放射性同位素与射线装置基础培训ppt课件

放射性基础知识 放射性同位素与射线装置安全和防护培训 1 主要内容 放射性基础知识辐射量和单位放射性同位素与射线装置应用 2 关于放射性 放射性 因其看不见 摸不着 听不到且对人的身体有害 人们常称其为 无形的杀手 放射性 是一柄 双刃剑 既有优点又有缺点 放射性同位素与射线装置在国民经济各个行业和人们日常生活中的应用是其它技术无法替代的 为人类造福 但是 如果对放射源管理和防护不当 会对工作人员身体健康造成危害 甚至造成环境的放射性污染 放射性是自然界存在的一种自然现象 有些物质的原子核不稳定 会自发地发生某些变化 这些不稳定的原子核在发生变化的同时会发射各种各样的射线 这种现象就是人们常说的放射性 3 第一部分放射性基础知识 原子和原子核的基本性质放射性放射性核素的衰变放射性强弱的表示 放射性活度辐射源辐射危害 4 所有的物质都是由分子构成的分子是由原子构成的组成元素的基本单位原子是由原子核和电子构成的原子核由质子和中子构成的 构成原子核的质子和中子统称为核子 1 原子和原子核的基本性质 5 原子的核式结构1911年英国物理学家欧内斯特 卢瑟福指导他的助手做了一个用钍 弹 轰击金箔1 50000英寸的实验 大部分 粒子会畅通无阻地穿过金箔 少数的发生偏转 极少数的被弹了回来 6 原子的核式结构 原子核位于原子的中心 带正电荷 几乎集中了原子的全部质量 带负电的电子沿一定的轨道绕原子核旋转 原子核所带的正电荷等于核外的电子数 整个原子呈电中性 1897年英国科学家汤姆孙发现了电子 7 原子核的结构模型 原子核 8 原子的半径 R约为10 10m原子核的半径 约为10 14 10 15m原子核的体积只相当于整个原子体积的万亿分之一 原子的质量 1u 12C原子质量 1 12 1 6605655 10 27kg 原子核的密度2 84 108t cm3即在每立方厘米体积中有近3亿吨的物质 9 电子 带有一个单位的负电荷 e 1 6 10 19Cme 9 1 10 31kg me 5 5 10 4u 质子 带有一个单位的正电荷 e 1 6 10 19Cmp 1 6726 10 27kg mp 1 00727u 中子 是不带电的中性粒子mn 1 6749 10 27kg mn 1 00867u 10 元素及符号表示1 元素 质子数相同的原子称为一种元素 原子核中质子的个数称为原子序数 原子包含的质子数决定了由此原子构成的物质的性质 一种元素代表了一种物质 2 符号表示 通常用一个符号来表示一种元素 如氢元素用H表示 元素符号既表示了元素的名字 同时又隐含地表示了原子序数 到目前为止 包括人工制造的不稳定元素 有110多种元素 原子序数相同的原子具有相同的化学性质 但原子核的性质由质子数与中子数共同决定的 11 核素及符号表示1 核素 是指在其原子核内具有一定数目的质子和中子以及特定能态的一种原子核或原子 根据原子核的稳定性 核素分为稳定的核素和不稳定的放射性核素 2 符号表示 X X 核素代号Z 原子序数A 质量数A Z N 中子数 如 H He C等 在实际应用中 有时只标记核素的质量数 如14C C 14 碳 14 AZ 11 42 146 12 3 同核异能素激发态原子核称为基态原子核的同核异能素 它们的A和Z均相同只是核能量状态不同 符号表示 如99mTc锝称为99Tc的同核异能素 99mTc表示该核素的原子核处于激发态 注意 99Tc和99mTc是两种独立的核素 13 同位素1 同位素 同位素是原子序数Z相同而质量数A不相同的各核素的总称 同位是指各核素在元素周期表中处于同一个位置 它们具有相同的化学性质 