放射性基础知识课件.ppt

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1、放射性基础知识第1页，此课件共103页哦电离电离核自由电子自由电子E激发激发第2页，此课件共103页哦 对于原子，其稳定状态对应的能量是最低的，称作基态，对于原子，其稳定状态对应的能量是最低的，称作基态，当接收能量造成激发时，其具有的能量就增大，此时对应激当接收能量造成激发时，其具有的能量就增大，此时对应激发态。激发态可能存在多个，分别称为第发态。激发态可能存在多个，分别称为第1 1、第、第22激发态。激发态。处于激发态的原子是不稳定的，存在自发跃迁的趋势，自发处于激发态的原子是不稳定的，存在自发跃迁的趋势，自发跃迁释放能量（电磁波形式），原子回到基态或较低的激发跃迁释放能量（电磁波形式），原

2、子回到基态或较低的激发态。态。E激发态激发态基态或基态或低激发低激发态态hv激发态激发态基态或基态或低激发低激发态态第3页，此课件共103页哦1、原子核由质子和中子构成，质子和中子统称为核子。、原子核由质子和中子构成，质子和中子统称为核子。2、和原子一样，原子核也具有能级结构，处于基态的原子核能、和原子一样，原子核也具有能级结构，处于基态的原子核能量最低，是稳定的，处于激发态的原子核能量较高，是不稳定量最低，是稳定的，处于激发态的原子核能量较高，是不稳定的。高能态原子核会向基态或较低能态自发跃迁，同时释放能的。高能态原子核会向基态或较低能态自发跃迁，同时释放能量，形式包括伽马光子、电子或正电子

3、。量，形式包括伽马光子、电子或正电子。第4页，此课件共103页哦核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护 第一章第一章 基础知识基础知识 1.1 1.1 放射性核素放射性核素 1.2 1.2 放射性核素的衰变类型与纲图放射性核素的衰变类型与纲图 1.3 1.3 放射性核素的衰变规律放射性核素的衰变规律 1.4 1.4 长期平衡长期平衡 1.5 1.5 核反应类型核反应类型 1.6 1.6 致电离辐射与辐射源致电离辐射与辐射源 1.7 1.7 辐射量与单位辐射量与单位 1.8 1.8 放射源分类放射源分类 1.9 1.9 射线装置与分类射线装置与分类第5页，此课件共103页哦1.1 放射性核素

4、1 1原子原子 自然界的物质由元素组成，组成每种元素的基本单位是原自然界的物质由元素组成，组成每种元素的基本单位是原子。子。原子由原子核和核外电子构成，直径约为原子由原子核和核外电子构成，直径约为1010-10-10 m m。原子核带。原子核带正电，直径约正电，直径约1010-15-15 m m；电子带负电，一个电子所带电荷为；电子带负电，一个电子所带电荷为-1.60217733101.6021773310-19-19库仑，在核物理中，该值的绝对值作为库仑，在核物理中，该值的绝对值作为电荷量电荷量的基本单位的基本单位，以，以e e表示。表示。原子质量很小，一个原子质量很小，一个C-12C-12

5、原子的质量为原子的质量为1.99101.9910-26-26 kg kg，为方便，常以，为方便，常以C-12C-12原子质量的原子质量的1/121/12作为作为原子质量单位原子质量单位，记为记为u u，1 u1 u1.6605402101.660540210-27-27 kg kg。核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护第6页，此课件共103页哦核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护2 2原子核和核子原子核和核子 对于某个原子核，按中子质子模型，通常称为原子序数为对于某个原子核，按中子质子模型，通常称为原子序数为Z、质量数为质量数为A的原子核，表示核内有的原子核，表示核内有Z个质子和个质子

6、和N（N=A-Z）个中子。）个中子。质子和中子统称核子。质子和中子统称核子。质子（质子（P P）:静止质量静止质量mp1.6726231101.672623110-27-27 kg kg1.00727647 u1.00727647 u，带一个，带一个单位正电荷。单位正电荷。自由质子是稳定的自由质子是稳定的。中子（中子（n n）:静止质量为静止质量为mn1.6749286101.674928610-27-27 kg kg1.008664904 u1.008664904 u。自由自由中子是不稳定的中子是不稳定的。第7页，此课件共103页哦核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护3 3核素核素 核素

