放射性及放射源基礎(chǔ)知識

主要內(nèi)容原子核基本知識放射性基本知識射線與物質(zhì)的相互作用放射源和射線裝置基本知識放射源和射線裝置分類放射源身份管理制度本文檔共68頁；當(dāng)前第1頁；編輯于星期六\6點(diǎn)31分1.原子核基礎(chǔ)知識1.1原子結(jié)構(gòu)

質(zhì)子（每個(gè)質(zhì)子帶一個(gè)單位正電荷）

原子核

原子

中子（不帶電）

電子（每個(gè)電子帶一個(gè)單位負(fù)電荷）本文檔共68頁；當(dāng)前第2頁；編輯于星期六\6點(diǎn)31分1.原子核基礎(chǔ)知識原子結(jié)構(gòu)原子核中子質(zhì)子電子(電子云)+++本文檔共68頁；當(dāng)前第3頁；編輯于星期六\6點(diǎn)31分1.原子核基礎(chǔ)知識1.2原子核結(jié)構(gòu)原子核由質(zhì)子和中子組成，中子和質(zhì)子統(tǒng)稱為核子。中子不帶電。質(zhì)子帶正電，電量為e。電荷數(shù)為Z的原子核含有Z個(gè)質(zhì)子。

本文檔共68頁；當(dāng)前第4頁；編輯于星期六\6點(diǎn)31分1.原子核基礎(chǔ)知識質(zhì)子靜止質(zhì)量中子表示符號帶電量不帶電本文檔共68頁；當(dāng)前第5頁；編輯于星期六\6點(diǎn)31分1.原子核基礎(chǔ)知識原子核的表示核子數(shù)質(zhì)子數(shù)中子數(shù)元素符號例如：也可表示為：本文檔共68頁；當(dāng)前第6頁；編輯于星期六\6點(diǎn)31分1.原子核基礎(chǔ)知識1.3幾個(gè)概念1).核素（nuclide）具有一定數(shù)目的中子和質(zhì)子以及特定能態(tài)的一種原子核或原子稱為核素。

同量異位素，A同，Z、N不同。同中異核素，N同，A、Z不同。同質(zhì)異能素，A、Z同，能態(tài)不同。

同位素，Z同，A、N不同。本文檔共68頁；當(dāng)前第7頁；編輯于星期六\6點(diǎn)31分1.原子核基礎(chǔ)知識2).同位素（Isotope）相同質(zhì)子數(shù)，核子數(shù)不同。鈾的三種同位素。氫的三種同位素；本文檔共68頁；當(dāng)前第8頁；編輯于星期六\6點(diǎn)31分1.原子核基礎(chǔ)知識3).穩(wěn)定同位素和放射性同位素同位素分為穩(wěn)定同位素和放射性同位素。穩(wěn)定的同位素，如

5626Fe、12753I等。放射性同位素，如

5926Fe(β-,γ)、13153I(β-,γ)、6027Co(β-,γ)等。本文檔共68頁；當(dāng)前第9頁；編輯于星期六\6點(diǎn)31分1.原子核基礎(chǔ)知識4).天然放射性同位素和人工放射性同位素天然存在的如40K，238U系，232Th系等反應(yīng)堆，加速器等方法生產(chǎn)出來的，如60Co，131I，198Au，32P等本文檔共68頁；當(dāng)前第10頁；編輯于星期六\6點(diǎn)31分2放射性基本知識2.1放射性現(xiàn)象在磁場中，一個(gè)成分與帶正電的離子流的偏轉(zhuǎn)方向相同；另一個(gè)成分與帶負(fù)電的離子流的偏轉(zhuǎn)方向相同；第三個(gè)成分不發(fā)生任何偏轉(zhuǎn)。這三種成分的射線分別叫做α、β和γ射線。對放射性核素加溫、加壓或加磁場，都不能抑制或顯著地改變射線的發(fā)射。本文檔共68頁；當(dāng)前第11頁；編輯于星期六\6點(diǎn)31分2放射性基本知識2.2原子核的衰變種類名稱組成電量(e)質(zhì)量(u)出射速度貫穿本領(lǐng)電離能力感光作用α+240.1C空氣（~幾cm）