但各原子核的物理性质不同 2 自然界中许多元素具有同位素 如 天然存在的氢同位素有3种 1H 氕99 985 2H 重氢 氘0 015 3H 超重氢 氚 核素丰度 在同位素中各核素天然含量的百分比 天然存在的氧同位素有3种 16O 99 756 17O 0 039 18O 0 205 14 2 1放射性的发现2 1 1伦琴发现X射线 1895年伦琴 德国物理学家 1894年任维尔茨堡大学校长 1900年任慕尼黑大学物理学教授和物理研究所主任 伦琴于1901年荣获全世界首次颁发的诺贝尔物理学奖 1923年2月10日在慕尼黑逝世 终年78岁 2 放射性 X射线的发现 1895年冬 伦琴在德国维尔茨堡大学的实验室里做阴极射线管辉光实验 伦琴用高压电场轰击阴极射线管内的两个金属电极 把电子从金属原子中打出来 此即 阴极射线 15 11月8日晚 为了更好地观察管子的发光现象 他用黑色硬纸板将管子周围严实地挡住 不让光线漏出来 当他关掉室内电灯时 突然发现1米以外的一条凳子上的一块涂有亚铂氰化钡磷光材料的纸板发出了绿色的荧光 只要管子通电就发光 断电荧光就消失 更令他惊讶的是 将这张涂有磷光物质的纸板拿到隔壁去 会有同样的现象 这种不知名的射线能够穿透轻物质 但金属和人的骨骼等重物质则可以挡住它的去路 伦琴认为 这不是阴极射线 而是一种新射线 因为阴极射线不可能有这样强的穿透本领 16 伦琴夫人的手骸骨X射线照片 经过反复的研究 在对自己的发现确信无疑后 伦琴于1895年12月28日向维尔茨堡医学协会提交了 一种新的射线 初步报告 的论文 阐明了产生这种射线的方法和它的穿透性质 并正式命名它为 X射线 由于X射线的发现 使伦琴成为世界上第一位荣获诺贝尔物理奖的人 伦琴把金钱看得很淡薄 他拒绝了有关专利权 他把得到的奖金也捐赠给维尔茨堡大学 17 X射线的本质X射线又叫伦琴射线 是一种波长比紫外线还短的电磁波 类似于光的辐射 伦琴用高压电场轰击阴极射线管内的两个金属电极 当接通阴极灯丝电源后 灯丝加热 发射热电子 在阳极和阴极间的电场加速下 高速电子流轰击阳极靶物质产生X射线 18 电磁波谱 19 X射线的产生过程 一种是高速电子在靶物质的原子核附近经过时 受靶核的强库仑场作用突然受阻 而损失部分或全部的能量 转换成具有连续能谱的X射线 一种是高速电子轰击靶物质时 靶原子内壳层电子被激发和电离 当外壳层电子进入内层轨道填补空位 放出具有确定能量的特定X射线 20 伦琴的实验室 21 X射线装置 22 2 1 2贝克勒尔发现放射性 1896年亨利 贝克勒尔 法国物理学家 他一直从事铀盐的研究 1880年 他制备出一种导致发现放射性的铀和钾的复合硫酸盐 硫酸铀酰钾 同居里夫妇一起荣获了1903年度诺贝尔物理奖 放射性的发现 贝克勒尔在听伦琴发现X射线的报告时 引起了他的联想 荧光物质在普通光照下也会发出X射线吗 他用硫酸铀酰钾这种荧光物质做了实验 让阳光曝晒硫酸铀酰钾 在铀盐晶体下放一张用黑纸包好的照相底片 并剪了一块带花样的金属片 23 放在底片上 发现底片上留下了黑白分明的金属片图案 他继续重复做实验 这时遇上了阴天 他将准备好的样品放进抽屉里 想等晴天后立即用阳光曝晒 可是天气连阴了好几天 使他感到意外的是 冲洗出来的底片出现了清晰的花纹 他又做了实验 把样品放入不透光的黑箱里长达15天 出现了同样的结果 经过反复实验 贝克勒尔得出一个崭新的结论 铀能放出一种新的射线 这种射线后来被称为铀射线或贝克勒尔射线 这就是具有重要意义的放射性的发现 24 2 1 3居里夫妇发现新的放射性元素1897 1906年 居里夫人与其丈夫 法国物理学家皮埃尔 