放射性基本知识
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关于放射性物质基础知识(α、β、γ射线)一、放射性元素有些元素能够自发地从不稳定的原子核内部放出粒子或射线(如α、β、γ射线等),同时释放出能量,最终衰变形成稳定元素,这种性质称为放射性,这类元素称为放射性元素。
在元素周期表上,原子序数大于 83 的元素都是放射性元素,83 以下的元素中只有锝(Tc,原子序数 43)和钷(Pm,原子序数 61)是放射性元素。
放射性元素可以分为天然放射性元素和人工放射性元素。
天然存在的放射性元素只有钋、氡(气体)、钫、镭、锕、钍、镤和铀,其中铀和钍最为常见;人工放射性元素是通过核反应人工合成的元素,如锝、钷和原子序数大于 93 的元素,比较出名的就是锝(用于医疗)和钚(用于核工业)。
二、放射性同位素同位素是同一元素的不同种原子,它们具有相同的质子数,但中子数却不同。
例如原子序数为 1 的氢就有三种同位素,分别是氕(H)、氘(D)、氚(T),它们的原子内都只有一个质子,但分别有 0、1、2 个中子。
在自然界,H 占氢元素的 99.98%,D 占 0.016%,T 主要通过人工合成(自然界里极微量的 T 是宇宙射线与上层大气间作用,通过核反应生成的)。
这三种同位素里,T 具有放射性。
碳(C)在自然界有 3 种同位素,它们是 C-12,C-13,C-14,其中 C-14 具有放射性(占碳元素的百万分之一),可以用来测文物年代。
钾(K)在自然界也有 3 种同位素,它们是 K-39,K-40,K-41,其中 K-40 具有放射性(占钾元素的 0.01%,它是岩石和土壤中天然放射性本底的重要来源之一。
铀(U)在自然界同样有 3 种同位素,它们是 U-234(0.005%),U-235(0.720%),U-238(99.275%),它们都具有放射性。
同位素分为稳定同位素和放射性同位素,它们按一定的比例在自然界存在。
碳和钾虽然有天然的放射性同位素,但含量极少,所以这两种元素不被认为是放射性元素。
一、放射性1、放射性核衰变核衰变:有些原子核不稳定,能自发地改变核结构,这种现象称为核衰变;放射性:在核衰变过程中总是放射出具有一定动能的带电或不带电的粒子,即α、β、γ射线,这种现象称为放射性;天然放射性:天然不稳定核素能自发放出射线的特性;人工放射性:通过核反应由人工制造出来的核素的放射性。
2、放射性衰变的类型①α衰变:不稳定重核(一般原子序数大于82)自发放出4He核(α粒子)的过程;α粒子的质量大,速度小,照射物质时易使其原子、分子发生电离或激发,但穿透能力小,只能穿过皮肤的角质层②β衰变:放射性核素放射β粒子(即快速电子)的过程,它是原子核内质子和中子发生互变的结果;负β衰变(β-衰变):核素中的中子转变为质子并放出一个β-粒子和中微子的过程。
β-粒子实际上是带一个单位负电荷的电子。
β射线电子速度比α射线高10倍以上,其穿透能力较强,在空气中能穿透几米至几十米才被吸收;与物质作用时可使其原子电离,也能灼伤皮肤;正β衰变(β+衰变):核素中质子转变为中子并发射出正电子和中微子的过程;电子俘获:不稳定的原子核俘获一个核外电子,使核中的质子转变成中子并放出一个中微子的过程。
