核医学射线与物质的相互作用
1、α、β等带电粒子和γ、X等高能光子,能够直接地或间接地引起物质的电离,因此我们称这些射线为电离辐射。 2、电离作用是进行射线的测量以及放射防护的基础。 3、次级电子也可引起电离,称次级电离。 4、初级电离和次级电离之和构成了入射带电粒子的总电离。 5、不带电荷的γ光子、X射线和中子流,不能通过静电作用使物质中的原子直接电离,但它们都具有电离效应,因为它们能通过与电子的碰撞或其他各种效应而产生一些高能电子,即次级电子,这些次级电子在介质中快速运动,也能引起介质发生电离。次级电离的几率比直接电离的几率要小。 6、当射线在介质中通过时,在径迹周围留下了许多离子对,每厘米径迹上所产生的离子对数就叫做电离密度或叫比电离,有时也称电离比值或电离比度。 7、射线对生物机体的损伤在很大程度上由电离密度决定。 8、决定电离密度的因素有以下几点: ①带电粒子的速度:带电粒子速度越大电离密度越小; ②带电粒子所带的电量:粒子所带电量越大,电离密度越大,电离密度与粒子所带电量成正比; ③介质的密度:电离密度与物质的密度成正比。 9、具有相同能量的不同射线在同一介质中,电离本领不同。 10、目前用于探测β射线和γ射线的闪烁计数器的原理是利用射线的激发作用。 α射线: 11、α粒子在介质中的径迹:基本上不改变运动的方向,几乎是直线。 12、α粒子消失前,在物质中走的距离称为α粒子的射程。射程也称作全吸收厚度。 13、在不同的物质中,α粒子的射程是不同的。 14、通常用射程来表示α粒子在物质中的穿透本领,射程越大,穿透本领越强。 15、α粒子在气体中的穿透本领最强,在液体中次之,在固体中最弱。 β射线: 16、β粒子在介质中的径迹:极易改变自己前进的方向,发生散射。 17、β粒子的能量具有从零开始的连续分布。 18、β粒子数的峰值位于1/3E0左右。 19、不同的β衰变,其β粒子的能谱曲线形状相似,但最大能量E0不同。 20、最大能量E0是β衰变核素的特征常数。 21、电离和激发导致的β粒子在单位路径上的能量损失(称之为能量损失率,或阻止本领)与β粒子的运动速度、介质的密度、介质的原子序数、β粒子的能量等有关。 22、对于能量在0.01~2.00MeV范围内的β粒子来说,电离效率与其速度的平方大致成反比,与介质的密度N和原子序数Z成正比。 23、当β粒子受到多次散射时,有些β粒子出现反散射。散射物质的原子序数越大,反散射越严重。 24、当快速运动的电子经过原子核附近时,受到库仑场的加速,就会辐射电磁波,称之为轫致辐射。 25、发生轫致辐射后快速运动的电子骤然减速。 26、韧致辐射的穿透力比β射线强得多,因此在β核素的防护中,使用双层材料屏蔽。内层为低原子序数材料,降低韧致辐射;外层为高原子序数材料,吸收韧致辐射。 27、β粒子的湮灭辐射,又称“光化辐射”。 ①定义:自然界无独立存在的正电子(β+粒子),原子核发生衰变时从核内发射出来的正电子寿命很短,它与物质相互作用,通过电离、激发、辐射将其能量很快耗尽,然后和物质中的一个负电子相结合,并且正电子和负电子同时消失,这两个粒子的静止质量以两个光子的形式发射出来,每个光子的能量为0.MeV,相当于一个电子的质量。 28、β粒子的射程也叫全吸收厚度,是指β粒子全部被吸收所需要的介质厚度。 29、β粒子的射程有如下特点: ①β粒子的径迹是弯曲的,所以实际走的路程比射程大的多。 ②由于散射,即使是能量完全相同的电子,在同一物质中的射程也相差很大。 ③β衰变时发射出的β粒子能量是连续分布的,故没有确定的射程。 30、β粒子没有经过一次碰撞或散射,其能量损失全部用于电离或激发时所走的路程,也叫最大射程。 γ射线: 31、γ射线与物质的作用方式主要有光电效应、康普顿效应和电子对效应。 32、光电效应 ①定义:当γ光子与介质原子中束缚电子作用时,光子把全部能量传给某个束缚电子使之发射出去,形成自由电子,原子被电离,而光子本身消失,这个过程就叫光电效应。 ②光电效应中发射出来的电子称为光电子。光电子为内层电子。 ③入射光子的能量越大,光电子的运动方向与入射光子的运动方向的夹角越小。 ④发射了光电子的原子,会在光电子所在的内层留下空缺,使原子处于激发态,又会产出特征X射线或俄歇电子。 33、康普顿效应: ①定义:γ光子在与原子发生弹性碰撞时,把一部分能量转移给电子,使它脱离原子发射出去,而γ光子的能量和运动方向发生变化,这个过程称为康普顿效应,也称康普顿散射。 ②康普顿散射中发射出去的电子称为康普顿电子,也称为反冲电子。 ③能量和运动方向发生变化了的γ光子称散射光子。散射光子与入射光子的夹角,称为散射角。 34、电子对效应: (1)定义:具有高能量的γ光子,从原子核旁经过时,在原子核的库仑场作用下,γ光子可以转化为一个正电子和一个负电子,这种过程叫电子对效应,也称为电子对的产生。 (2)γ光子产生电子对效应必备两个条件:①必须有原子核参加;②光子的能量必须大于正负电子对的静止能量,即2mec2=2×0.=1.MeV。 (3)电子对效应产生的负电子能使介质电离。而正电子,在介质中通过电离和辐射损失动能之后,将和物质中的一个自由电子相互结合发生湮灭辐射。 (4)光电效应和康普顿效应发生的几率随着γ光子能量的增加而减小。 (5)电子对效应出现在γ光子能量大于1.02MeV以后。 35、当γ射线通过物质时,原射线束中的γ光子不断的损失。这种损失是由两种过程引起的,即散射和吸收。 ①散射损失:指γ光子在与物质中粒子作用时,方向发生改变,使之在原射线束中消失,将能量带到了其他的地方,例如康普顿散射中的散射光子。 ②吸收损失:指γ光子与物质中粒子作用时,将能量转移给物质中粒子,同时该γ光子在原射线束消失,例如,光电效应和电子对效应。 36、γ射线的衰减为指数衰减。 37、质量衰减系数的单位为cm2/g或m2/kg 38、核医学中的影像设备(如SPECT、PET)中,都有衰减校正装置。 39、γ射线不像α和β粒子那样,它没有最大射程。 40、γ射线在穿过物质时,不可能完全被吸收,而只是逐渐地减弱。 41、γ射线的衰减系数主要取决于介质的性质,在一般情况下,一定能量的γ射线在物质中的衰减系数随着介质原子序数的增加而变大。 42、在实际工作中,常用高原子序数的铅作γ射线的防护屏。 43、个人剂量笔探测射线主要的依据为:电离作用 44、光电峰又可称全能峰,代表了γ光子的全部能量,也反映了发射γ光子的核素特征。 前文链接: 核医学总论 核医学的定义、内容及历史 放射性核素示踪技术 放射性核素显像技术 原子与原子核 原子核的放射衰变 放射性活度 放射性核素的衰变规律 本文整理自《核医学影像技师》考试教材 本 |
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