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三个重大发现：•放射性1896•原子核1911•中子1932H.Becquerel,法国物理学家，发现了铀(U)放射现象，原子核现象E.Rutherford，英国物理学家，证实了a射线为He2+，b射线为电子，原子的核式模型，人工核反应，学生与助手多人获诺贝尔奖J.Chadwick，英国物理学家，发现了中子，中子的发现被认为是原子核物理的诞生M.Curie，法国物理学家，发现钋(Po)和镭(Ra)，她的女儿和女婿发现人工放射性E.Fermi，意大利物理学家，热中子链式反应堆李政道、杨振宁发现了在弱相互作用中宇称不守恒，并由吴健雄的实验所证实。丁肇中与B.Richter分别发现J／ψ粒子，找到了夸克存在的证据原子核的结构：伦琴X射线；汤姆逊电子；卢瑟福的原子结构模型，α粒子散射；玻尔的原子模型E1-E2=hv；卢瑟福、索迪——元素衰变放射性原子是不稳定的，它们自发性地放射出射线和能量，而自身衰变成另一种放射性原子，直至成为一种稳定的原子为止。这种特性即放射性。并提出了“原子能”的概念。原子核的人工衰变18N＋α=17O＋H质子数相同而中子数不同的核素互为同位素原子核内的质子+中子紧密地挤靠在一起，核子之间没有什麽空隙原子核的半径R=r0*A1/3，r0=1.2´10-15m=1.2fm，A原子核的质量数放射性衰变与3种主要衰变类型：a衰变4He原子核a粒子得到大部分衰变能b衰变电子发生原因：母核中子或质子过多三种子体分享裂变能——因此电子具有连续能量（还有正b衰变，电子俘获）r衰变特点：1、从原子核中发射出光子2、常常在a或b衰变后核子从激发态退激时发生3、产生的射线能量不连续4、可以通过测量光子能量来鉴定核素种类类别半衰期(T1/2)定义：一定量的某种放射性原子核衰变至原来的一半所需要的时间。经过n个半衰期后，未发生衰变的放射性原子核数目是原有的1/2n放射性衰变基本规律1指数衰减规律N=N0*e-入tN0:（t=0）时放射性原子核的数目N:经过t时间后未发生衰变的放射性原子核数目入:放射性原子核衰变常数大小只与原子核本身性质有关，与外界条件无关，数值越大衰变越快核辐射与物质的相互作用：微观粒子间碰撞有动量和能量的传递库仑作用1电离作用2电离效应带电粒子与物质的作用物质中原子被电离，在粒子通过的路径上形成许多离子对：正离子和自由电子α射线与β射线电离效应比较α电离作用强电离作用严重产生离子对数目多γ射线能够同物质原子发生作用，但不能直接使原子电离；有动量和能量交换,能够产生载能次级带电粒子，可以对物质发生电离作用。光电效应光子同(整个)原子作用把自己的全部能量传递给原子,壳层中某一电子获得动能克服原子束缚跑出来,成为自由电子，光子本身消失了。电子对效应能量≥1.02MeV的γ射线与原子核作用可能产生一对正-负电子。轫致辐射电子打在荧光屏上产生X射线，如电视机显像管。正电子湮没正电子与负电子相遇发生湮没，产生两个0.511MeV的γ光子。γ射线的吸收γ射线通过介质时由于同物质的作用,γ光子的数量不断的减少,物质层越厚减少得越多，这种现象称做对γ射线的吸收。公式：I(x)=I0e-μxμ为指数衰减因子线性吸收系1）γ射线能量高μ值小2）原子序数高μ值大，X为物体厚度核辐射量度及其单位：放射性活度A放射性核素在单位时间(dt)内发生核衰变的数目(dN)A=dN/dt单位Bq居里（Ci）1Ci=3.7×1010Bq吸收剂量D授予单位物质(dm)（或被单位物质吸收）的任何导致电离辐射的平均能量（dE)。D=dE/dm单位：J/kg1J/kg=1Gy（戈瑞）1Gy=100rad（拉德）当量剂量HT组织或器官的当量剂量是此组织或器官的平均吸收剂量与辐射权重因子的乘积。HT=∑DT,R*WR辐射权重因子WR不同粒子的辐射权重不同，单位：焦耳/千克,Sv1Sv=1J/kg有效剂量E各组织或器官的当量剂量（HT）与相应的组织权重因子（WT）的乘积的总和。