居里对放射现象进行了长达10年的开拓性研究 他们确定 除了铀可以发出看不见的射线外 钍也可以发出看不见的射线 1898年 居里夫妇发现了一种新的具有放射性的元素 它的放射性比铀强400倍 为了纪念居里夫人当时被俄国侵占的祖国波兰 她把这种新的元素命名为 钋 25 居里夫人在对沥青铀矿进行检测时 发现其放射强度确实如贝克勒尔所说 比铀强许多倍 居里夫妇在巴黎市立理化学校找到一个不避风雨的废弃厂棚 用奥地利政府免费赠送的棕色沥青铀矿残渣倒进大锅 加上化学药品和水煮沸 用铁棒连续地搅动几小时 1898 1902年 居里夫妇经过4年的艰苦努力 终于从几十吨沥青铀矿中提炼出0 1g新的放射性元素镭的氯化物晶体 发现了镭 镭的放射性强度是铀的250万倍 居里夫妇荣获了1903年度诺贝尔物理奖 26 1906年皮埃尔 居里逝世后 居里夫人继续进行放射性元素的研究 1911年 由于钋和镭的发现 镭的分离及其化合物的研究 又荣获本年度的诺贝尔化学奖 成为两次获得诺贝尔奖的第一人 并且是至今获得这种殊荣的唯一女性 正是由于居里夫人的忘我献身精神 严格的科学态度 和她的巨大的成就而受到世界科学技术界的广泛的崇敬 因而放射性活度的单位命名为居里 27 1934年 法国核物理学家约里奥 居里夫妇用钋的 射线轰击铝箔 发现当 源移去后 铝箔有放射性 其强度也随时间按指数规律下降 这种放射性是由 粒子打在铝 27上发出一个中子而形成磷 30 磷 30不稳定 又放射出正电子而形成的 实际上 他们已经发现了一种新的放射性物质磷 30 首次发现人工放射性同位素 28 Al HeP n 2713 42 3015 10 P Si e 3014 01 这是世界上首次发现的人工放射性现象和首次合成的人工放射性同位素 约里奥 居里夫妇因此而荣获了1935年度诺贝尔化学奖 至今 人们已经通过粒子轰击原子核制得了一千多种自然界不存在的人工放射性同位素 3015 29 2 2放射性2 2 1放射性所谓的放射性是指原子核自发地放射出射线的现象 这些原子核处于不稳定状态 在其发生核转变的过程中 自发地放出由粒子或光子组成的射线 并辐射出原子核里的过剩能量 同时本身转变成另一种核素或成为原来核素的较低能态 常见的射线有 射线 其所放出的粒子或光子 会对周围介质或机体产生电离作用 造成放射性污染或危害 30 2 2 2放射性核素原子核的稳定性核内质子数和中子数之间的比例 1 轻元素Z83 不稳定核素 2 偶偶核最稳定 奇奇核最不稳定 3 随着核内质子数和中子数的增加表现出周期性变化 当质子数或中子数为2 8 20 28 50 82 126时特别稳定 31 32 放射性核素 是一类不稳定的核素 能自发地转变为其他原子核或自发地发生核能态变化 同时放射出射线的核素 称为放射性核素 目前已发现的放射性核素近2500种 Z 83分类 分为天然的和人工的2种 其中天然的有60多种 绝大多数为人工放射性核素 33 基本特性 1 它们都是不稳定的 从其原子核中不断地 自发地放出射线 而变成另一种核素 即核衰变 放出的射线有 射线 射线 射线 2 每种放射性核素核衰变的速度 放出射线的种类 能量是其固有的核性质 与外界条件无关 3 放射性核素放出的射线遇到物质会产生一定的效应 使这种物质发生变化 遇到不同的物质产生的效应不同 如 使一些物质的分子产生电离 产生荧光或使胶片感光 射线遇到植物 动物和人时 会引起生理变化 34 2 2 3 射线1 射线的发现1898年 在剑桥大学卡文迪许实验室工作的新西兰青年物理学家卢瑟福开始投入放射性的研究工作 他用强磁场使铀射线偏转 发现射线分为方向相反的两股 这表明它至少包含有两种不同的射线 