7、是指在原子核内核素是指在原子核内具有相同数目的中子和质子具有相同数目的中子和质子，并处于，并处于同一核能态同一核能态的一类原子，也称为元素，通常记作：的一类原子，也称为元素，通常记作：其中其中X为核素代号。在实际应用中，为核素代号。在实际应用中，Z 可以忽略。习惯上核素的表可以忽略。习惯上核素的表示方法有三种，例如：示方法有三种，例如：60Co、Co-60或钴或钴-60。即使中子和质子数相同，但不处于同一核能态，则不是同一核即使中子和质子数相同，但不处于同一核能态，则不是同一核素。素。第8页，此课件共103页哦核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护4 4同位素同位素 同位素是原子序数同位素是

8、原子序数Z相同但质量数相同但质量数A不同的核素总称。不同的核素总称。所谓同所谓同位即在元素周期表中位置相同位即在元素周期表中位置相同。例如氢存在。例如氢存在3 3种同位素，分别是种同位素，分别是1 1H H、2 2H H、3 3H H，并命名为氕、氘（重氢，并命名为氕、氘（重氢，D D）、氚（）、氚（T T）。）。(1)(1)同位素化学性质相同，但物理性质不同同位素化学性质相同，但物理性质不同;(2)(2)Z和和A一定的元素，只能称核素，不能称为同位素一定的元素，只能称核素，不能称为同位素;(3)(3)同位素中各核素天然含量的百分比称为同位素中各核素天然含量的百分比称为核素丰度核素丰度，例如氧

9、，例如氧同位素同位素1616O O、1717O O、1818O O的丰度分别为的丰度分别为99.756%99.756%、0.039%0.039%、0.205%0.205%。第9页，此课件共103页哦核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护在原子核中，除同位素外，还存在在原子核中，除同位素外，还存在 同中子异荷素同中子异荷素：N相同，相同，Z不同，如不同，如 同量异位素同量异位素：A相同，相同，Z不同，如不同，如9090SrSr和和9090Y Y等等;同质异能素同质异能素：A相同，相同，Z相同，能态不同，表示时在相同，能态不同，表示时在 质量数质量数A后加后加m m，如，如8787SrSr的同质

10、异能素的同质异能素 为为87m87mSrSr；第10页，此课件共103页哦核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护5 5放射性与放射性核素放射性与放射性核素 根据原子核的稳定性，可将核素分为根据原子核的稳定性，可将核素分为稳定的核素稳定的核素和和不稳定的核不稳定的核素素。不稳定的核素可以自发蜕变，放出。不稳定的核素可以自发蜕变，放出、或其他能量子，这种或其他能量子，这种现象称为放射性，具有放射性的核素称为放射性核素。放射性核素包括现象称为放射性，具有放射性的核素称为放射性核素。放射性核素包括天然和人工两种，就目前已经发现的天然和人工两种，就目前已经发现的20002000多种放射性核素而言，绝大

11、多多种放射性核素而言，绝大多数为人工放射性核素。数为人工放射性核素。6 6母体与子体母体与子体ABC母体母体一代子体一代子体二代子体二代子体衰变衰变衰变衰变第11页，此课件共103页哦核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护1.2 放射性核素的衰变类型与衰变纲图1 1衰变衰变 放射性核素的原子核放射放射性核素的原子核放射粒子而变为另一种核素的原子核的过粒子而变为另一种核素的原子核的过程为程为衰变。衰变。衰变可以表示为衰变可以表示为其中其中X为母体，为母体，Y为子体，为子体，E为从母体变为子体所放出的能量（衰变为从母体变为子体所放出的能量（衰变能）。能）。1.2.1 1.2.1 衰变类型衰变类型

12、第12页，此课件共103页哦核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护2 2衰变衰变 放射性核素的原子核放出放射性核素的原子核放出粒子衰变为原子序数加粒子衰变为原子序数加1 1、质量、质量数相同的核素的过程称为数相同的核素的过程称为衰变。衰变。衰变可以被看做母核中的一个中子转变为质子的结果，衰变可以被看做母核中的一个中子转变为质子的结果，即即其中其中v-代表反中微子，是中微子的反粒子，其静止质量近似为零，代表反中微子，是中微子的反粒子，其静止质量近似为零，呈电中性呈电中性。由此一个。由此一个衰变可具体表示为衰变可具体表示为 第13页，此课件共103页哦核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护生成

13、物的放射方向任意，所以每种粒子带走的能量是不固定的，生成物的放射方向任意，所以每种粒子带走的能量是不固定的，粒粒子的动能是从零到子的动能是从零到Emax的一个连续能谱。的一个连续能谱。有些有些衰变仅放出衰变仅放出粒子，没有伴随的粒子，没有伴随的射线，如射线，如1414C C、3232P P、3535S S等，而有些等，而有些衰变则伴随衰变则伴随射线，如射线，如60Co。另外，有些放射。另外，有些放射性核素进行性核素进行衰变时可以放出两组或两组以上能量的衰变时可以放出两组或两组以上能量的粒子。粒子。质量很小，是衰变能的主要分配者质量很小，是衰变能的主要分配者粒子的平均能量表示为粒子的平均能量表示