因靠近原子核的K层电子被俘获的几率大于其他壳层电子,故这种衰变又称为K 电子俘获;③γ衰变:原子核从较高能级跃迁到较低能级或者基态时所发射的电磁辐射;γ射线是一种波长很短的电磁波(约为0.007~0.1nm),穿透能力极强,它与物质作用时产生光电效应、康普顿效应、电子对生成效应等;3、放射性活度和半衰期①放射性活度:单位时间内发生核衰变的数目;A—放射性活度(s-1),活度单位贝可(Bq),其中1Bq=1s-1,1贝可表示1s内发生1次衰变;N—某时刻的核素数;t—时间(s);λ—衰变常数,放射性核素在单位时间内的衰变几率;②半衰期(T1/2):放射性核素因衰变而减少到原来的一半所需时间;4、核反应:用快速粒子打击靶核而给出新核(核产物)和另一粒子的过程称为核反应;方法:用快速中子轰击发生核反应;吸收慢中子的核反应;用带电粒子轰击发生核反应;用高能光子照射发生核反应;二、照射量和剂量1、照射量dQ——γ或x射线在空气中完全被阻止时,引起质量为dm的某一体积元的空气电离所产生的带电粒子(正或负)的总电量值(C,库仑);x——照射量,国际单位制单位:库仑/kg,即C/kg伦琴(R),1R=2.58×10-4C/kg伦琴单位定义:凡1伦琴γ或x射线照射1cm3标准状况下(0℃,101.325kPa)空气,能引起空气电离而产生1静电单位正电荷和1静电单位负电荷的带电粒子;2、吸收剂量:在电离辐射与物质发生相互作用时单位质量的物质吸收电离辐射能量的大小;D——吸收剂量;——电离辐射给予质量为dm的物质的平均能量;吸收剂量D的国际单位为J/kg,专门名称为戈瑞,简称戈,用符号Gy表示:1Gy=1J/kg拉德(rad) 1rad=10-2Gy吸收剂量率(P):单位时间内的吸收剂量,单位为Gy/s或rad/s3、剂量当量(H):在生物机体组织内所考虑的一个体积单元上吸收剂量、品质因数和所有修正因素的乘积,H=DQND——吸收剂量(Gy);Q——品质因数,其值决定于导致电离粒子的初始动能,种类及照射类型;N——所有其他修正因素的乘积,通常取为1;剂量当量(H)的国际单位J/kg,希沃特(Sv),1Sv=1J/kg雷姆(rem),1rem=10-2Sv剂量当量率:单位时间内的剂量当量,Sv/s或rem/s;4、第二节环境中的放射性本节要求:了解环境中放射性的来源,放射性核素在土壤、水、大气等环境中的分布,了解放射性核素对人体的危害及内照射概念。
放射医学重点知识点总结一、X射线1. X射线的产生X射线是由高速电子与金属靶碰撞产生的电磁辐射。
通过X射线管可以产生X射线,被用于影像学诊断和治疗。
2. X射线的影响X射线对人体组织有不同程度的穿透能力,不同组织对X射线的吸收能力也不同。
X射线对生物体的影响取决于照射剂量和照射时间,过量的X射线照射会导致组织损伤和癌变。
3. X射线影像学X射线影像学是一种常用的诊断影像学技术,它能够显示骨骼结构和一些软组织。
在X射线影像学诊断中,医生可以观察到骨折、肿瘤、骨质疏松和器官位置等问题,从而做出诊断和治疗方案。
二、CT(计算机断层扫描)1. CT的基本原理计算机断层扫描(CT)是一种通过X射线扫描来获取人体横截面影像的医学检查技术。
CT扫描装置由X射线发射器、旋转盘、探测器和计算机组成。
2. CT的临床应用CT扫描可以获得高分辨率的三维影像,广泛用于头部、胸部、腹部和骨骼等部位的检查。
CT可以帮助医生对肿瘤、血管病变、骨折、脑出血等疾病进行准确诊断。
三、核医学1. 核医学的原理核医学利用放射性核素标记物质,通过体内分布和代谢信息来诊断和治疗疾病。
核医学检查主要包括放射性同位素显像、闪烁扫描和正电子发射断层显像等。
2. 核医学的应用核医学技术可以用于诊断甲状腺功能、骨骼代谢、心排血功能、肿瘤分期和脑功能等。