一种非常容易被吸收 称为 射线 另一种具有较强的穿透力 称为 射线 35 贝克勒尔1899年发现 射线在磁场中偏转的方向与阴级射线相同 居里夫人证明它带负电 1900年贝克勒尔测定了它的荷质比 确认 射线就是电子流 1900年法国人维拉德观察到 镭除了上面两种射线之外 还存在着第三种射线 它不受磁场的影响 与 射线非常类似 卢瑟福并于1914年确定了它是一种波长比 射线更短的电磁波 36 为了揭示 射线的本质 卢瑟福作了多年的努力 1902年 他用强磁场使射线发生的偏转 证明了 射线是带正电荷的粒子流 1906年他测定了 粒子的荷质比 证明它的数量级与氢或氦离子相同 但当时的实验精度还不能分辨出它带一个还是两个电荷 1907年卢瑟福利用德国物理学家盖革发明的计数管和克鲁克斯创造的闪烁计数法 通过测量计算出每个 粒子带有两个单位电荷 卢瑟福由此推测出 粒子是带有两个正电荷的氦离子 37 射线 是由 粒子 即氦原子核 组成的粒子流 出射速度约为光速的1 10 它的电离作用大 贯穿本领小 它在空气中的射程只有几个厘米 用普通一张纸就可以挡住 射线 是高速运动的电子流 出射速度约为光速的30 90 比 粒子速度大 它的电离作用较小 贯穿本领较大 它在空气中的射程因其能量的不同而有较大差异 一般为几米 用几毫米的铝片屏蔽就可以挡住 射线 2 射线的性质 38 射线 是波长很短的电磁波 光子 速度与光速相同 由于不带电 它的电离作用小 贯穿本领很大 能穿透几十厘米厚的钢板 它在空气中的射程通常为几百米 需用几厘米厚的铅或1米厚的混凝土做屏蔽层 X射线 也称 伦琴射线 X射线与 射线的基本作用或效应无本质的区别 但二者产生的机理不同 X射线由核外内层电子变动发射的连续能量辐射 射线则是由原子核衰变时的能量发射产生 由核内发射 39 中子的特性 是一种不带电的粒子 自由中子是不稳定的 能自发地衰变为质子 半衰期为10 6min 中子的能量分布范围很宽 工作中常常对中子的能量进行分组 慢中子 En 1keV中能中子 En1 100keV快中子 En0 1 100MeV热中子 它的能量相当于周围介质的热运动能量 其能量En 0 0253eV 速度2200m s 40 常见射线的性质 41 3 1衰变原子核自发地放射出射线转变成另一种核素的过程叫做衰变 在衰变中电荷数和质量数都是守恒的 如 母体与子体 如果某一放射性核素A通过衰变产生B 则称A为B的母体 B为A的子体 衰变后的子核有的稳定 有的不稳定而继续进行衰变 如 3 放射性核素的衰变 23490Th23491Pa镤 e 23892U23490Th钍 42He 42 3 2放射性核素的衰变类型 衰变 衰变 衰变 衰变 放射性核素的原子核放射出 粒子而变为另一种核素的原子核的过程称为 衰变 22688Ra22286Rn 42He Q 22688Ra 22286Rn 基态 激发态 94 6 5 4 原子序数 82的核素 43 衰变 放射性核素的原子核放射出 粒子而变为另一种核素的原子核的过程称为 衰变 衰变可以看成是母核中有一个中子转变为质子的结果 44 银白色金属 质软而轻 具有延展性 密度1 87克 厘米3 熔点28 5 沸点670 在碱金属中它是最活泼的 能和氧发生剧烈反应 生成多种氧化物的混合物 在潮湿空气中 氧化的热量足以使铯熔化并点燃 铯和水 甚至和温度低到 116 的冰均可发生猛烈反应 与卤素也可生成稳定的卤化物 铯和有机物也会发生同其他碱金属相类似的反应 但它比较活泼 氯化铯是它的主要化合物 铯 137 Cs 45 60Co的衰变纲图 60Co 1 17Mev 1 33Mev 60Ni 0 