的应用和年代单光子断层仪的应用和80年代后期正电子年代后期正电子断层仪进入临床应用，使影像核医学在临床医学断层仪进入临床应用，使影像核医学在临床医学中的地位有了显著提高中的地位有了显著提高核医学发展史（2）1946年7月14日，美国宣布放射性同位素原子核原子核一、核的组成一、核的组成二、原子核的能级二、原子核的能级 原子核一、核的组成分子和原子的概念分子和原子的概念分子：分子是保持物质化学性质的最小分子：分子是保持物质化学性质的最小粒子。粒子。原子：原子是化学变化中的最小粒子。原子：原子是化学变化中的最小粒子。原子与分子的主要区别在于分子在化学原子与分子的主要区别在于分子在化学反应里可反应里可“分分”，原子在化学反应里不，原子在化学反应里不可可“分分”。分子和原子的概念分子：分子是保持物质化学性质的最小粒子。原子的内部结构原子的内部结构原子的内部结构原子的内部结构 原子核（质子原子核（质子+中子）中子）原子原子 （带正电）（不带电）（带正电）（不带电）核外电子（带负电）核外电子（带负电）原子的内部结构原子的内部结构关于原子要注意的几个问题关于原子要注意的几个问题（1 1）原子核所带电量和核外电子的电量）原子核所带电量和核外电子的电量相等，但电性相反，因此整个原子不显相等，但电性相反，因此整个原子不显电性。故核电荷数质子数核外电子电性。故核电荷数质子数核外电子数。数。（2 2）电子的质量很小，只相当于质子或）电子的质量很小，只相当于质子或中子质量的中子质量的1/18361/1836，所以原子的质量主，所以原子的质量主要集中在原子核上，故相对原子质量要集中在原子核上，故相对原子质量质子数中子数。质子数中子数。关于原子要注意的几个问题一、核的组成一、核的组成 原原子子核核(atomic nucleus)：由由两两种种质质量量几几乎乎相相等等的的基基本本粒粒子子质质子子()和和中中子子()组组成成,质质子子和和中中子子统统称称为为核子。核子。一、核的组成原子核(atomicnucleus)：由两种原子核的结构及相互关系原子核的结构及相互关系 原子核的结构及相互关系二、原子核的能级一般情况下一般情况下 最低能量状态最低能量状态（稳态）（稳态）放射性核素衰变放射性核素衰变 高能量状态（激发态）高能量状态（激发态）或高能粒子轰击或高能粒子轰击二、原子核的能级一般情况下最低能量状态第一节核物理基本知识一、元素、核素、同位素和同质异能素二、放射性核素与核衰变三、放射性衰变规律四、电离辐射与物质的相互作用第一节核物理基本知识一、元素、核素、同位素和同质异能素（一）元素(Element)元元素素：凡凡质质子子数数相相同同的的原原子子称称为为一一种种元元素素，它它们们的的原原子子序序数数相相同同，因因此此具具有有相相同同的的化化学学特特性性，是是组组成成不不同同物物质质的的基基本本单单位位。但但其其原原子子核核中中的的中中子子数数可可以以不不同同，因因而而物物理理特性可有某些差异。特性可有某些差异。目目前前，人人们们已已发发现现的的元元素素有有109种种，其其中中原子序数为原子序数为61，95109为人造元素。为人造元素。（一）元素(Element)元素：凡质子数相同的原子称为一物理半衰期（T1/2）Vienna,Austria二、吸收剂量及吸收剂量率剂量当量单位国际制单位是希沃特(),旧的专用单位为雷姆()二、吸收剂量及吸收剂量率原子与分子的主要区别在于分子在化学反应里可“分”，原子在化学反应里不可“分”。二、吸收剂量及吸收剂量率Yalow发明放射免疫分析等对影像核医学和体外测定的发展都起到了很大的推动作用这一过程也释放出衰变能(Q)。能谱单能连续能谱单能放射性活度随时间按指数规律减少，其减少至一半所需要的时间称作物理半衰期。穿透力弱中大将辐射与物质的相互作用的各种效应（辐射量）转化为其它可以观测的物理量。核医学与放射防护的基础知识1、电离室型个人剂量监测仪（个人剂量笔）这一过程也释放出衰变能(Q)。剂量当量率()指单位时间内的剂量当量1S=-=100rem闪烁计数器（scintillationcounter）（三）中子与物质的相互作用（二）核素(Nuclide)核核素素：不不仅仅质质子子数数相相同同，而而且且中中子子数数也也相相同同，因因而而质质量量数数相相同同，并并处处于于同同一一能能量量状状态态的的原原子，称为一种核素。子，称为一种核素。