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1、核辐射物理学绪论绪论一一核辐射物理学内容简介及学科地位核辐射物理学内容简介及学科地位 本本门门课课主主要要讲讲述述有有关关核核辐辐射射的的一一些些基基本本知知识识，是是放放射射医医学学专专业业重重要要的的基基础础理理论论之之一一，学学习习它它为为下下面面辐辐射射剂剂量量学学的的学学习习提提供供了了一一定定的的理理论论基基础础，并并为为我我们们将将来来从事工作提供一定的仪器操作能力。从事工作提供一定的仪器操作能力。 本书前几章介绍的是核物理的基础理论知识，其目的是让同学们熟悉射线的种类和性质原子核的衰变规律有关物理量以及射线与物质的相互作用等，后面将分别讲述核辐射探测器和放射性测量技术，希望同学
2、们学习完后能够掌握基本理论知识和仪器操作能力，为将来工作打下良好的基础。二二核物理与医学间的联系核物理与医学间的联系 我我们们知知道道自自然然界界诞诞生生以以来来，宇宇宙宙射射线线就就存存在在，核核射射线线始始终终是是人人们们“忠忠实实的的伴伴侣侣”。平平均均每每人人每每年年从从大大地地承承受受到到的的辐辐射射剂剂量量达达到到048Sv。来来自自太太空空大大地地和和周周围围环环境境的的射射线线辐辐射射，称称为为天天然然本本底底辐辐射射。平平均均每每人人每每年年约约为为Sv，低低剂剂量量的的核核射射线线辐辐射射仍仍然然是是生生物物进进化化的的动力之一。动力之一。 自本世纪三四十年代起，人工放射性
3、示踪研究开始应用于医学，经过五六十年代的迅猛发展，逐渐创立了核医学这门新兴学科。年代以后，核医学进入了一个更高的发展阶段，包括功能测定脏器显像断层显像和放射免疫分析、I131治疗和PET诊断等方面的发展密切相关。三核物理发展简史1896年，贝可勒尔（Becquerel）发现铀的天然放射性，这是人类第一次在实验室观察到原子核现象。1897年居里夫妇（P&M Curie）发现了天然放射元素钋和镭，接着1899年发现了射线和射线，1900发现了射线。1923年和1924年，核素示踪的先驱G.Hevesy先后发表了把放射性铅和鉍放在植物和动物体内做实验的结果，这是示踪原理的萌芽。1926年Blumga
4、rt首先将放射性示踪原子应用于临床，他用威尔逊云室来测定血液在臂与臂之间的循环时间。1928年，盖革和米勒(H.Geiger&W.Muller)首先制成了计数管。 1930年，劳伦斯(E.D.Lawrence)研制成第一台回旋加速器，并于1934年用它人工加速粒子，轰击稳定原子核，产生放射性核素。同年，居里夫妇发现了人工放射性核素。 1938年，Herte和Hamilton等将放射性碘应用于甲状腺功能检查。1942年，报告用放射性碘治疗甲亢获得成功。1946年，报告用放射性碘治疗甲状腺癌获得成功。1942年，在费米领导下，利用铀裂变释放中子及能量的性质，发明了热中子链式反应堆，这是大规模利用原
5、子能的开始。1949年，NaI(TI)为晶体的固体闪烁计数器和液体闪烁计数器相继问世，为核医学仪器的发展奠定了基础。1951年，卡森(Cassen)研制成功了第一台线性扫描机。1957年，安格(H.O.Anger)研制成功了标准型闪烁照相机。1960年，伯森和耶洛(Berson&Yalow)发明了放射免疫分析法。1972年，英国公司的线计算机断层扫描（）研制成功。1973年，核磁共振显像（）技术问世，1980年，Hutchison将其应用于身体主要器官和肾动脉血管成像获得成功。70年代中后期，发射型计算机断层扫描（ECT）研制成功，目前ECT包括单电子ECT即（SPECT）和正电子ECT即（P