314Mev 99 95 1 48Mev 0 05 T1 2 5 27a 60Ni 60Ni 46 钴是一种银白色的铁磁性金属 是能增加铁的磁化的唯一元素 其比重为8 9 熔点为1492 钴有16种天然和人造的同位素 其中 钴 60是广泛使用的 射线源 其半衰期为5 23年 在常温下 致密的金属钴在空气和水中稳定 当温度高于300 时 钴在空气中开始氧化 赤热的钴能分解水而放出氢 细金属钴粉在空气中能自燃生成氧化钴 钴 60 Co 47 衰变 处于激发态的原子核 高能态 向基态 低能态 跃迁时 其能量以光子的方式释放出来 发射出 射线 它是一种高能量的电磁波 波长较短 核素的 衰变往往是与 衰变 衰变一起发生的 其他衰变类型 衰变 电子俘获 内转换 电子对内转换 48 3 3放射性衰变规律3 3 1衰变定律衰变定律 母体原子核的数目随时间呈指数规律减少 是实验测量统计规律 N N0e t 自然对数的底e的值为2 718 其中 为一比例常数 称为衰变常量 只与原子核本身性质有关 与外界条件无关 不因物理条件和化学结构改变而变化 母体到子体衰变过程相互独立 49 3 3 2衰变常量 定义 特定能态的放射性核素在dt时间内发生自发核跃迁的概率除以dt 物理意义 表示在放射性核素衰变过程中 每个原子核在单位时间内发生衰变的概率 每一种放射性核素都有其固定的衰变常量 值越大 表示放射性核素衰变的快 50 3 3 3半衰期T 定义 放射性母体原子核数目衰减至原来数目的一半所需要的时间 物理意义 表示核衰变快慢的物理量 各种放射性核素都有一定的半衰期 如Rn 222变为Po的半衰期是3 82d Ra 226变为Rn 222的半衰期是1602a 碘 131的半衰期是8天 铯 137是30年 碳 14是5730年 钚 239是24000年 铀 238是4470000000年 钴 60的半衰期是5 26年 铱 192的半衰期是74 3天 硒 75的半衰期是118天等等 T 与 的换算关系 T ln2 0 693 0 693 T 51 4 1放射性活度 放射性强度 定义 一定量的放射性核素 在单位时间内发生衰变的次数 表达式 A dN dt物理意义 表示放射性物质的放射性的强弱 单位 国际单位 贝克Bq非法定计量单位 居里Ci1Ci 3 7 1010Bq 4 放射性活度 52 4 2放射性活度的单位由于历史的原因 放射性活度曾采用居里 Ci 为单位 1950年 为了统一起见 国际上共同规定 一个放射源每秒钟有3 7 1010次核衰变定义为一个居里 即1Ci 3 7 1010 s更小的单位有毫居里 1mCi 10 3Ci 和微居里 1 Ci 10 6Ci 在1975年国际剂量大会上 规定了放射性活度的SI单位为贝克 符号Bq1Bq 1 s 53 4 3放射性活度的计算放射性活度随时间的延长呈指数规律减弱 计算公式 A A0e tA0表示在t 0时的放射性活度 放射性比活度a 样品的放射性活度除以该样品的总质量 或总体积 单位 Bq kg Bq L 54 5 1辐射辐射是指以波或粒子的形式向周围空间或物质发射并在其中传播的能量 如声辐射 热辐射 电磁辐射 粒子辐射等 的统称 分为电离辐射和非电离辐射 非电离辐射 辐射能量较低 照射到物体上时 不能使物体的分子和原子发生电离 即将原子中的电子打掉 变成带电的离子 如无线电波 红外线 可见光 紫外线等 电离辐射 辐射能量较高 照射到物体上时 能使物体的分子和原子发生电离 如X射线 射线 射线 射线 射线及中子射线等 5 辐射源 55 5 2辐射源辐射源指可以通过发射电离辐射或释放放射性物质而引起辐射照射的一切物质或实体 