E=∑WT*HT单位：Sv定量评价随机效应的危险度组织权重因子WT越是位于体内的组织WT越大核武器与核电原理核电：热中子中子通过和介质中原子核碰撞，逐步“慢化”，直到能量和介质中的热运动达到平衡，变成“热中子”热中子和物质原子核的作用“截面”比快中子的大。（所谓“截面”就是当单位面积上每秒钟有一个粒子打来时，引起反应的“有效面积”，即“概率”。）原因：1）1/v律；2）共振效应。主要由热（快）中子起作用的核反应堆，叫做热（快）中子堆。由于热中子堆所需的核燃料（铀或钚）较少，并且较易控制，所以现在核电站使用的反应堆大都是热中子堆。快中子堆需要装进更多的核燃料，但可利用来增殖钚，加深核燃料的利用率。热中子堆使用铀-235，但自然界铀-238多，优点：材料来源多，铀资源利用率提高60-70倍，且核废料少。热中子堆中释放能量的核芯部分称为“堆芯”；整个堆芯（连同周围的“反射层”）密封在“压力容器”中；容器外是“屏蔽层”和“安全壳”。堆芯的组成：核燃料：低浓缩铀，235U占3%左右，剩余的238U吸收中子变成239U后，经过两次b-衰变，可变成易裂变的239Pu慢化剂：为使裂变中子慢化成热中子，需要用质子数小的物质（如水，重水，石墨等）组成慢化剂；因为中子与质量越小的核相碰，损失的动能越大，因而慢化的效果越好。随着所使用的慢化剂，反应堆可分为压水堆、重水堆、石墨堆等类型冷却剂：水、重水或氦。结构材料调节控制系统（Cd，B）反应堆实现自持链式反应的临界条件：h=235U,每吸收1个中子所放出裂变中子的平均数；）P=中子不从反应堆中泄露出去的概率；q=反应堆中中子被235U吸收而不被其他物质吸收的概率=中子利用效率；反应堆尺寸越大，P越大（越接近与1），堆中其它物质（特别是容易吸收中子的物质）越少，q越大（越接近于1）。反应堆的有效增殖系数：ke=hPq=k∞P，K∞=hq，是无穷大系统（P=1）中的增殖系数。临界条件：ke=1，链式反应平稳自持。次临界：ke1，功率下降；超临界：ke1，功率上升。核电站的安全性：4道安全屏障：二氧化铀陶瓷块可耐高温，燃料组件包壳有很好密封，整个堆芯密封在压力容器（厚20cm的钢）内，有坚固的安全壳；因此安全性能够保证。燃料芯块，燃料包壳，压力容器，安全壳核武器：不同：235U浓度不同，核电3~5%（反应堆里装的是天然铀或低浓度铀），核弹90%以上，武器级铀(铀-23590%)或钚(钚-3993%)；目的不同；设计不同，核武器有引爆装置，核电站有控制棒及各种安全控制系统。核电站不会象原子弹那样爆炸，发生爆炸并不简单，形成爆炸有严格条件：烈性炸药引爆，改变核装料位置、形状等原子核的裂变：一个U原子可以提供约185MeV的能量，相当于化学反应的一亿倍，一个U原子可以提供2.5中子，可以维持链式反应原子核的聚变：聚变的贡献远远大于裂变，使爆震、冲击波与热辐射部分的能量增加5-10倍。纯聚变不产生剩余辐射核武器的五种杀伤破坏因素：瞬时杀伤因素（光辐射、冲击波、早期核辐射、核电磁脉冲）缓效杀伤因素（放射性沾染）天然辐射与人工辐射天然辐射源：宇宙射线（高能粒子流），平均剂量0.38mSv·a-1；环境介质中的天然放射性核素，人体受天然放射性核素外照射全世界平均剂量为0.46mSv·a-1；人体内的天然放射性核素，对人体的内照射，平均剂量约为1.52mSv·a-1核工业、核动力对环境的污染医疗照射和日常生活中接触的放源医疗照射给人类造成的剂量负担人均年有效剂量为0.4—1.0mSv，约为天然辐射的1/4环境放射性物质进入机体的途径包括进入途径（呼吸道、食道、外伤等），食物链转移电离辐射生物学效应的机理有2个特点：第一个是机体吸收的能量不大，生物效应却很大；第二个是短暂的作用引起长期效应。