每每种种元元素素可可以以包包括括若若干干种种核核素素，目目前前已已知知的的核素有核素有2300多种多种,分别属于分别属于100多种元素。多种元素。物理半衰期（T1/2）（二）核素(Nuclide)核素：不核数的表示方法如下：核数的表示方法如下：X是是元元素素符符号号,Z表表示示质质子子数数目目（即即原原子子序序数数）,A表示核子数。表示核子数。上上右右图图某某些些核核素素左左上上角角质质量量数数之之后后加加m，表示该核素处于激发态，如表示该核素处于激发态，如99mTc核数的表示方法如下：（三）同位素(Isotope)同同位位素素：凡凡属属于于同同一一种种元元素素的的不不同同核核素素，它它们们在在元元素素周周期期表表中中处处于于相相同同的的位位置置，质质子子数数相相同同而而中中子子数数不不同同，称称为为元元素素的的同同位位素。素。（三）同位素(Isotope)同位素：凡属于同一种元素的不（四）同质异能素(Isomer)同同质质异异能能素素：核核内内中中子子数数和和质质子子数数都都相相同同但但核核所所处处能能态态不不同同的的核核素素互互为为同同质质异异能素。能素。（四）同质异能素(Isomer)同质异能素：核内中子数和 同质异能武器同质异能武器-第三代、第三代、第四代武器第四代武器-“伽玛弹伽玛弹”同质异能武器-第三代、元素、核素、同位素和同质异能素的异同点元素、核素、同位素和同质异能素的异同点 元素、核素、同位素和同质异能素的异同点二、放射性核素与核衰变（一）稳定性核素和放射性核素（二）核衰变公式和衰变图二、放射性核素与核衰变（一）稳定性核素和放射性核素三、放射性衰变规律（一）几个概念（二）放射性活度单位和与质量的关系 三、放射性衰变规律（一）几个概念衰变常数衰变常数()放射性核素在单位时间内衰变的原放射性核素在单位时间内衰变的原子核数与当时存有的原子核总数成正比子核数与当时存有的原子核总数成正比,每一种放射核素都有自己固定的单位时每一种放射核素都有自己固定的单位时间内衰变百分数间内衰变百分数,这个百分数叫做衰变常这个百分数叫做衰变常数数(),是放射性核素的重要物理特征参数。是放射性核素的重要物理特征参数。衰变常数()放射性核素在单位时间内衰变的原子核数放射性活度（放射性活度（I）单位时间内原子核衰变的数量。单位时间内原子核衰变的数量。放射性活度（I）单位时间内原子核衰变的数量。Inco-operationwith2、按测量目的分测量辐射粒子的数目或数率，每种元素可以包括若干种核素，目前已知的核素有2300多种,分别属于100多种元素。放射性活度随时间按指数规律减少，其减少至一半所需要的时间称作物理半衰期。4、特点：带有超限值报警信号。三、剂量当量和剂量当量率稳定性核素：当核内中子和质子数保持一定比例时,两种力量平衡,若没有外来因素(如高能粒子的轰击)，不会发生核内成分或能级的变化,这种核素称为稳定性核素。2、按测量目的分测量辐射粒子的数目或数率，目前，人们已发现的元素有109种，其中原子序数为61，95109为人造元素。（二）核素(Nuclide)OrganizedbytheIAEA（二）闪烁计数器（闪烁探头）二、吸收剂量及吸收剂量率带电粒子在物质中沿着最初入射方向所能穿行的最大直线距离称为带电粒子的射程。1959年SolomonA.元素：凡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，是组成不同物质的基本单位。1、电离室型个人剂量监测仪（个人剂量笔）1942年JosephHamilton首先应用131I测定甲状腺功能和治疗甲状腺功能亢进症Yalow发明放射免疫分析等对影像核医学和体外测定的发展都起到了很大的推动作用光子与物质原子相撞时,其能量全部交给原子的一个轨道电子(主要是内层)使之脱离原子而释放出来,此电子称作光电子,这种现象称作光电效应,光子在此过程中消失。物理半衰期（物理半衰期（T1/2）放射性活度随时间按指数规律减少，放射性活度随时间按指数规律减少，其减少至一半所需要的时间称作物理半其减少至一半所需要的时间称作物理半衰期。衰期。Inco-operationwith物理半衰期（T1/2生物半排期（生物半排期（Tb）指生物体内的放射性核素经由各种指生物体内的放射性核素经由各种途径（生物代谢）从体内排出一半所需途径（生物代谢）从体内排出一半所需要的时间。要的时间。