例如 钴 60是发射 射线和 射线的辐射源 医用加速器是放射治疗实践中的辐射源 核电厂是核动力发电实践中的辐射源 核技术利用领域中的辐射源 放射性同位素 放射源 及射线装置 56 5 3放射源的分类放射源分类 1 按来源 分为天然和人工两大类 2 以潜在危害程度 类 类 类 类 类 见217页 3 按密封状况 密封源和非密封源 4 按射线种类 放射源 放射源 放射源 低能光子源及中子源 57 1 天然辐射源天然存在的辐射源称为天然辐射源 天然辐射源主要来自宇宙射线 宇生放射性核素和原生放射性核素 宇宙射线来自太阳和星际空间 主要由中子 质子 电子和各种介子等高速粒子组成 具有较强的贯穿能力 对人体造成外照射 强度随海拔高度的增加呈指数增加 宇生放射性核素宇宙射线与大气层中和地球表面氧 氮等多种元素的原子核相互作用后产生的放射性核素 约20种 其中3H 14C 7Be和22Na的贡献较大 原生放射性核素自有地球以来就存在于地壳内的放射性核素 分为两类 有衰变系列的核素 铀系 锕铀系 钍系 无衰变系列的长寿命核素 40K 87Rb 58 2 人工辐射源人工辐射源是用人工方法产生的辐射源 人工辐射源主要有核设施 核技术应用的辐射源和核试验落下灰等 核设施指核动力厂和其他反应堆 研究堆 实验堆 临界装置等 核燃料循环设施 包括核燃料生产 加工 储存和后处理设施等 放射性废物的处理和处置设施等 核技术应用是指密封放射源 非密封放射源和射线装置在医疗 工业 农业 地质调查 科学研究和教学等领域中的使用 59 密封源 是密封在包壳里的或紧密的固结在覆盖层里并呈固体形态的放射性物质 密封源的包壳或覆盖层应具有足够的强度 使源在设计使用条件和磨损条件下 以及在预计的事件条件下 均能保持密封性能 不会有放射性物质泄露出来 非密封源 也称开放源或开放型放射源 这种放射源通常没有被容器密封起来 有的不用时是密封的 使用时就得打开它的密封容器 使放射性物质直接与周围的介质接触 使用这种放射源的工作场所称为非密封源工作场所 密封源与非密封源 60 放射源主要用于烟雾报警器 静电消除器和放射性避雷器等的离子发生器 常用的 放射性核素有210Po钋 238Pu钚 239Pu 241Am镅 235U 238U等 常用的 放射源 活度一般较低 104 3 7 109Bq 而且 粒子的能量一般低于7MeV 在空气中的射程小于6cm 穿不透皮肤表面的角质层 故没有外照射危险 但是绝大多数 核素属于极毒或高毒核素 即使摄入体内的量很少 也会造成严重的内照射 因此 使用 放射源必须特别注意保护源的密封性能 防止将源丢失或被盗 没有使用价值的废源 应按规定处理 不能随便拆开或扔掉 61 放射源 主要用作放射性测厚仪 皮肤科敷贴器和气象色谱仪的电子捕集器等 常用的放射性核素有58Co 60Co 63Ni 85Kr氪 137Cs 147Pm钜 204Tl铊等 射线的穿透能力比同样能量 粒子约强100倍 能量超过70keV的 粒子可穿透皮肤表层 常用的 放射源的 粒子能量大于70keV 故应考虑 外照射的防护 放射性核素衰变时 常伴随有 辐射或其他形式的光子 粒子穿过周围物质时产生轫致辐射 X射线 其穿透能力比 粒子强得多 因此 在使用 放射源时不能忽略 射线的防护 即使是纯 发射体 也要减少轫致辐射 X射线 的影响 62 低能光子源利用发射低能 射线和X射线的放射性核素 或利用 辐射体与靶物质产生的轫致辐射制成的源统称为低能光子源 主要用于厚度计 密度计 X射线荧光分析仪等仪表 发射低能光子的放射性核素有55Fe 57Co 125I 238Pu 241Am 244Cm锔等 低能光子比较容易屏蔽 