14、为 E Emaxmax/3/3第14页，此课件共103页哦核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护3 3衰变衰变 放射性核素的原子核放出正电子变为原子序数减放射性核素的原子核放出正电子变为原子序数减1 1、质量、质量数相同的核素的过程称为数相同的核素的过程称为衰变。衰变。衰变可以被看做母衰变可以被看做母核中的一个质子转变为中子，同时放出正电子和中微子的结核中的一个质子转变为中子，同时放出正电子和中微子的结果。果。能发生能发生衰变的都是人工放射性核素衰变的都是人工放射性核素。第15页，此课件共103页哦核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护4 4电子俘获电子俘获 电子俘获是指母核通过俘获核外电

15、子衰变为子核的过程，可电子俘获是指母核通过俘获核外电子衰变为子核的过程，可以认为是核外电子使核内一个质子转变为中子，同时放出中微子以认为是核外电子使核内一个质子转变为中子，同时放出中微子的结果，即的结果，即 除了个别核素因子核处于激发态而放出除了个别核素因子核处于激发态而放出射线达到稳定状态射线达到稳定状态外，核内一般只放出中微子。外，核内一般只放出中微子。相应的原子存在次级辐射（如俄歇电子）可供探测。相应的原子存在次级辐射（如俄歇电子）可供探测。第16页，此课件共103页哦核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护5 5衰变衰变 处于激发态的原子核向基态或低能态跃迁时释放处于激发态的原子核向基

16、态或低能态跃迁时释放射线的过射线的过程。程。（1 1）衰变也叫同质异能跃迁，但衰变也叫同质异能跃迁，但不是同质异能核素的唯一衰不是同质异能核素的唯一衰变形式：变形式：（2 2）衰变往往与其他衰变同时发生，而且半衰期极短。衰变往往与其他衰变同时发生，而且半衰期极短。（3 3）射线为高能、单色电磁波，波长很短。射线为高能、单色电磁波，波长很短。衰变中的衰变衰变中的衰变能几乎全部由能几乎全部由粒子（也称粒子（也称光子，光子，PhotonPhoton）带走。）带走。粒子的能粒子的能量一般在量一般在0.040.044 MeV4 MeV之间。之间。只释放只释放射线而没有射线而没有射线射线第17页，此课件共

17、103页哦核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护6 6内转换内转换 处在激发态的原子核把激发能直接授予核外某一个电子，处在激发态的原子核把激发能直接授予核外某一个电子，使它脱离原子核束缚而成为自由电子的过程称为内转换，这个使它脱离原子核束缚而成为自由电子的过程称为内转换，这个发射出来的电子称为发射出来的电子称为内转换电子内转换电子。内转换电子与内转换电子与粒子存在显著差别，前者能量是分立的、粒子存在显著差别，前者能量是分立的、单色的，后者是连续的。这一点可以用来测量核的能级。单色的，后者是连续的。这一点可以用来测量核的能级。核E第18页，此课件共103页哦内转换进一步说明：内转换进一步说明：

18、有许多放射性原子，核的内转换电子是与有许多放射性原子，核的内转换电子是与射线混合在一射线混合在一起的，可以在测得的起的，可以在测得的能谱图上清楚的看到。能谱图上清楚的看到。如如AuAu198198的的连连续能谱上迭加着续能谱上迭加着2 2条谱线条谱线,这这2 2条谱线对应的能量正好分别等于其条谱线对应的能量正好分别等于其K K壳层和壳层和L L壳层电子的能量壳层电子的能量。内转换发生以后，在原子的内转换发生以后，在原子的K K壳层或壳层或L L壳层会留下空位，因此还壳层会留下空位，因此还会伴有特征会伴有特征X X射线或俄歇电子发射。射线或俄歇电子发射。放射放射射线和内转换电子，是核从激发态（射

19、线和内转换电子，是核从激发态（激发能较小时激发能较小时）跃）跃迁到基态或较低能态的迁到基态或较低能态的2 2种可能方式。通常描述一种核素辐射种可能方式。通常描述一种核素辐射特性时，用内转换系数特性时，用内转换系数来表示内转换和来表示内转换和辐射跃迁相对几率辐射跃迁相对几率的大小。的大小。核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护第19页，此课件共103页哦核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护7 7电子对内转换电子对内转换 处于激发态的原子核向低能态或基态跃迁时，如果原子核处于激发态的原子核向低能态或基态跃迁时，如果原子核的激发能的激发能E大于大于1.02 MeV1.02 MeV（2 2个电子