生物半排期（Tb）指生物体内的放射性核素经由各种途有效半减期（有效半减期（Te）：指生物体内的放射性核素由于从体指生物体内的放射性核素由于从体内排出（生物代谢）和物理衰变（放射内排出（生物代谢）和物理衰变（放射性衰变）两个因素作用性衰变）两个因素作用,减少至原有放射减少至原有放射性活度的一半所需要的时间。性活度的一半所需要的时间。有效半减期（Te）：指生物体内的放射性核素由于从体放射性活度放射性活度放射性活度放射性活度(简称活度简称活度)过去惯称放射性强度。过去惯称放射性强度。现用国际制单位的专门名称是贝可（现用国际制单位的专门名称是贝可（Bq），），定义为每秒一次衰变。定义为每秒一次衰变。为为了了更更好好地地表表示示各各种种物物质质中中的的放放射射性性核核素素含含量量,通通常常还还采采用用比比活活性性及及放放射射性性浓浓度度这这二二个个参数。参数。比比活活性性：指指单单位位质质量量物物质质的的放放射射性性活活度度,单单位位是是q/g。放放射射性性浓浓度度：为为单单位位体体积积溶溶液液内内所所含含的的放放射射性性活活度度,单单位位是是/l，亦亦有有用用单单位位摩摩尔尔物物质质的的放放射性活度来描述比活性的射性活度来描述比活性的,单位是单位是/mol。放射性活度放射性活度(简称活度)过去惯称放射性强度。现用国贝可与居里之间的关系贝可与居里之间的关系 贝可与居里之间的关系四、电离辐射与物质的相互作用（一）带电粒子与物质的相互作用（二）X、光子与物质的相互作用（三）中子与物质的相互作用四、电离辐射与物质的相互作用（一）带电粒子与物质的相互作用（一）带电粒子与物质的相互作用1电离作用电离作用 2激发作用激发作用3散射作用散射作用4 4韧致辐射韧致辐射 5 5湮没辐射湮没辐射 6 6吸收作用吸收作用7 7、带电粒子的射程、带电粒子的射程 （一）带电粒子与物质的相互作用1电离作用电离作用电离作用 是指射线使物质中的原子失去轨道是指射线使物质中的原子失去轨道电子而形成正负离子对电子而形成正负离子对,它是某些放射性它是某些放射性探测器测量射线的物理基础探测器测量射线的物理基础,又是射线引又是射线引起物理、化学变化及生物学效应的主要起物理、化学变化及生物学效应的主要机制。机制。电离作用是指射线使物质中的原子失去轨道电子而形成正负激发作用激发作用 指射线使某些原子的轨道电子从低指射线使某些原子的轨道电子从低能级跃迁至高能级。当该电子退激时能级跃迁至高能级。当该电子退激时,能能量以光子或热能形式释出。量以光子或热能形式释出。激发作用也是一些放射性探测器工激发作用也是一些放射性探测器工作的物理基础作的物理基础,是射线引起物理、化学变是射线引起物理、化学变化和生物学效应的机制之一。化和生物学效应的机制之一。激发作用指射线使某些原子的轨道电子从低能级跃迁至高能散射作用散射作用 指指带带电电粒粒子子受受到到物物质质原原子子核核库库仑仑电电场场作作用用而而发发生生方方向向偏偏折折。散散射射作作用用对对测测量及防护都有一定影响。量及防护都有一定影响。-粒粒子子的的质质量量远远小小于于粒粒子子，它它引引起起物物质质电电离离和和激激发发的的同同时时，本本身身有有明明显显的的散射。散射。散射作用指带电粒子受到物质原子核库仑电场作用而发生方1937年Herz首先在兔进行碘128I半衰期（半衰期T1/225分）的甲状腺试验，以后被131I（8.物理半衰期（T1/2）光子与物质原子相撞时,其能量全部交给原子的一个轨道电子(主要是内层)使之脱离原子而释放出来,此电子称作光电子,这种现象称作光电效应,光子在此过程中消失。带电粒子在物质中沿着最初入射方向所能穿行的最大直线距离称为带电粒子的射程。（二）闪烁计数器（闪烁探头）二、吸收剂量及吸收剂量率剂量当量率()指单位时间内的剂量当量现用国际制单位的专门名称是贝可（Bq），定义为每秒一次衰变。原子与分子的主要区别在于分子在化学反应里可“分”，原子在化学反应里不可“分”。5跃迁与同质异能跃迁按探头分计数管型轻便、经济原子核（质子+中子）1照射量（X）是表示中等能量的光子或射线在空气中致电离能力的物理量。稳定性核素：当核内中子和质子数保持一定比例时,两种力量平衡,若没有外来因素(如高能粒子的轰击)，不会发生核内成分或能级的变化,这种核素称为稳定性核素。东南大学公共卫生学院唐萌每次衰变释放出一个粒子(He)，母核失去二个质子和二个中子，子核原子序数减少2，质量数减少4。原子核内核子之间存在一种强大的引力,称为核力(nuclearforce)。