X线物理与防护第一章.pptx

X线物理与防护Radiological Physics and Radiation Protection1.绪论一、放射物理与防护的地位与作用1、基础应用2.这个是公式I=Io*e(-ux)的变形，x(1/2)指HVL,光线强度衰减到半值时穿过的厚度。这个公式通常用于未知衰减系数u,但是易知HVL而计算衰减度。HVL物理上就是半值厚度半值层:是指电磁射线强度减弱到初始值的一半时所需要的物质厚度又叫半值厚度，它反映了射线的穿透能力。3.2、应用性1）、放射放疗2）、科学仪器校准，加速器的监测，电离室的检测。3）、个人防护4）、放射放疗防护材料的设计与计算二、1.产生放射性的物理基础 2.放射线与物质相互作用及其衰减4.3.放射治疗剂量学4.放射线对人体的影像与防护5.防护标准及其管理三、学习方法:养成良好的学习纪律，良好的班风。艰苦学习！艰苦学习！艰苦学习！吾等自一日三省，高否？帅否？富否？否，滚去学习！5.一、原子的基本状况 目前已知的地球元素有107种，其中93种是地球上天然存在的，15种是人造元素。原子是化学中最小的微粒，是构成元素的最小单元。卢瑟福的原子结构模型：又称行星原子模型第一章第一章 原子原子结构和构和电离离辐射射6.任何原子都是由小而致密的原子核和核外高速绕行的电子所组成的。一个原子就如同太阳系一样，它的核如同太阳，核外电子如同行星，沿一定轨道绕原子核旋转。原子核带正电荷，核外电子带负电荷。在正常情况下，原子核所带正电荷量与核外电子所带负电荷量相等。因此整个原子对外呈现中性。原子的直径1010m 原子核的直径不及原子直径的1/10000第一章第一章 原子原子结构和构和电离离辐射射7.8.原子核由质子和中子组成。质子带一个单位的正电荷，中子不带电荷。质子和中子的质量差不多，而电子的质量仅为质子质量的1/1840。如此就可以看出，原子的质量几乎全都集中在原子核上第一第一节 原子原子结构构9.原子的质量和体积都极其微小，一个氢原子的质量是1.673510-27 kg，较重的铀原子也只有3.951 10-25 kg。原子的直径为10-10 m数量级，如果把1亿个原子挨个排成一行，它的长度仅有lcm。10.原子核比原子还要小，核半径仅为原子半径的万分之一到十万分之一，原子核的几何截面积仅为原子的几千亿分之一。假设原子有一座10层楼那么大，原子核只有樱挑那么小。由此可见，原子内有一个相对来说很大的空间，核外电子就像几粒尘埃一样在这个庞大的空间里绕核旋转。由于原子的这种“空虚”性，一个高速电子或X线光子可以很容易地穿过许多原子后，才会与某个原子发生碰撞。11.二、原子核及核外轨道电子 原子核由质子和中子所组成，通常又把质子和中子统称为核子。每个质子带1个单位的正电荷，中子不带电呈中性。因此，原子核所带电荷数由质子数决定。核电荷数用Z表示。即 核电荷数(Z)=核内质子数=核外电子数其中X表示原子，A为质量数；Z为质子数(即原子序数)12.13.目前已知核素有2000多种，分别属于100多种元素。同位数同位数:有相同的质子数而中子数不同的原子。同位素又有稳定性同位素和不稳定性同位素之分，已知稳定性同位素有270余种，而不稳定性同位素有1700余种。不稳定性同位素又称为放射性同位素。放射性同位素又分为天然放射性和人工放射性同位素(简称人造放射性同位素)。人造放射性同位素主要由反应堆和加速器制备。原子序数很高的那些重元素，如铀(u)、钍(Tu)、镭(Ra)等，它们的核很不稳定，自发地放出射线，变为另一种元素的原子核。14.原子核的衰原子核的衰变：放射性同位素原子核不稳定，能自发地 放出、射线而变成另一种元素 的现象。射射线：由粒子组成，粒子是有2个质子和2个中 子组成的带2个正电荷的氦核。射射线：由粒子组成，粒子就是从原子核内释放 出的带一个负电荷的电子。