核医学还可以应用于肿瘤治疗和甲状腺疾病治疗,如放射性碘治疗和放射性疗法等。
四、磁共振成像(MRI)1. MRI的基本原理磁共振成像(MRI)利用静磁场和射频脉冲来产生人体组织的信号,通过计算机处理得到图像。
MRI技术可以产生高对比度、高分辨率的组织结构和功能影像。
2. MRI的应用MRI技术对软组织、脑部、脊柱、关节、心血管系统和胸腹腔器官等部位的诊断有很高的价值。
它可以帮助医生发现脑卒中、肿瘤、关节病变、心脏病等疾病,同时也可以用于手术前后的评估和随访观察。
五、超声波1. 超声波的原理超声波是一种高频声波,通过超声探头传递和接收声波信号,形成人体组织的声学影像。
放射性基本知识及其安全防护1. 什么是放射性?放射性是指物质具有放射性衰变的性质,即放射出高能粒子或电磁波的过程。
放射性包括三种辐射形式:α粒子、β粒子和γ射线。
•α粒子是带有两个质子和两个中子的氦离子,具有较小的穿透能力;•β粒子是带有电荷的电子或正电子,能够渗透数毫米的空气或一些材料;•γ射线是一种高能电磁波,能够穿透很厚的屏蔽材料。
2. 放射性的来源放射性的来源多种多样,包括自然界和人工产生。
2.1 自然界放射性源自然界中存在许多放射性核素,如钾-40、铀-238和钍-232等。
这些核素会通过放射性衰变产生放射性辐射。
2.2 人工放射性源人类的活动也会产生放射性物质。
例如,核能发电厂产生的核废料和探测用的放射性同位素都属于人工放射性源。
3. 放射性的危害放射性对人类和环境造成潜在危害。
3.1 人体的辐射效应人体受到辐射后,会发生不同程度的生物效应,包括:•紧急效应:高剂量辐射会迅速导致身体组织的高度破坏,可能导致急性放射病或死亡;•长期效应:长期低剂量辐射可能导致遗传效应和慢性疾病,如癌症。
3.2 环境的辐射影响放射性物质排放到环境中可能对生态系统产生影响。
一些放射性物质在土壤和水中会逐渐积累,从而进入食物链中,对动植物和人类产生食物污染和辐射危害。
4. 放射性安全防护为了减少放射性对人类和环境的危害,需要采取一系列的安全防护措施。
4.1 辐射防护原则辐射防护原则包括三个基本原则:时间、距离和屏蔽。
•时间原则:尽量减少接触放射性源的时间,减少暴露剂量;•距离原则:保持与放射性源的距离,距离越远,暴露剂量越小;•屏蔽原则:使用合适的屏蔽材料,如铅和混凝土,来阻挡辐射。
4.2 个人防护在进行与放射性物质相关的工作时,必须采取个人防护措施,包括:•戴防护手套、眼镜和口罩等个人防护装备;•避免食物和饮水的污染;•注重个人卫生,经常洗手,防止放射性物质附着在身体表面。
4.3 环境防护对于放射性源,需要采取适当的环境防护措施,包括:•确保放射性废料的储存和处置符合相关的安全标准;•监测环境中的辐射水平,及时发现和处理辐射事故;•加强环境监测和管理,保护环境和公众的安全。
一、放射性基本常识1.1 放射性与射线自然界中存在的各种各样的物体,大的如宇宙中的星球,小的如肌体的细胞。
都是由各种不同的物质组成的。
物质又是由无数的小颗粒所组成的。
这种小颗粒叫做“原子”,由几个原子还可以组成较复杂的粒子叫分子。
如水,就是由二个氢原子和一个氧原子化合成一个水分子。
无穷多的水分子聚在一起。
就是宏观的水。
原子虽然很小,它仍有着复杂的结构。
原子由原子核和一定数量的电子组成。
原子核在中心,带正电。
电子绕着原子核在特定的轨道上运动,带负电。
整个原子的正负电荷相等,是中性的。
原子核内部的情况又是怎样的呢?简单地讲,原子核是由一定数量的质子和中子组成。