（锎）被用作中子源，用以轰击(铀)和（钚）而发生连锁反应,已成为核动力及某些核武器的原料之一。来自核的负电子称粒子)和一个反中微子（V）。剂量当量（H）是在吸收剂量的基础上考虑刭生物学效应的不同而设置的一种电离辐射量,它是直接反映各种射线被吸收后引起的生物学效应强弱的电离辐射量。韧致辐射韧致辐射 -粒子在介质中受到阻滞而急剧减粒子在介质中受到阻滞而急剧减速时能将部分能量转化为电磁辐射速时能将部分能量转化为电磁辐射,即即射线。射线。在防护上值得注意在防护上值得注意,即即-粒子的吸收粒子的吸收体和屏蔽物应采用低密度材料体和屏蔽物应采用低密度材料,如有机玻如有机玻璃、铝等。璃、铝等。1937年Herz首先在兔进行碘128I半衰期（半衰期T湮没辐射湮没辐射 当当+粒子与物质作用粒子与物质作用,能量耗尽时和能量耗尽时和物质中的自由电子物质中的自由电子(e-)结合结合,正负电荷抵消正负电荷抵消,两个电子的静止质量转化为两个方闽相两个电子的静止质量转化为两个方闽相反、能量各为反、能量各为0.511eV的的光子而自身光子而自身消失消失,这叫做湮没辐射或光化辐射。这叫做湮没辐射或光化辐射。湮没辐射当+粒子与物质作用,能量耗尽时和物质中的吸收作用吸收作用 射射线线使使物物质质的的原原子子发发生生电电离离和和激激发发的的过过程程使使射射线线的的能能量量逐逐渐渐消消耗耗,当当能能量量全全部耗尽部耗尽,该射线则不再存在该射线则不再存在,称作被吸收。称作被吸收。吸收作用射线使物质的原子发生电离和激发的过程使射线的带电粒子的射程带电粒子的射程 带电粒子在物质中沿着最初入射方带电粒子在物质中沿着最初入射方向所能穿行的最大直线距离称为带电粒向所能穿行的最大直线距离称为带电粒子的射程。子的射程。带电粒子的射程带电粒子在物质中沿着最初入射方向所能穿（二）X、光子与物质的相互作用光子引起初级电离的机制主要有以下三种：光子引起初级电离的机制主要有以下三种：1光电效应光电效应 2康普顿效应康普顿效应 3电子对生成效应电子对生成效应（二）X、光子与物质的相互作用光子引起初级电离的机制主光电效应光电效应光子与物质原子相撞时光子与物质原子相撞时,其能量全部其能量全部交给原子的一个轨道电子交给原子的一个轨道电子(主要是内层主要是内层)使使之脱离原子而释放出来之脱离原子而释放出来,此电子称作光电此电子称作光电子子,这种现象称作光电效应这种现象称作光电效应,光子在此过光子在此过程中消失。程中消失。光电效应光子与物质原子相撞时,其能量全部交给原子的一个康普顿效应康普顿效应 入入射射光光子子仅仅将将一一部部分分能能量量传传递递给给核核外外电电子子使使之之释释出出而而本本身身则则发发生生散散射射,这这种种现现象象称称作作康康普普顿顿效效应应,释释放放出出的的电电子子称称作作康康普普顿顿电电子子,入入射射光光子子经经散散射射后后称称为为康普顿散射光子。康普顿散射光子。康普顿效应入射光子仅将一部分能量传递给核外电子使电子对生成效应电子对生成效应 当当光光子子能能量量1.02时时,其其中中1.02的的能能量量在在物物质质原原子子核核电电场场作作用用下下转转化化为为一一对对正正负负电电子子,是是为为电电子子对对生生成成。余下的能量变成电子对的动能。余下的能量变成电子对的动能。电子对生成效应当光子能量1.02时,其中1（三）中子与物质的相互作用 中子不带电荷中子不带电荷,不能直接引起电离不能直接引起电离,但中但中子可以与物质原子核碰撞子可以与物质原子核碰撞,使原子核受到反冲使原子核受到反冲而运动而运动,这种反冲核可引起物质的电离作用这种反冲核可引起物质的电离作用（弹性散射）。中子也可能直接进入物质原（弹性散射）。中子也可能直接进入物质原子核而使之发生反应（核反应）。子核而使之发生反应（核反应）。（三）中子与物质的相互作用中子不带电荷,不能直接第二节电离辐射量与单位一、照射量和照射量率二、吸收剂量及吸收剂量率三、剂量当量和剂量当量率四、照射量与吸收剂量的关系（了解）五、有效剂量当量和集体剂量当量第二节电离辐射量与单位一、照射量和照射量率（二）X、光子与物质的相互作用比活性：指单位质量物质的放射性活度,单位是q/g。是指射线使物质中的原子失去轨道电子而形成正负离子对,它是某些放射性探测器测量射线的物理基础,又是射线引起物理、化学变化及生物学效应的主要机制。