6、ECT）两类。综上所述，随着电子计算机技术的迅猛发展，核物理及核技术的发展也会越来越快，二十一世纪的科技发展将会给核物理带来新的面貌。第一章第一章 原子的基本性质原子的基本性质第一节第一节 原子结构原子结构 一原子学说（一）内容物质由分子组成，分子是物质能够独立存在的最小单元。分子由原子组成。分子和原子都处于不停的运动之中。原子微小且复杂。直径D 10-10m 质量M 10-27kg（二） u和NA的引入u的定义C-12的1/12定义为一个原子质量单位。 1u = 1.66056610-27kgNA的含义及用途6.021023个原子定义为1mol原子。N = NA(m/M) 为m克原子量为的某
7、种元素所含的原子数目。例：克铁中包含铁原子数目 6.0210231/56 1.0751022个二电子的发现电荷和质量电子的发现摩擦起电法拉第电解定律汤姆逊阴极射线电子的电荷电子带负电，在磁场作用下发生偏转e = 1.60210-19C3电子的质量me = 9.110-28g 1/1836氢原子质量作业：人体内含18%的碳，已知天然存在的碳中含C-14为1.2/1012，求体重为75kg的人体内含有多少C-14原子？解：m = 75kg18%M =141.2/1012+12(1012-1.2)/1012 g/molNA = 6.021023 = 1.2/1012 N =NA(m/M)5mg纯净的
8、U3O8中含有多少个U原子？ 第二节第二节 原子结构初期理论原子结构初期理论的实验基础的实验基础 一卢瑟福散射(Rutherford Scatter) 1897年，Thomson发现电子以后，提出了原子中的正电荷均匀分布在整个原子球内的“西瓜模型”或“葡萄干面包模型”。但不久，就被粒子大角度散射的实验事实否定。1909年，卢瑟福的学生盖革和马斯顿在研究粒子散射实验中，发现粒子在轰击原子时，约有八千分之一的粒子被反射回来，使汤姆逊模型陷入困境。卢瑟福充分尊重事实，经过严谨推理后于1911年提出了“核式结构”模型：原子是由原子核及若干绕核运动的电子组成的，原子核带正电荷，占原子质量的99.9%以上
9、，但其半径不到原子半径的万分之一。卢瑟福模型最重要的意义是：首先提出了原子的“核式结构”，从而将原子分为核外和核内两部分，并且大胆地承认了高密度的原子核的存在；其次是以散射为手段研究物质结构的方法，对近代物理一直起着巨大的影响；同时卢瑟福散射为材料分析提供了一种手段。乔治加莫夫于1965年在他的物理学传 书中，以一首小诗作过如下刻画： 这个英俊魁梧的贵族 我们所认识的卢瑟福。 来自新西兰的农家子， 从未丧失他的泥土气； 他嗓门高亢，笑声朗朗， 穿透重门四处回荡。 每当他火冒三丈， 说的话可不和畅！以今天的眼光看来，卢瑟福的发现（即原子由核和壳组成，其质量集中于带正电的核中)是人类迈向现代物理途
10、中最重要的一个里程碑。正是这个发现才使人们有可能了解元素的结构，掌握放射性衰变，破解基本的自然力。并将其进一步用于研究以及技术运用。欧内斯特卢瑟福本人后来预感到他的思想的重要性。1932年他在致汉斯盖革的信中写道：“那是在曼彻斯特的美好时光。我们做出来的成绩比我们意识到的还要大。”二、原子光谱的实验定律 、光谱分类连续光谱、线状光谱、定律氢原子光谱= Bn2/ (n2-4) B = 3645.6埃 1埃 10-10m巴尔末系1/= R(1/22- 1/n2) 1/= R (1/k2- 1/n2) R=4/B=1.09677581107/m ：黎德堡常数赖曼系 k = 1 n = 2,3巴尔末系 k = 2 n = 3,4帕邢系 k = 3 n = 4,5布喇开系 k = 4 n = 5,6普芳德系 k = 5 n = 6,71/= T(k)-T(n) 称为光谱项 上述公式准确地描述了原子光谱的规律性。原子光谱的规律性反映了原子内部结构的规律性，所以原子光谱的实验规律成了探索原子内部结构的重要资料。作业： 1、处在第三激发态的氢原子向低能态跃迁，可能放出哪些线系的哪些谱线？这些谱线的波数、波长、频率各是多少？1/=R(1/k2- 1/n2) 谢 谢！