20、的静止质量能），原子核还个电子的静止质量能），原子核还可能直接发射一对正负电子而回到基态，这种内转换叫做电子可能直接发射一对正负电子而回到基态，这种内转换叫做电子对内转换。对内转换。一个处于激发态的原子核，当激发能大于一个处于激发态的原子核，当激发能大于1.02 MeV1.02 MeV时，有可能时，有可能通过通过辐射、电子内转换和电子对内转换辐射、电子内转换和电子对内转换3 3种过程跃迁到较低能态或种过程跃迁到较低能态或基态。基态。核Eee第20页，此课件共103页哦核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护 实践中，核衰变过程通常用一种图解的方式来直观描述，这种图实践中，核衰变过程通常用一种图

21、解的方式来直观描述，这种图称为衰变纲图。称为衰变纲图。衰变中，母核基衰变中，母核基态标注于子核的态标注于子核的右上角，衰变过右上角，衰变过程以向左下的箭程以向左下的箭头表示头表示1.2.2 1.2.2 衰变纲图衰变纲图第21页，此课件共103页哦核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护衰变中，母核基态标注于衰变中，母核基态标注于子核的左上角，衰变过程以子核的左上角，衰变过程以向右下的箭头表示向右下的箭头表示衰变中，母核基态标注于子衰变中，母核基态标注于子核的上方，衰变过程以向下的核的上方，衰变过程以向下的箭头表示箭头表示 第22页，此课件共103页哦核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护1.

22、3 1.3 放射性核素的衰变规律放射性核素的衰变规律 实验表明，放射性核素的所有原子核并不是同时发生衰变的，而实验表明，放射性核素的所有原子核并不是同时发生衰变的，而是有先有后，但总的趋势是母体原子核的数目随时间逐步减少，是一是有先有后，但总的趋势是母体原子核的数目随时间逐步减少，是一个统计过程。个统计过程。设各放射性核素的衰变过程是相互独立的，也不受宏观设各放射性核素的衰变过程是相互独立的，也不受宏观的物理条件（温度，压力）和化学结构形式的影响而改变的物理条件（温度，压力）和化学结构形式的影响而改变，则在瞬间，则在瞬间间隔间隔t内，发生衰变的原子核数目内，发生衰变的原子核数目N与与t及在此时

23、刻尚未衰变的及在此时刻尚未衰变的母体总核数母体总核数N成正比，即成正比，即 式中：式中：是一个比例常数，称为衰变常量。是一个比例常数，称为衰变常量。第23页，此课件共103页哦核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护 衰变是一个连续过程，如果所取的时间间隔非常小，上式可用衰变是一个连续过程，如果所取的时间间隔非常小，上式可用微分方程表示为微分方程表示为 对上式积分得对上式积分得 其中其中N0是当是当t0时刻放射性核素母体的原子核数目。时刻放射性核素母体的原子核数目。这一关系式称作这一关系式称作衰变定律衰变定律，对任何单一的放射性核素衰变都适合，对任何单一的放射性核素衰变都适合，它是对大量的原子

24、核进行实验测量得来的核自发衰变的一种统计规律，它是对大量的原子核进行实验测量得来的核自发衰变的一种统计规律，当当N0足够大时，其符合泊松分布。足够大时，其符合泊松分布。第24页，此课件共103页哦核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护在描述放射性核素衰变规律时，有在描述放射性核素衰变规律时，有3 3个常数非常重要：个常数非常重要：（1 1）衰变常量）衰变常量（2 2）半衰期（半衰期（Half LifeHalf Life）T1/2（3 3）平均寿命）平均寿命 用于表示核衰变快慢，只要知道其中之一，就可用于表示核衰变快慢，只要知道其中之一，就可以求出另外以求出另外2 2个。个。第25页，此课件共

25、103页哦核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护（1 1）衰变常量）衰变常量 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。变的概率。每一种放射性核素都有它固定的衰变常量每一种放射性核素都有它固定的衰变常量，数值大的放射数值大的放射性核素衰变的快，性核素衰变的快，数值小的放射性核素衰变的慢。数值小的放射性核素衰变的慢。的量纲是时间的量纲是时间的倒数（的倒数（s s-1-1），例如），例如第26页，此课件共103页哦核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护（2 2）半衰期（）半衰期（Half LifeHalf Life）T1/