射射线：由光子组成，它是在原子核衰变时从核内释 放出的不带电的高能量光子。15.16.半衰期半衰期：放射性核素的数目减少到原来的一半所需要的时间称之。放射性活度放射性活度：单位时间内原子核衰变的数目称为放射性活度(radioactivity)，简称活度。核核辐射射：核衰变是从原子河内发射出的射线。17.二：核外二：核外电子子结构构 核外电子按一定轨道高速绕核运行。通常每个轨道上只有一个电子，由于其运行受到多个参数的影响，故参数相近的电子近乎在同样的空间运行，这个容纳多个轨道的空间范围称为电子层。距原子核由近及远依次可分为K、L、M、N、O层。各层轨道电子均有特定的能量。18.根据泡利不相容原理，每个壳层上最多能容纳的电子数不超过2n个。而且每个原子最外成电子书不得超过8个。（若K层为最外层时，不得超过2个）。19.三、原子能原子能级 (P3)原子只能原子只能处于一系列不于一系列不连续的能量状的能量状态，在，在这些能量状些能量状态中原子是中原子是稳定的，定的，电子芮然子芮然绕原子核运原子核运动，但并不向，但并不向外外辐射能力量，射能力量，这种状种状态叫做叫做定定态 各层轨道电子均有特定的能量。这是因为核外带负电的轨道电子处于带正电的核电场中，具有负电势能；轨道电子绕核运动具有动能，这两部份能量的代数和，就是该壳层电子在原子中的总能量。电子在不连续的轨道上运动,原子所具有的能量也是不连续的,这种不连续的能量状态称为原子的能原子的能级.20.21.原子核对核外电子有很强的吸引力，离核最近的K层电子所受引力最大。显然，要从原子中移走K电子所需能量也最多，外层电子受核的引力较小，移走外层电子所需能量也较少。通常把移走原子中某壳层轨道电子所需要的最小能量，称为该壳层电子在原子中的结合能合能。原子能级是结合能的负值。原子中结合能最大的是K层电子，其能级最低，而结合能较小的我外层电子能级则较高。22.23.24.25.三、原子的激发和跃迁基基态：原子处于最低能量状态，电子运行时如既 不向外界辐射也不向外界吸收能量，处于基态的原子最稳定。受激受激态（激（激发态）：电子吸收了一定大小的能量后（某两个能 级差的能量），电子跳跃到一更高的能级轨道上，此时原子不稳定，称受激态。跃迁迁：外层轨道电子或自由电子填充空位，同时放出一个能量为hv的光子。（该光子的能量大小取决于两轨道之间的能级差）26.hv 基基态 受激受激态 基基态 跃迁迁 激激发27.当原子从基态 到受激态再回到基态时，它将发射（或吸收）具有一定频率的单色光子，其频率为：En Ek =-h 光子能量为：h h=6.626x1034Js hv=En-Ek28.第二第二节 电离离辐射和射和电磁磁辐射射（一）（一）电离离辐射射电离离：是指不带电粒子在外界作用下释放出一个或多个电子而变为带电离子的过程。（二）电磁辐射电磁辐射的基本性质，变化电场和变化磁场相互激发交替产生并携带着能量由近及远传播，就形成了电磁波。1.电磁波是横波 2.电磁波的波长、频率、和波速。29.波波长：是指在一个震：是指在一个震动周期内周期内电磁波的磁波的传播距离。播距离。用字母用字母 表示表示 单位是位是 m频率：是指率：是指电磁波在一秒磁波在一秒钟内完成全震内完成全震动的次数。的次数。用在母用在母 表示表示 单位是位是Hz波速：是指波速：是指电磁波在磁波在1秒秒钟内内传播的距离。播的距离。光速光速 C=3x108 ms-130.电磁波的波长、频率、波速的关系 c =v 31.32.33.三、辐射的波粒二象性一、电磁辐射的二象性电磁辐射同时具有波动性和粒子性即称之为波粒二象性。1.波动性2.粒子性二、电离辐射的二象性34.课后问答:1.放射性核素2.基态3.激发4.激发态5.电子的跃迁6.原子能级35.7.电离辐射8.电磁辐射9.原子核外电子怎样分层10.原子能级？结合能?36.