但要注意可能存在的高能 射线和轫致辐射的影响 63 放射源 放射源是使用最多的放射源 广泛应用于工业 农业 医疗和科研等部门 为了获得高剂量率的辐射场 使用强 放射源的辐照装置 装源活度多数在3 1015 2 1016 约105 6 105Ci 范围内 也有大于3 1016Bq 约106Ci 的辐照室 活度在108 2 1012 约3mCi 60Ci 的 放射源主要用于各种核仪表 如料位计 核子秤 厚度计 密度计等 和工业无损探伤 照相 或作为 测量仪表的刻度源和检查源 或供医疗单位进行间质治疗和腔内治疗用 射线的贯穿能力很强 使用 放射源主要防止外照射 64 中子源中子源在地质勘探 活化分析 辐射育种 湿度测量和科学研究等领域得到广泛应用 常用的中子源有镭 铍中子源 镅 铍中子源 钋 铍中子源 钚 铍中子源等 中子的贯穿能力很强 使用中子源时 应着重外照射的防护 65 66 一些常见放射源或活动所造成的辐射剂量 67 5 4射线装置的分类射线装置分类 1 按射线装置类型 X线机 加速器 中子发生器以及含放射源的装置 2 以潜在危害程度 类 类 类 见220页 68 射线装置分类X射线机是指用高速电子轰击靶物质时产生X射线的装置 它具有开机时会产生X线 关机时则消失的特点 X射线机的种类很多 如诊断X射线机 治疗X射线机 工业探伤X射线机 X射线分析仪等 X线机的核心部分是X线管 当接通阴极灯丝电源后 灯丝加热 发射热电子 在阳极和阴极间的电场加速下 高速电子流轰击阳极靶物质产生X射线 X射线机产生X射线的过程有两种 一种是高速电子在靶物质的原子核附近经过时 受靶核的强库仑场作用突然受阻 而损失部分或全部的能量 转换成具有连续能谱的轫致辐射 另一种是 高速电子轰击靶物质时 靶原子内壳层电子被激发和电离 当退激和外壳层电子进入内层轨道填补空位 放出具有确定能量的特定X射线 69 加速器是利用电磁场使带电粒子获得高能量的装置 加速器的种类很多 按加速粒子的能量区分 可分为高能加速器 中能加速器和低能加速器 目前所运行的加速器中绝大多数都是能量低于100MeV的低能加速器 低能加速器产生的辐射有瞬发辐射和缓发辐射 瞬发辐射包括初级辐射 加速的带电粒子 和次级辐射 加速粒子与物质相互作用产生的X 射线和中子等 只有在加速器开机时产生 停机后即消失 缓发辐射是由瞬发辐射与周围物质相互作用产生的感生放射性材料放出的 射线和 射线等 加速器的结构材料 冷却水及加速厅和辐射厅内的空气受中子照射会产生感生放射性 在加速器停机后仍然存在 而且随着加速器运行时间的增加而积累 70 中子发生器是利用直流电压 能量在1MeV以下 通过氘核引起的核反应 d n 产生快中子的小型加速器 71 密封放射源 72 Co 60放射源 73 镭针 用于植入治疗 50mCi的Ra 226 74 镭 已发现质量数为206 230的同位素中 除镭223 镭224 镭226 镭228是天然放射性同位素外 其余都是用人工方法合成的 镭存在于所有的铀矿中 镭有剧毒 它能取代人体内的钙并在骨骼中浓集 急性中毒时 会造成骨髓的损伤和造血组织的严重破坏 慢性中毒可引起骨瘤和白血病 镭及其衰变产物发射 射线 能破坏人体内的恶性组织 因此镭针可治癌症 把镭盐和硫化锌荧光粉混合后 可制成永久性发光材料 涂在钟表和各种仪表上 可在暗处发光 即夜光表 工业上用镭作为 射线源 用于探伤 对金属材料的内部裂缝和缺陷进行无损伤检验 75 锝 99Technetium99m 常用的放射性药物 非密封放射源 76 钼锝发生器 77 放射免疫分析药盒 78 碘 131胶囊 79 isproducedinareactor 