关于原子要注意的几个问题（二）计数率仪放射性活度(简称活度)过去惯称放射性强度。放射性活度随时间按指数规律减少，其减少至一半所需要的时间称作物理半衰期。是指射线使物质中的原子失去轨道电子而形成正负离子对,它是某些放射性探测器测量射线的物理基础,又是射线引起物理、化学变化及生物学效应的主要机制。因为它不足一个独立过程,称作跃迁。（二）X、光子与物质的相互作用511eV的光子而自身消失,这叫做湮没辐射或光化辐射。Stockholm,Sweden1937年Herz首先在兔进行碘128I半衰期（半衰期T1/225分）的甲状腺试验，以后被131I（8.二、吸收剂量及吸收剂量率在防护上值得注意,即-粒子的吸收体和屏蔽物应采用低密度材料,如有机玻璃、铝等。剂量当量（H）是在吸收剂量的基础上考虑刭生物学效应的不同而设置的一种电离辐射量,它是直接反映各种射线被吸收后引起的生物学效应强弱的电离辐射量。Yalow发明放射免疫分析等对影像核医学和体外测定的发展都起到了很大的推动作用5跃迁与同质异能跃迁Inco-operationwith电离室型较准照射量（照射量（X）1照照射射量量（X）是是表表示示中中等等能能量量的的光光子子或或射射线线在在空空气气中中致致电电离离能能力力的的物物理理量。量。2照照射射量量率率()单单位位时时间间内内的的照照射射量量称照射量率。称照射量率。（二）X、光子与物质的相互作用照射量（X）1照射量（X）照射量和照射量率照射量和照射量率 照射量和照射量率二、吸收剂量及吸收剂量率1吸吸收收剂剂量量（D）适适用用于于各各种种类类型型的的电电离离辐辐射射,它它表表示示物物质质吸吸收收射射线线能能量量的的电电离离辐射量。辐射量。2吸吸收收剂剂量量率率()单单位位时时间间内内的的吸吸收收剂量称吸收剂量率。剂量称吸收剂量率。二、吸收剂量及吸收剂量率1吸收剂量（D）适用于各种类型吸收剂量及吸收剂量率吸收剂量及吸收剂量率 吸收剂量及吸收剂量率三、剂量当量和剂量当量率剂剂量量当当量量（H）是是在在吸吸收收剂剂量量的的基基础础上上考考虑虑刭刭生生物物学学效效应应的的不不同同而而设设置置的的一一种种电电离离辐辐射射量量,它它是是直直接接反反映映各各种种射射线线被被吸吸收收后后引引起起的的生生物物学学效效应应强强弱弱的的电电离离辐辐射射量量。剂剂量量当当量量实实为为经经过过适适当当修正后的吸收剂量。修正后的吸收剂量。剂量当量率剂量当量率()指单位时间内的剂量当量指单位时间内的剂量当量 剂剂量量当当量量单单位位 国国际际制制单单位位是是希希沃沃特特(),旧旧的的专用单位为雷姆专用单位为雷姆()1S=-=100 rem剂量当量率单位为剂量当量率单位为-或或-。三、剂量当量和剂量当量率剂量当量（H）是在吸收剂量的基础上五、有效剂量当量有有效效剂剂量量当当量量（HE）当当所所考考虑虑的的效效应应是是随随机机效效应应时时,在在全全身身受受到到非非均均匀匀照照射射的的情情况况下下,受受到到危危险险的的各各组组织织或或器器官官的的剂剂量量当当量量与与相相应应的的权权重重因因子子乘乘积积的的总总和和为为有有效效剂量当量。剂量当量。建建议议,HE全全限限为为50Sv-(即即5-).五、有效剂量当量有效剂量当量（HE）当所考虑的效应是随机效五、集体剂量当量集集体体剂剂量量当当量量（S）由由于于辐辐射射的的随随机机性性效效应应,仅仅以以一一定定的的几几率率发发生生在在某某些些个个体体身身上上,并并非非受受到到照照射射的的每每个个人人都都会会发发生生,因因此此要要评评价价群群体体所所受受到到的的辐辐射射危危害害以以采采用用集集体体剂量当量剂量当量(S)更有实际意义。更有实际意义。集集体体剂剂量量当当量量的的单单位位是是“menSv”或或“menrem”集集体体剂剂量量当当量量是是一一个个广广义义量量,可可用用于于全全世世界居民界居民,或一个群体乃至一个个人。或一个群体乃至一个个人。五、集体剂量当量集体剂量当量（S）由于辐射的随机性效应,仅以第三节辐射测量仪器基本原理：基本原理：将将辐辐射射与与物物质质的的相相互互作作用用的的各各种种效效应应（辐辐射射量量）转化为其它可以观测的物理量。转化为其它可以观测的物理量。