26、2 半衰期半衰期T1/2的定义为：特定能态的放射性核素的核数目衰减的定义为：特定能态的放射性核素的核数目衰减一半所需时间的期望值，即一半所需时间的期望值，即放射性母体原子核数目衰减至原来数目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的一半所需要的时间。根据。根据可得可得第27页，此课件共103页哦核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护（3 3）平均寿命）平均寿命 平均寿命平均寿命用来表示放射性核素的原子核在衰变前平均存在的用来表示放射性核素的原子核在衰变前平均存在的时间。平均寿命与衰变常量、半衰期的关系为时间。平均寿命与衰变常量、半衰期的关系为第28页，此课件共103页哦ABC母体

27、母体一代子体一代子体二代子体二代子体假如假如则经过较长时期，最终则经过较长时期，最终N(A)/N(B)N(B)/N(C)常数常数常数常数1.4 1.4 长期平衡长期平衡核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护第29页，此课件共103页哦核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护1.5.1 1.5.1 质子引起的核反应质子引起的核反应 被加速的质子克服了靶核库仑势场的阻挡，轰击靶核引起被加速的质子克服了靶核库仑势场的阻挡，轰击靶核引起的核反应。的核反应。（1 1）（）（P P，）反应）反应 这种反应发射高能这种反应发射高能辐射，可以用作高能辐射，可以用作高能辐射源。辐射源。1.5 1.5 核反应类

28、型核反应类型第30页，此课件共103页哦核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护 这种反应的剩余核是靶核的同量异位素，电荷数相差这种反应的剩余核是靶核的同量异位素，电荷数相差1 1，因此剩，因此剩余核要通过余核要通过+衰变或衰变或K K俘获变成原来的原子核。俘获变成原来的原子核。（2 2）（）（P P，n n）反应）反应（3 3）（）（P P，）反应）反应第31页，此课件共103页哦核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护1.5.2 1.5.2 粒子引起的核反应粒子引起的核反应 （1 1）（）（，P P）反应）反应（2 2）（）（，n n）反应）反应 常用的常用的AmAmBeBe或或RaRaB

29、eBe中子源，就是利用中子源，就是利用BeBe的（的（，n n）反应。反应。第32页，此课件共103页哦核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护 由慢中子或热中子产生核反应的几率最大，这类核反应主要是靶核由慢中子或热中子产生核反应的几率最大，这类核反应主要是靶核俘获中子放出俘获中子放出射线，即（射线，即（n n，）反应，如：）反应，如：也有少数是别的类型，如（也有少数是别的类型，如（n n，P P）反应和（）反应和（n n，）反应。）反应。1.5.3 1.5.3 中子核反应中子核反应第33页，此课件共103页哦核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护1.5.4 1.5.4 核裂变反应核裂变反应

30、 当用热中子轰击重原子核时，一个原子核可以分裂成两当用热中子轰击重原子核时，一个原子核可以分裂成两个具有中等质量数的原子核的蜕变过程称为核裂变反应。个具有中等质量数的原子核的蜕变过程称为核裂变反应。第34页，此课件共103页哦核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护第35页，此课件共103页哦核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护 除除U-235U-235外，还有很多重原子核，如外，还有很多重原子核，如U-233U-233、U-238U-238、Pu-239Pu-239等都等都可以在中子的作用下发生裂变。可以在中子的作用下发生裂变。还有些重原子核发生还有些重原子核发生光致核裂变光致核裂变。此

31、外还发现了。此外还发现了重原子核的重原子核的自发裂变自发裂变，如，如U-235U-235和和U-238U-238，各自的自发裂变半衰期分别为，各自的自发裂变半衰期分别为2102101818a a和和8108101515a a。核裂变反应的特点之一，就是裂变时能够放出大量的能量，核裂变反应的特点之一，就是裂变时能够放出大量的能量，重核每一次裂变所放出的能量平均约为重核每一次裂变所放出的能量平均约为 200 MeV 200 MeV。第36页，此课件共103页哦核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护 当一次核裂变所产生的次级中子能引起其他核裂变时，当一次核裂变所产生的次级中子能引起其他核裂变时，这

32、就可能使裂变反应继续下去构成链式反应。链式反应有三这就可能使裂变反应继续下去构成链式反应。链式反应有三种形式：种形式：自持的链式反应、收敛的链式反应和增殖（发散）自持的链式反应、收敛的链式反应和增殖（发散）的链式反应。的链式反应。第37页，此课件共103页哦核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护1.5.5 1.5.5 轻原子核的聚变反应轻原子核的聚变反应 使使2 2个或个或2 2个以上的轻原子核（如氕、氘、氚、锂等）聚合个以上的轻原子核（如氕、氘、氚、锂等）聚合成一个较重的原子核的反应称为轻原子核的聚变反应。成一个较重的原子核的反应称为轻原子核的聚变反应。相比裂变反应而言，聚变反应释放的能量