碘 131Iodine131 131Iodine isusedindiagnosticproceduresinvolvingthethyroidandalsoforthetreatmentofthyroiddisorders canbeadministeredincapsuleorliquidsolutionform requiresspecialprecautionstobeimplementedduringadministration 常用的放射性药物 80 碘 碘的稳定性核素只有127I 其它同位素都为放射性 常用123I 124I 125I和131I 化学形式为NaI 123I和124I均由加速器生产 前者半衰期13 2小时 发射159keV的 射线 后者半衰期4 2天 湮没辐射后发射511KeV的 射线 125I和131I均由反应堆生产 前者半衰期60天 发射27 35keV的 射线 后者半衰期8天 发射334和606keV的 364和637keV的 射线 123I和131I可供直接口服 用于甲状腺功能测定和甲状腺及其肿瘤SPECT显像 其中123I特别适用于儿童和孕妇 131I则还可用于治疗甲状腺功能亢进和甲状腺分化型癌 124I 123I和131I可供制备各种含碘的放射性药物 分别用于PET正电子发射计算机断层扫描和SPECT单光子发射计算机断层摄影显像 诊断和治疗 125I标记免疫活性物质后用于体外微量分析 直接用于肿瘤近距离内放疗 81 医用直线加速器LinearAccelerator Modernacceleratorshaveanumberoftreatmentoptions e g X raysorelectrons dualmode 2X rayenergies5ormoreelectronenergies 82 83 钴60治疗机111TBq JZZ 放射源 84 钴60治疗机111TBq 85 人类对电离辐射危害的认识经历了三个时期 早期辐射损伤认识时期 时间 发现X射线 1895年 1930年代 特点 对辐射可能造成的损伤认识不足 损伤对象 1 X射线球的制造者和应用X射线的技术人员 2 从事放射性物质研究的科学家 3 铀矿工人及用含镭夜光涂料的操作女工 6 辐射危害 86 损伤特点 1 外照射引起的急性体表损伤 2 氡及其子体内照射引起的肺癌 3 镭内照射引起的骨肿瘤 87 中期辐射损伤认识时期 又称放射线诊断 治疗损伤时期 时间 1930 1960年代 特点 医学界把辐射看作是时髦的诊断和治疗手段 却缺乏对辐射远期效应的认识 病人由于接受高累积剂量而诱发过多的白血病 骨肿瘤 肝癌等恶性肿瘤 88 损伤对象 接受超剂量辐射照射的病人 较突出的例子有 1 1935 1954年 在英国应用X射线局部照射治疗强直性脊椎炎的病人 2 1944 1951年 在德国应用镭 224注射治疗强直性脊椎炎 关节炎及结核病的病人 3 1928 1954年 在一些国家中应用钍造影剂作为肝 脾 血管等软组织的x射线造影的病人 89 近期辐射损伤认识时期 又称流行病学调查所见的辐射损伤时期 时间 1960年代 现在 特点 由于人类对辐射危害的认识逐渐深化 防护知识的增长和防护措施的进步 早期的职业性急性辐射损伤 或严重的晚发辐射效应 除事故外 巳极为罕见了 中期所见到的高发生率的恶性肿瘤 得以避免 除事故外 只能用大群体的流行病学的调查方法 才能发现辐射损伤或危害的增加 90 6 辐射危害 放射性对人体的危害 是通过生物效应导致的 生物效应 辐射引起电离和电子激发而破坏各种分子 从而破坏人体的细胞而造成伤害 这就是辐射的生物效应 91