辐射探测器辐射探测器，1、从构成分：、从构成分：核电子仪器核电子仪器分类分类 放射性测量仪：放射性测量仪：鉴别辐射粒子的种类（鉴别辐射粒子的种类（、），），2、按测量目的分、按测量目的分 测量辐射粒子的数目或数率，测量辐射粒子的数目或数率，测量辐射粒子能量或能谱测量辐射粒子能量或能谱 剂量测量仪：剂量测量仪：测量照射量或照射量率，测量照射量或照射量率，测量吸收量或吸收量率测量吸收量或吸收量率第三节辐射测量仪器基本原理：一、辐射探测器（探头）（一）盖革弥勒（GM）计数管和正比计数管计数管和正比计数管 G-M计数管与正比计数管的区别：计数管与正比计数管的区别：G-M计数管计数管 不能区别粒子能量不能区别粒子能量 区别区别 正比计数管正比计数管 产生的电脉冲的幅度与入射粒子能量成正比产生的电脉冲的幅度与入射粒子能量成正比（二）闪烁计数器（闪烁探头）组成组成：闪烁体：闪烁体+光电倍增管光电倍增管 功能：功能：计数粒子数目，计数粒子数目，依脉冲幅度区别粒子能量依脉冲幅度区别粒子能量（三）半导体探测器PN结合型半导体探测器结合型半导体探测器 P(positive pole)N(nagitive pole)一、辐射探测器（探头）（一）盖革弥勒（GM）计数管和正比计二、通用核电子仪器常用的三种核电子仪器：常用的三种核电子仪器：自动定标器；自动定标器；计数率仪；计数率仪；脉冲高度分析器；脉冲高度分析器；二、通用核电子仪器常用的三种核电子仪器：液体闪烁计数器（liquidscintillationcountetr）吸收剂量及吸收剂量率功能：计数粒子数目，依脉冲幅度区别粒子能量单位时间内原子核衰变的数量。第一节核物理基本知识剂量当量单位国际制单位是希沃特(),旧的专用单位为雷姆()（二）X、光子与物质的相互作用激发作用也是一些放射性探测器工作的物理基础,是射线引起物理、化学变化和生物学效应的机制之一。剂量当量率()指单位时间内的剂量当量（三）中子与物质的相互作用物理半衰期（T1/2）Yalow发明放射免疫分析等对影像核医学和体外测定的发展都起到了很大的推动作用放射性活度(简称活度)过去惯称放射性强度。比活性：指单位质量物质的放射性活度,单位是q/g。带电粒子在物质中沿着最初入射方向所能穿行的最大直线距离称为带电粒子的射程。三、剂量当量和剂量当量率不稳定性核素(放射性核素)剂量当量率()指单位时间内的剂量当量按形式分电离室型巡测仪这一过程也释放出衰变能(Q)。通用核电子仪器（一）定标器是一种主要用于记录电脉冲数目的核电子仪器是一种主要用于记录电脉冲数目的核电子仪器 组组成成：高高压压稳稳压压电电源源、脉脉冲冲放放大大器器、脉脉冲冲甄甄别别器器、计数器、定时器计数器、定时器（二）计数率仪是一种直接指示单位时间内的平均脉冲数的仪器是一种直接指示单位时间内的平均脉冲数的仪器（三）脉冲幅度分析器是是一一种种把把不不同同幅幅度度的的输输入入电电压压脉脉冲冲加加以以甄甄别别分分组组，并按不同高度范围，分组加以记录的仪器。并按不同高度范围，分组加以记录的仪器。液体闪烁计数器（liquidscintillationc闪烁计数器（闪烁计数器（scintillation counter）液体闪烁计数器（液体闪烁计数器（liquid scintillation countetr）放射性活度计放射性活度计脏器功能测定仪脏器功能测定仪脏器显像仪器脏器显像仪器其它其它三、核医学专用辐射仪器闪烁计数器（scintillationcounter四、防护监测仪器（一）场所剂量监测仪(二)个人剂量监测仪（三）表面污染监测仪四、防护监测仪器（一）场所剂量监测仪（一）场所剂量监测仪 固定固定 按形式分按形式分 电离室型巡测仪电离室型巡测仪 便携便携1、类型、类型 闪烁体型巡测仪闪烁体型巡测仪电离室型电离室型 较准较准 按探头分按探头分 计数管型计数管型 轻便、经济轻便、经济 闪烁体型闪烁体型 灵敏灵敏2、功能：测工作场所、功能：测工作场所X、射线射线3、读数表示法：、读数表示法：mR/h、mrad/h（一）场所剂量监测仪固定(二)个人剂量监测仪1、电离室型个人剂量监测仪（电离室型个人剂量监测仪（个人剂量笔个人剂量笔）直读直读 可目测读数可目测读数 类型类型 非直读非直读 须专门仪器测笔上的残留电荷须专门仪器测笔上的残留电荷2、胶片剂量仪（黑度计）、胶片剂量仪（黑度计）特点：体小、结实、价廉、记录可永久保存特点：体小、结实、价廉、记录可永久保存3、热释光剂量仪热释光剂量仪 特特点点：灵灵敏敏度度高高、量量程程范范围围宽宽、可可重重复复使使用用、可可以以多多种种形形式在多种条件使用式在多种条件使用 适用：个人、工作场所、环境适用：个人、工作场所、环境4、玻璃剂量仪玻璃剂量仪 优点：量程宽、性能稳、重复性好、可重复使用优点：量程宽、性能稳、重复性好、可重复使用 缺点：对清洁度要求高、对环境湿度要求高缺点：对清洁度要求高、对环境湿度要求高5、几种个人剂量仪性能比较（、几种个人剂量仪性能比较（表表1-5）(二)个人剂量监测仪（三）表面污染监测仪 1、功能：测工作场所的工作面、衣服、手、功能：测工作场所的工作面、衣服、手 脚等表面污染水平脚等表面污染水平 2、类型：便携式、固定式、类型：便携式、固定式 3、读数：粒子数、读数：粒子数/分（分（cpm）4、特点：带有超限值报警信号。