33、更大。相比裂变反应而言，聚变反应释放的能量更大。1kg1kg的氘和氚的混的氘和氚的混合物完全聚变所释放出来的能量大约是合物完全聚变所释放出来的能量大约是1 kg1 kg的的U-235U-235完全裂变所放出的完全裂变所放出的能量的能量的4.54.5倍。倍。氢弹是利用轻核聚变反应释放出的巨大能量，从而引起氢弹是利用轻核聚变反应释放出的巨大能量，从而引起强烈爆炸的核武器。强烈爆炸的核武器。由于聚变反应是在高温（几百万甚至几千万度）下进行的，所由于聚变反应是在高温（几百万甚至几千万度）下进行的，所以又称为热核反应。以又称为热核反应。第38页，此课件共103页哦核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护

34、 发生聚变反应的高温，在原子弹爆炸时是可以达到的，所发生聚变反应的高温，在原子弹爆炸时是可以达到的，所以氢弹使用原子弹来引爆。原子弹爆炸成功以后，不可控热核以氢弹使用原子弹来引爆。原子弹爆炸成功以后，不可控热核反应得以实现，但要利用热核反应所释放的巨大能量作为能源，反应得以实现，但要利用热核反应所释放的巨大能量作为能源，则必须实现持续受控的热核反应。则必须实现持续受控的热核反应。第39页，此课件共103页哦核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护1.6 1.6 致电离辐射致电离辐射 致电离辐射是指那些能够直接或通过某些次级辐射，使致电离辐射是指那些能够直接或通过某些次级辐射，使物质电离的辐射，

35、简称电离辐射。物质电离的辐射，简称电离辐射。辐射辐射电离辐射电离辐射非电离辐射非电离辐射、n n等等电磁波、紫外线、可见光电磁波、紫外线、可见光及红外辐射等及红外辐射等第40页，此课件共103页哦核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护 在大多数情况下，包括国际、国内有关电离辐射管理的法规在大多数情况下，包括国际、国内有关电离辐射管理的法规与标准，都将电离辐射源简称辐射源，同时在定义中强调不包括与标准，都将电离辐射源简称辐射源，同时在定义中强调不包括非电离辐射。非电离辐射。本课程按有关法规与标准惯例，除非特别说明，所称的本课程按有关法规与标准惯例，除非特别说明，所称的辐射均指电离辐射，不包括非

36、电离辐射。辐射均指电离辐射，不包括非电离辐射。在某些资料中，电离辐射又称放射性，表述中使用放射在某些资料中，电离辐射又称放射性，表述中使用放射源这个概念。源这个概念。放射源是指用放射性物质制成的能产生辐射的物放射源是指用放射性物质制成的能产生辐射的物质或实体质或实体。第41页，此课件共103页哦核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护1.7.1 1.7.1 放射性活度和单位放射性活度和单位 放射性活度又称放射性强度，是一个常用的基本物理量，放射性活度又称放射性强度，是一个常用的基本物理量，其大小反映了放射性核素量的多少，亦即某物体放射性的强弱。其大小反映了放射性核素量的多少，亦即某物体放射性的

37、强弱。放射性活度放射性活度A的定义为：在给定时刻，处于特定能态的的定义为：在给定时刻，处于特定能态的一定量放射性核素在一定量放射性核素在dt时间内发生自发跃迁数的期望值时间内发生自发跃迁数的期望值dN除以除以dt。即即一定量的放射性核素，在单位时间内发生衰变的原子核数一定量的放射性核素，在单位时间内发生衰变的原子核数。1.7 1.7 辐射量及单位辐射量及单位AdN/dt 第42页，此课件共103页哦核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护放射性活度的单位放射性活度的单位国际单位（国际单位（SI，法定），法定）非国际单位非国际单位贝可（贝可（Bq）1 Bq=1 s-1kBq，MBq3.7105

38、Bq、370 kBq 或或 0.37 MBq居里（居里（Ci）1 Ci=3.71010 BqmCi，uCi1.5mCi，2uCi第43页，此课件共103页哦核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护放射性活度随时间的延长呈指数规律减弱，其计算公式为：放射性活度随时间的延长呈指数规律减弱，其计算公式为：式中：式中：A0代表在代表在 t=0=0 时的放射性活度。时的放射性活度。实际应用中，与放射性活度有关的概念还有放射性比活实际应用中，与放射性活度有关的概念还有放射性比活度、表面粒子数等。度、表面粒子数等。放射性比活度放射性比活度a单位质量的放射性比活度，单位为单位质量的放射性比活度，单位为Bq/k