中子数比质子数稍多一些。
两者数目具有一定的比例。
一个原子所包含的质子数目与中子数目之和,称为该原子的质量数。
它也就是原子核的质量数。
简单归纳一下:质子(带正电,数目与电子相等)原子核原子中子(不带电,数目=质量数-原子序数)电子(质量小,带负电,数目与质子相等,称为原子序数)原子的化学性质仅仅取决于核外电子数目,也就是仅仅取决于它的原子序数。
我们把原子序数相同的原子称作元素。
有些原子,尽管它们的原子序数相同,可是中子数目不相同,这些原子的化学性质完全相同。
而原子核有着不同的特性。
例如:11H、21H、31H,它们就是元素氢的三种同位素。
又如:59Co和60Co是元素钴的两种同位素。
235U和238U是元素铀的两种同位素自然界中已发现107种元素,而同位素有4千余种。
原子核里的中子比质子稍多,确切地说,质子数与中子数应有一个合适的比例(如轻核约为1:1,重核约为1:1.5)。
只有这样的原子核才是稳定的,这种同位素就叫做稳定同位素。
如果质子的数目过多或过少,也即中子数目过少或过多。
原子核往往是不稳定的,它能够自发地发生变化,同时放出射线和能量。
这种原子核就叫做放射性原子核。
它组成的原子就叫做放射性同位素,如59Co是稳定同位素,60Co是放射性同位素。
放射性的基础知识一、放射性衰变不稳定的原子核,能自发放出射线,转变成稳定的原子核,这一转变过程称为放射性衰变。
自然界存在着稳定性核素和放射性核素,放射性衰变是原子核内部的物理现象。
稳定的原子核中,中子和质子数目通常保持一定的比例,当中子数或质子数过多时,原子核便不稳定,形成放射性核素。
放射性核素又分为天然放射性核素(自然界存在的,如U-238, Th-232,Ra-226和K-40等)和人工放射性核素(由人工核反应生产的,如Cs-137,Co-60,I-131等)。
1、核衰变方式,主要有以下几种:①α衰变,放射性原子核放出α粒子(He原子核)后生成另一个核的过程。
Z X A→Z-2YA-4+2He4+Q它一般发生在原子序数较高的重原子核中,尤其为原子序数大于82的重金属原子核中,如88Ra 226→86Rn222+2He4+4.879Mev92U 238→90Th234+2He4+4.15Mev②β衰变,分β-衰变、β+衰变和电子俘获三种情况。
β-衰变为放出负电子(e-)的衰变,它是由于原子核中中子过多而造成,放出一个负电子后,核内一个中子转变为一个质子,原子序数增加1,衰变式为:Z X A→Z+1Y A+β-+ν+Q由于β-衰变产生的能量在β-粒子和反中微子ν之间分配,因此β-粒子的能量是连续分布,最大为Q,最小为0,如:55Cs 137→56Ba137+β-+ ν+Q27Co 60 →28Ba60+β-+ ν +Q同理β+衰变是放出正电子(e+)的衰变,它是由于原子核内质子过多而引起的,放出一个正电子后,核内一个质子转变为一个中子,原子序数减少1,其衰变式为:Z X A→Z-1Y A+β++ν+Q自然界中找不到正电子衰变的核素。
电子俘获又称K俘获,它是原子核自核外层轨道上(通常在K层)俘获一个电子,使核里的一个质子转变成一个中子,并放出中微子,衰变式为:Z X A+e+→Z-1Y A+ν+Q很多放射性同位素会发生电子俘获衰变,如:26Fe 55 +e-→25Mn55+ν+Q53I 125 +e-→52Te125+ν+Q电子俘获过程中会伴随发生标识χ射线,γ射线和俄歇电子(即外层电子跃迁至K层时,过剩能量传递给另一个壳层电子发出)。