、特点：带有超限值报警信号。（三）表面污染监测仪1、功能：测工作场所的工作面、衣服、INTERNATIONALCOMMISSIONONRADIOLOGICALPROTECTION*63Thank You!*63ThankYou!63反应堆反应堆反应堆最早的扫描机最早的扫描机最早的扫描机最早的伽玛相机最早的伽玛相机最早的伽玛相机最早的摄碘试验最早的摄碘试验最早的摄碘试验钼钼99Mo-锝锝99mTc(99Mo-99mTc)发生器发生器钼99Mo-锝99mTc(99Mo-99mTc)发稳定性核素稳定性核素稳定性核素：当核内：当核内中子中子和质子数保持一定比例时和质子数保持一定比例时,两两种力量平衡种力量平衡,若没有外来因素若没有外来因素(如高能粒子的轰击如高能粒子的轰击)，不，不会发生核内成分或能级的变化会发生核内成分或能级的变化,这种核素称为稳定性核这种核素称为稳定性核素。素。目前已发现的目前已发现的2000多种核数中，只有多种核数中，只有274种是稳定性核种是稳定性核素，属于素，属于81种元素，种元素，1700多种属于不稳定性核素。多种属于不稳定性核素。原原子子核核内内核核子子之之间间存存在在一一种种强强大大的的引引力力,称称为为核核力力(nuclear force)。引力引力短程力短程力斥力斥力长程力长程力原子核能否稳定，取决于以上两种内在力量是否平衡。原子核能否稳定，取决于以上两种内在力量是否平衡。稳定性核素稳定性核素：当核内中子和质子数保持一定比例时,两不稳定性核素不稳定性核素(放射性核素放射性核素)核内质子数不变，中子数增加或减少核内质子数不变，中子数增加或减少都会使斥力大于引力，此时原子核乃处都会使斥力大于引力，此时原子核乃处于不稳定状态，需通过核内结构或能级于不稳定状态，需通过核内结构或能级调整才能趋于稳定，这种核素称作不稳调整才能趋于稳定，这种核素称作不稳定性核素。这种核内结构或能级的调整定性核素。这种核内结构或能级的调整称为核衰变。核衰变的同时称为核衰变。核衰变的同时,将释放出一将释放出一种或一种以上的射线，这种性质叫做放种或一种以上的射线，这种性质叫做放射性。因此，不稳定核素又称作放射性射性。因此，不稳定核素又称作放射性核素。核素。不稳定性核素(放射性核素)核内质子数不变，中核衰变公式和衰变图1衰变衰变 2-衰变衰变 3+衰变衰变 4电子俘获（电子俘获（EC）5跃迁与同质异能跃迁跃迁与同质异能跃迁 6 6自裂变自裂变核衰变公式和衰变图1衰变三种射线的比较三种射线的比较带电带电电子流电子流电子流电子流光流光流能谱能谱单能单能连续能谱连续能谱单能单能射程射程（空气）（空气）34cm1020cm无限大无限大电离能力（空气）电离能力（空气）1万万7万对万对/cm607千对千对/cm很小很小穿透力穿透力弱弱中中大大内照射危害内照射危害大大中中小小外照射危害外照射危害无无中中大大三种射线的比较衰变衰变 每每次次衰衰变变释释放放出出一一个个粒粒子子(He)，母母核核失失去去二二个个质质子子和和二二个个中中子子，子子核核原原子子序序数数减减少少2，质质量量数数减减少少4。这这一一过过程程也也释放出衰变能释放出衰变能(Q)。衰变每次衰变释放出一个粒子(He)，母核失去二-衰变衰变 主主要要发发生生于于富富中中子子核核素素。核核中中一一个个中中子子转转化化为为质质子子，同同时时放放出出一一个个负负电电子子(-；来来自自核核的的负负电电子子称称粒粒子子)和和一一个个反反中中微微子子（V）。故故子子核核原原子子序序数数增增加加1，质量数未变。质量数未变。-衰变主要发生于富中子核素。核中一个中子转+衰变衰变 主主要要发发生生于于贫贫中中子子核核素素。核核中中一一个个质质子子转转化化为为中中子子，同同时时释释放放出出一一个个正正电电子子（e+；+粒粒子子）及及一一个个中中微微子子。