39、g等。等。单位体积的放射性比活度，单位为单位体积的放射性比活度，单位为Bq/L等。等。第44页，此课件共103页哦核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护1.7.2 1.7.2 照射量与照射量率照射量与照射量率 照射量是描述照射量是描述X和和射线辐射场的量。射线辐射场的量。照射量是指照射量是指X和和射线与空气相互作用使空气电离后产生的电荷射线与空气相互作用使空气电离后产生的电荷量。即量。即式中：式中：X表示照射量；表示照射量；dQ表示射线在质量表示射线在质量dm的空气（标准状况下的空气（标准状况下的干燥空气）中完全被阻止时，在空气中产生的离子对，其中任一的干燥空气）中完全被阻止时，在空气中产生

40、的离子对，其中任一种符号的电荷绝对值的总量。种符号的电荷绝对值的总量。第45页，此课件共103页哦核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护 照射量照射量X 的的SISI单位为单位为库库仑每千克，以仑每千克，以C/kgC/kg表示。表示。旧的照射量单位为旧的照射量单位为伦琴伦琴，用，用R R表示，其定义为：表示，其定义为：1 1伦琴的伦琴的X和和射射线照射下，在线照射下，在0.0012939 g0.0012939 g干燥空气（相当于干燥空气（相当于1 1标准大气压、标准大气压、00条件条件下下1cm1cm3 3干燥空气的质量）中产生的总电荷量为干燥空气的质量）中产生的总电荷量为1 1静电单位（正

41、或负）电量。静电单位（正或负）电量。伦琴与伦琴与SISI单位的换算关系为：单位的换算关系为：照射量不是受照物质全部吸收的能量照射量不是受照物质全部吸收的能量 只适用于空气，而且只适用于度量在只适用于空气，而且只适用于度量在10 keV10 keV3 MeV3 MeV能量能量范围的范围的X和和射线。射线。第46页，此课件共103页哦核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护 照射量率的定义为单位时间内的照射量，用符号照射量率的定义为单位时间内的照射量，用符号表示，即表示，即 照射量率使用的单位为库（仑）每千克秒，以照射量率使用的单位为库（仑）每千克秒，以表示。表示。第47页，此课件共103页哦核技

42、术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护1.7.3 1.7.3 比释动能与吸收剂量比释动能与吸收剂量 辐射与物质相互作用最主要的标志是向物质传递能量，辐射与物质相互作用最主要的标志是向物质传递能量，不不带电粒子带电粒子在物质中传递能量时，包含两个过程：在物质中传递能量时，包含两个过程：核射线射线核次级电子次级电子将能量授予次级带电粒子将能量授予次级带电粒子通过电离或激发将能量授通过电离或激发将能量授予物质予物质比释动能吸收剂量第48页，此课件共103页哦核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护比释动能比释动能以以K K 表示，定义为表示，定义为 比释动能的比释动能的SISI单位为单位为J J kg

43、kg-1-1，专用名称为，专用名称为戈瑞戈瑞，用符号，用符号GyGy表表示，示，1 Gy=1 J/kg1 Gy=1 J/kg。比释动能比释动能是用以衡量是用以衡量不带电粒子不带电粒子（量子）与物质相互作用时，（量子）与物质相互作用时，在单位物质中转移给次级带电粒子初始动能总和大小的一个量。在单位物质中转移给次级带电粒子初始动能总和大小的一个量。第49页，此课件共103页哦核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护 吸收剂量吸收剂量用以描述辐射场内受照物体接受的能量，是衡量用以描述辐射场内受照物体接受的能量，是衡量物质吸收辐射能量多少的物理量。物质吸收辐射能量多少的物理量。主要用于研究辐射能量吸收

44、与辐射效应的关系，它是辐射防护中主要用于研究辐射能量吸收与辐射效应的关系，它是辐射防护中使用的最基本的剂量学量。使用的最基本的剂量学量。吸收剂量以符号吸收剂量以符号D表示，定义为表示，定义为第50页，此课件共103页哦J J吸收剂量的单位与比释动能相同，也为吸收剂量的单位与比释动能相同，也为 kgkg-1-1，专用名称也，专用名称也）表示。）表示。GyGy用戈瑞（用戈瑞（），），radrad旧单位名称为拉德（旧单位名称为拉德（1受照物质吸收的平均受照物质吸收的平均 1g 1g 指指 rad rad 10101 erg1 erg），），ergerg尔格（尔格（100100辐射能量为辐射能量为-7

