§3、核衰变 一、核衰变类型 1.  衰变和内转换 核衰变规则 γ 衰变 内转换 e -ray X-ray.

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1 §3、核衰变 一、核衰变类型 1.  衰变和内转换 核衰变规则 γ 衰变 内转换 e -ray X-ray

2 一、核衰变类型 2.  衰变 3 2 1

3 3.  衰变与电子俘获 (1). - 衰变 (2). + 衰变 (3). 电子俘获 (E.c) E.c - +

4 二、衰变规律 1. 衰变常数  2. 平均寿命 

5 二、衰变规律 3. 半衰期 T

6 二、衰变规律 4. 有效半衰期 T 生物半衰期 在生物体内 物理半衰期

7 5. 放射性活度 每单位时间内衰变掉的原子核数目 初始放射性活度 A的单位 在 S.I 单位制 : Bq（贝可勒尔）
A的常用单位: Ci（居里） If A1=A2

8 三、衰变平衡 1、放射系（族） 稳态平衡 暂态平衡 A B C (stable) 即: (1)母体 Tm>>子体 Tz
假设: A B C (stable) 即: (1)母体 Tm>>子体 Tz 达平衡所需t约为Tz的几倍 稳态平衡 (2)母体 T m>子体 Tz几倍 平衡后 暂态平衡

9 三、衰变平衡 2、核素发生器 利用衰变平衡从长寿命核素中不断获得短寿命核素的分离装置。又称母牛（cow） (66h) (6.02h)
(115d) (99.5h) (1620y) (3.82d)

10 §4、 X 射线的产生 高频电磁波（1016~1020Hz） 物理特性 化学特性 生物特性 本质 波动性（λ，f，T）干涉、衍射、偏振
粒子性（m，p，E）光子、光电效应、荧光、电离作用 波粒二象性 特性 物理特性 化学特性 生物特性

11 §4、 X 射线的产生 一. 装置 (1). X-射线管 (2). 低压源 (5~10v) (3). 高压源 (104~105v )
核心部分 (2). 低压源 (5~10v) (3). 高压源 (104~105v )

12 §4、 X 射线的产生 二、X线的产生机制 1、连续X线谱 X线谱由两部分组成 2、特征X线谱

13 1、连续X射线的产生原理 韧致辐射 高速电子进入到原子核附近的强电场区域（路程伴随库仑力的变化过程），电子的速度大小和方向必然变化，以电磁波的形式向外辐射能量，即损失的能量直接转化成X线。由于电子与靶原子核的相对位置是任意的，电子进入靶的初动能经过多少次碰撞辐射而完全丧失也不确定，故辐射出的X线波长连续分布。 连续X线谱

14 1、连续X射线的产生原理 X线的最短波长 λmin λmin λmin λmin

15 1、连续X射线的产生原理 a、与靶原子序数呈正比 影响因素 b、与管电流大小呈正比 c、与管电压n次方呈正比

16 1、连续X射线的产生原理 X线的峰值波长和平均波长 例1 求管电压为100KV时X线的最短波长、峰值波长、平均波长和最大光子能量。 λmax

17 1、连续X射线的产生原理 解

18 2、特征X射线的产生原理

19 2、特征X射线的产生原理 （1）特征X线的产生过程
高速电子进入靶物质后，其动能被靶原子内壳层电子获得，一部分用来脱离原子核束缚作功（逸出功）；另一部分变成逸出后电子的动能。 High speed electron 当电子逸出后，原子内壳层就出现了空位，外壳层电子将向内壳层填充，辐射的电磁波（ X线）由两能级差确定 Exciting inter electron nuclear k L M E2- E1= hf21

20 2、特征X射线的产生原理 （2）特征的激发电压 炸弹电子的动能大小完全由管电压确定
靶原子的轨道电子在原子中有确定的结合能W。当炸弹电子的动能大于内层电子结合能时，才可能使电子逸出造成空位，产生X射线。 炸弹电子的动能大小完全由管电压确定 U = W/e 为最低激发电压。Uk > UL > UM > UN X光子辐射以K系为主。

21 2、特征X射线的产生原理 （3）影响特征X射线的因素 特征谱线位置(频率大小)只与物质结构有关。 特征谱线的强度（K系）
i为管电流；U为管电压；Uk为K系激发电压；K2和n均为常数， n约等于1.5 ~ 1.7 需要指出:特征X线只占很少一部分 医用X线主要使用连续辐射部分 物质结构的光谱分析用特征辐射

22 三、 X 射线的量与质 X线量和质的定义 I  U2iZt （1）靶原子 Z 1、影响X线 量的因素 （2）管电流 （3）管电压
（4）投照时间 I  U2iZt

23 三、 X 射线的量与质 2、影响X线质的因素 影响X光子频率的因素 取决于管电压的大小 种类 管电压(kV) 最短波长(Å)
最大频率(MHz) 应用 极软线 软线 硬线 极硬线 5 ~ 20 20 ~100 100~250 250以上 2.5 ~ 0.62 0.62 ~0.12 0.12 ~ 0.05 小于0.05 (1.2 ~ 4.8)1012 (4.8 ~ 25)1012 (25 ~ 60)1012 大于601012 软组织摄影及表皮治疗 透视与照相 深部组织治疗

24 用连续X线的总强度表示X线的辐射功率(极少的特征X线可忽略)
加速电压产生的总功率 (大部分转换成热能) 为管电流与管电压的乘积

25 3、X线的产生效率 例2：求钨(Z=74)靶 在管电压为100kV 时X线的产生效率。 解：
X线管产生X线的效率一般不足1%,绝大部分生成热而使靶面大幅升温。 钨靶在不同电压值的效率 加速电压 X线能(%) 热能(%) 40kV 70kV 100kV 150kV 4MV 20MV 0.4 0.6 0.8 1.3 36 70 99.6 99.4 99.2 98.7 64 30 例2：求钨(Z=74)靶 在管电压为100kV 时X线的产生效率。 解：

26 四、 X 射线强度的空间分布 薄靶

27 四、 X 射线强度的空间分布 足跟效应：沿垂向散射的
厚靶 足跟效应：沿垂向散射的 X线束，靠近靶一侧的光子因为在靶内的行程较外侧的长，故被吸收的能量和强度都较外侧的大，造成接收截面强度分布的不均匀。又叫阳极效应。 θ角越小，足跟效应越明显。

28 焦距(a)的阳极效应明显,两端的强度差约为
厚靶 摆位：沿X线管方向厚向朝阴极 焦距(a)的阳极效应明显,两端的强度差约为 95%-31%=64% 焦距(b)可忽略阳极效应,强度差为 104%-85%=19%

29 五、 X 射线的衰减 1、线衰减系数 I0 I x dx 对不同作用线衰减系数等于各过程系数之和。

30 五、 X 射线的衰减 2、质量衰减系数 I0 I x dx μ ：m-1 μm ：m2kg-1

31 五、 X 射线的衰减 3、半价层 I0 I0/2 当X线衰减到初始强度的一半时所进入物质的深度称为该物质的半价层。 x1/2 dx