故故子子核原子序数减少核原子序数减少1，质量数不变。，质量数不变。+衰变主要发生于贫中子核素。核中一个质子转化为电子俘获（电子俘获（EC）电电子子俘俘获获也也发发生生于于贫贫中中子子核核素素。原原子子核核先先从从核核外外较较内内层层的的电电子子轨轨道道上上俘俘获获一一个个电电子子，使使之之与与一一个个质质子子结结合合转转化化为为中中子子，同同时时发发射射出出一一个个中中微微子子。故故子子核核也也是是原原子子序序数数减减少少1，质质量量数数不不变变。随随后后由由一一个个较较外外层层轨轨道道上上的的电电子子跃跃入入内内层层填填补空缺。补空缺。电子俘获（EC）电子俘获也发生于贫中子核素。原子核带电电子流电子流光流（2）电子的质量很小，只相当于质子或中子质量的1/1836，所以原子的质量主要集中在原子核上，故相对原子质量质子数中子数。是指射线使物质中的原子失去轨道电子而形成正负离子对,它是某些放射性探测器测量射线的物理基础,又是射线引起物理、化学变化及生物学效应的主要机制。二、吸收剂量及吸收剂量率Yalow发明放射免疫分析等对影像核医学和体外测定的发展都起到了很大的推动作用因为它不足一个独立过程,称作跃迁。50年代，钼99Mo-锝99mTc(99Mo-99mTc)发生器的出现同位素：凡属于同一种元素的不同核素，它们在元素周期表中处于相同的位置，质子数相同而中子数不同，称为元素的同位素。（一）稳定性核素和放射性核素Yalow发明放射免疫分析等对影像核医学和体外测定的发展都起到了很大的推动作用X是元素符号,Z表示质子数目（即原子序数）,A表示核子数。非直读须专门仪器测笔上的残留电荷InternationalAtomicEnergyAgency液体闪烁计数器（liquidscintillationcountetr）1S=-=100rem光子与物质原子相撞时,其能量全部交给原子的一个轨道电子(主要是内层)使之脱离原子而释放出来,此电子称作光电子,这种现象称作光电效应,光子在此过程中消失。Yalow发明放射免疫分析等对影像核医学和体外测定的发展都起到了很大的推动作用能谱单能连续能谱单能第四代武器-“伽玛弹”1、电离室型个人剂量监测仪（个人剂量笔）跃迁跃迁 上上述述四四种种衰衰变变的的子子核核可可能能先先处处于于激激发发态态，再再在在不不到到1微微秒秒的的时时间间内内回回到到基基态态并并以以光光子子的的形形式式释释出出多多余余的的能能量量，此此过过程程称称衰衰变变。因因为为它它不不足足一一个个独独立立过过程程,称作称作跃迁。跃迁。带电电子流同质异能跃迁同质异能跃迁 由上述五种核衰变形成的激发态子由上述五种核衰变形成的激发态子核有时可维持相当长的时间才退激。这核有时可维持相当长的时间才退激。这种子核可看作是一种单独的核素，本身种子核可看作是一种单独的核素，本身又可作为母核，通过又可作为母核，通过跃迁衰变成原子跃迁衰变成原子序数和质量数都和母核相同序数和质量数都和母核相同,只是能级不只是能级不同的子核，故这是一种同质异能素之间同的子核，故这是一种同质异能素之间的变化，这种的变化，这种跃迁乃特称为同质异能跃迁乃特称为同质异能跃迁跃迁(IT)同质异能跃迁由上述五种核衰变形成的激发态子核有时可维自裂变自裂变 超铀元素超铀元素 锎会自发裂变发射中子而变成锎会自发裂变发射中子而变成较轻的两个核素。较轻的两个核素。（锎）被用作中子源，（锎）被用作中子源，用以轰击用以轰击 (铀铀)和和 （钚）而发生连锁反（钚）而发生连锁反应应,已成为核动力及某些核武器的原料之一。已成为核动力及某些核武器的原料之一。自裂变超铀元素锎会自发裂变发射中子而变成较轻的两个核闪烁计数器闪烁计数器闪烁计数器液体闪烁计数器液体闪烁计数器液体闪烁计数器放射性活度计放射性活度计放射性活度计脑血流测定仪脑血流测定仪r-CBF脑血流测定仪r-CBF同位素扫描机同位素扫描机同位素扫描机双探头单光子发射扫描成像双探头单光子发射扫描成像(SPECT)双探头单光子发射扫描成像(SPECT)核医学与放射防护的基础知识课件正电子发射型计算机断层正电子发射型计算机断层(PET)正电子发射型计算机断层(PET)自动免疫测定仪自动免疫测定仪自动免疫测定仪骨密度仪骨密度仪骨密度仪热释光剂量仪热释光剂量仪热释光剂量仪袖珍剂量仪袖珍剂量仪哇！没有污染袖珍剂量仪哇！核医学与放射防护的基础知识课件