45、-7，拉德与戈瑞的换算，拉德与戈瑞的换算 J J关系为：关系为：1010100 rad 1rad100 rad 1rad 1Gy 1Gy-2-2GyGy第51页，此课件共103页哦核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护比释动能率比释动能率其其SISI单位为戈瑞每秒，以单位为戈瑞每秒，以 Gy Gys s-1-1表示。表示。吸收剂量率吸收剂量率 其其SISI单位为戈瑞每秒，以单位为戈瑞每秒，以 Gy Gys s-1-1表示。表示。第52页，此课件共103页哦 比释动能与吸收剂量是两个意义完全不同的辐射量比释动能与吸收剂量是两个意义完全不同的辐射量 描述的对象不同描述的对象不同 适用的范围不同适

46、用的范围不同核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护比释动能比释动能能量向次级电子的转移过程能量向次级电子的转移过程吸收剂量吸收剂量能量向物质的转移过程能量向物质的转移过程比释动能比释动能不带电致电离辐射不带电致电离辐射吸收剂量吸收剂量所有致电离辐射所有致电离辐射第53页，此课件共103页哦核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护辐辐射射对对生生物物体体的的损损伤伤能量沉积能量沉积辐射品质辐射品质吸收剂量吸收剂量D表示表示空间和时间空间和时间分布的不均分布的不均匀性匀性吸收剂量的问题吸收剂量的问题第54页，此课件共103页哦核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护1.7.4 1.7.4 剂量当

47、量与剂量当量率剂量当量与剂量当量率 剂量当量剂量当量H的定义为：在要研究的组织中，某点处的吸收的定义为：在要研究的组织中，某点处的吸收剂量剂量D、品质因数、品质因数Q和其他一切修正因数和其他一切修正因数N的乘积，即的乘积，即 N N 反映了吸收剂量的不均匀的空间与时间分布等因素。国反映了吸收剂量的不均匀的空间与时间分布等因素。国际放射防护委员会（际放射防护委员会（ICRPICRP）指定）指定N N=1=1。品质因数品质因数Q是一个是一个无量纲的因数，是作为无量纲的因数，是作为非限制性传能线密度非限制性传能线密度（射线粒子穿过单位长度物质的能量损失）的函数给出的，反映辐（射线粒子穿过单位长度物质

48、的能量损失）的函数给出的，反映辐射的品质。不同类型辐射的射的品质。不同类型辐射的Q值见表值见表1-21-2。第55页，此课件共103页哦核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护表表1-2 1-2 不同类型辐射的不同类型辐射的Q值值辐射类型QX射线，射线，电子热中子能量未知的中子、质子和静止质量1原子质量单位的单电荷粒子能量未知的粒子和多电荷粒子（及电荷数未知的粒子）12.31020第56页，此课件共103页哦 剂量当量的剂量当量的SISI单位与吸收剂量的单位与吸收剂量的SISI单位相同，即单位相同，即J Jkgkg-1-1，但为了与，但为了与吸收剂量区别，其专用名称为吸收剂量区别，其专用名称为

49、希沃特希沃特，简称，简称希希，以，以SvSv表示，旧名称为表示，旧名称为雷姆，以雷姆，以remrem表示。表示。1 Sv 1 Sv100 rem l rem100 rem l rem1010-2-2 Sv Sv 剂量当量率的定义为：剂量当量率的定义为：其其SISI单位为希沃特每秒，以单位为希沃特每秒，以SvSvs s-1-1表示。表示。第57页，此课件共103页哦核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护剂量当量的问题剂量当量的问题 Q值的确定比较粗糙，只有值的确定比较粗糙，只有4种选择；种选择；不能正确反映高不能正确反映高LET辐射引起危害概率较辐射引起危害概率较 高的情况；高的情况；第58页

50、，此课件共103页哦核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护1.7.5 1.7.5 当量剂量和当量剂量率当量剂量和当量剂量率 由于高由于高LETLET（传能线密度）辐射引起危害的概率较高，（传能线密度）辐射引起危害的概率较高，所以所以ICRPICRP提出用另一种关系式对吸收剂量进行修正，选提出用另一种关系式对吸收剂量进行修正，选用了辐射权重因子用了辐射权重因子WR取代品质因数取代品质因数Q。第59页，此课件共103页哦核技术应用与辐射防护核技术应用与辐射防护 当量剂量是在要研究的组织或器官当量剂量是在要研究的组织或器官T中，中，R辐射所产生的平均吸辐射所产生的平均吸收剂量收剂量DT,R与与对应