包括DNA损伤（分子水平）单链断裂（可无差错修复）和双链断裂（错误修复）；细胞水平损伤细胞死亡、细胞变异电离辐射所致生物效应的分类包括确定性效应（有剂量阈值、效应的严重程度与剂量成正比）随机性效应（无剂量阈值、发生几率与剂量成正比、严重程度与剂量无关）放射损伤急性放射病放射防护的基本原则实践的正当化（经过论证，确认这种实践对社会和环境所产生的危害远小于从中获取的利益）防护的最优化（任何必要的照射应保持在可以合理达到的最低水平）个人剂量限值（个人所受的当量剂量不应超过规定的相应限值。保证放射工作人员不致接受过高的照射水平）外照射的防护电离辐射源存在于机体之外，由其所发生的射线从外部对机体产生的照射的一种方式特点：受照射累积剂量与放射源的活度和照射时间成正比，与照射距离平方成反比用屏蔽物阻挡能避免或减少照射外照射防护的基本原则：时间防护距离防护屏蔽防护内照射的防护特点：呈持续性照射呈选择性照射（不均匀分布与有选择吸收）放射诊断、放射治疗和核医学放射诊断：X射线计算机断层(XCT)，CT是计算机断层的缩写。克服了X光机平面图像在深度方向的重叠，可以得到人体脏器的断层（即一薄层）图像，许多断层像可以重建成三维的立体影像XCT对X射线的测量X射线与人体的相互作用：弹性散射、康普顿散射、光电效应X射线的衰减I=I0*e-uW其中μ是组织的线性衰减系数，W是组织的厚度,为了鉴别组织的线性衰减系数的微小差别，并使组织特性定量化，采用了CT数这一概念CT数=u组织-u水/u水*1000（H）水的CT数为0，骨的CT数为+1000，空气的CT数近似为-1000。人体组织的CT数界限有2000个分度，上界为骨的CT数，为+1000H，下界为空气的CT数，为-1000H。脂肪的CT数为-100，软组织的CT数大约为+20～+40放射治疗的原理：放射治疗学是利用核射线（X、γ、β和中子流等）对疾病进行辐射治疗的学科。放射治疗的基本原理是当射线达到一定剂量时，射线照射对病变细胞有抑制和杀伤作用。射线通过直接效应和间接效应置癌细胞于死地。放射治疗的方法有三种：贴敷法、腔内照射法和体外照射法立体定向放射治疗（利用立体定向技术，使用大剂量的高能量射线束（X、g、质子、中子等）一次性摧毁靶点的病变组织）r－刀和X－刀：原动力来自X射线和r射线，它能象手术刀那样切除肿瘤。r－刀是将多个放射源静止性照射到一点上，使该点的剂量很大，从而到达治疗的目的。r－刀由六部分组成，它们是：放射系统；校准系统（头盔）；手术台；控制台；液压系统和计算机治疗计划系统。特点：无手术治疗，病人无痛苦；手术精确，误差小（±0.1mm）；简便省时,每次治疗只需3-小时；新一代g－刀配合CT、MRI及计算机，使治疗过程自动化和程序化。X－刀以产生硬X射线的医用直线加速器为放射源的立体定位定向装置，称为X－刀。其原理是通过Linac机架旋转控制射线的输出剂量，照射野的再次准直和治疗床的角度变化来使高辐射剂量照射源集中在靶点，而靶区周围X射线剂量很小，取得与r－刀相同的治疗效果。特点：无痛手术，病人痛苦极小；设备简单，只需对标准直线加速器稍加修改，就非常接近r－刀；操作简单，技术容易掌握；造价比r－刀低，容易推广；对环境污染小；可对多种癌（肝、肾、肺及骨癌等）进行立体放射治疗。预测：：预测X－刀将成为未来立体放射治疗的主要设备，比r－刀更易推广。核医学：核科学技术与医学相结合的新兴学科。核医学的任务是用放射性核素及核技术来诊断、治疗及研究疾病。核医学诊断--示踪原理核医学显像原理：利用放射性药物用放射性核素标记的示踪剂引入体内；参加特定生物活动被特定的组织摄取→定位，定性,定量反映体内代谢情况；探测显像需要显像设备,显像条件,操作程序；活体（分子水平活体内示踪剂分子行为）SPECT（单光子发射断层扫描）：发射，断层图像（透射CT）γ相机探头绕人体旋转获得各个方向的投影（平面）像；图像重建---滤波反投影、迭代获得断层图像；图像重建算法---使图像更接近真实PET（正电子发射型计算机断层显像）：PET/CT：ECT：发射型计算机断层扫描仪。是一种利用放射性核素的检查方法。ECT成像的基本原理：放射性药物引入人体，经代谢后在脏器内ECT外或病变部位和正常组织