很強(qiáng)很強(qiáng)βe-1≈C幾mm鋁片

較弱較弱γ光子0無C幾mm~cm鉛

很弱很弱本文檔共68頁；當(dāng)前第12頁；編輯于星期六\6點(diǎn)31分2放射性基本知識α衰變原子核自發(fā)地放出α粒子（氦核）而變?yōu)榱硪环N原子核的過程稱為α衰變。本文檔共68頁；當(dāng)前第13頁；編輯于星期六\6點(diǎn)31分2放射性基本知識式中：X代表衰變前的母核，Y代表衰變后的子核。Q表示衰變能。例：衰變表達(dá)式：本文檔共68頁；當(dāng)前第14頁；編輯于星期六\6點(diǎn)31分2放射性基本知識β衰變原子核自發(fā)地放射出電子。e衰變（豐中子核發(fā)生）e+衰變（欠中子核發(fā)生）EC--軌道電子俘獲（欠中子核發(fā)生）本文檔共68頁；當(dāng)前第15頁；編輯于星期六\6點(diǎn)31分2放射性基本知識β-衰變相當(dāng)于原子核的一個(gè)中子變成了質(zhì)子；β+衰變相當(dāng)于原子核的一個(gè)質(zhì)子變成了中子；軌道電子俘獲相當(dāng)于原子核的一個(gè)質(zhì)子變成了中子。能發(fā)生

＋衰變的原子核總可以發(fā)生軌道電子俘獲，反過來不成立。EC衰變的后續(xù)過程：特征X射線；俄歇電子。本文檔共68頁；當(dāng)前第16頁；編輯于星期六\6點(diǎn)31分2放射性基本知識γ躍遷處于激發(fā)態(tài)的原子核要向基態(tài)躍遷。

99Mo→99mTc+β-→99Tc+γ

(T1/2:①66.02h;②6.02h)

131I→131Xe+β-+γ(T1/2:8.04d)本文檔共68頁；當(dāng)前第17頁；編輯于星期六\6點(diǎn)31分2放射性基本知識

躍遷的基本特點(diǎn)：該過程核電荷數(shù)不變、核子數(shù)不變。包括躍遷和內(nèi)轉(zhuǎn)換電子兩種形式。發(fā)射射線粒子能量在幾KeV～十幾MeV半衰期范圍為，10-16s～10-4s伴隨在、衰變之后。本文檔共68頁；當(dāng)前第18頁；編輯于星期六\6點(diǎn)31分2放射性基本知識137Cs137Ba*(激發(fā)態(tài))母核β-衰變γ衰變137Ba+γ射線(661.7keV)子核(基態(tài))

(0.0)γ躍遷：本文檔共68頁；當(dāng)前第19頁；編輯于星期六\6點(diǎn)31分2放射性基本知識2.3放射性衰變的基本規(guī)律統(tǒng)計(jì)規(guī)律隨機(jī)事件指數(shù)衰減規(guī)律N=N0e-

λtN0:（t=0）時(shí)放射性原子核的數(shù)目N:經(jīng)過t時(shí)間后未發(fā)生衰變的放射性原子核數(shù)目本文檔共68頁；當(dāng)前第20頁；編輯于星期六\6點(diǎn)31分2放射性基本知識實(shí)驗(yàn)結(jié)果：222Rn的衰變曲線本文檔共68頁；當(dāng)前第21頁；編輯于星期六\6點(diǎn)31分2放射性基本知識放射性原子核的特征量（1）衰變常數(shù)λ原子核單位時(shí)間衰變的幾率，單位：s-1（2）衰變率單位時(shí)間內(nèi)原子核發(fā)生衰變的核數(shù)目表達(dá)式：-dN/dt本文檔共68頁；當(dāng)前第22頁；編輯于星期六\6點(diǎn)31分2放射性基本知識（3）半衰期T1/2放射性原子核數(shù)衰減到原來數(shù)目的一半所需的時(shí)間表達(dá)式：（4）平均壽命τ指放射性原子核平均生存的時(shí)間表達(dá)式：本文檔共68頁；當(dāng)前第23頁；編輯于星期六\6點(diǎn)31分2放射性基本知識2.3.4天然放射性核素的三個(gè)放射系地球年齡為10億年(即109年)第一個(gè)核素的半衰期很長。

釷系的,半衰期為1.41×1010年；

鈾系的，半衰期為4.47×109年；

錒-鈾系的，半衰期為7.04×108年。最終的產(chǎn)物都是鉛本文檔共68頁；當(dāng)前第24頁；編輯于星期六\6點(diǎn)31分2放射性基本知識釷系（4n系）質(zhì)量數(shù)都是4的整數(shù)倍本文檔共68頁；當(dāng)前第25頁；編輯于星期六\6點(diǎn)31分2放射性基本知識鈾系(4n＋2系)質(zhì)量數(shù)都是4的整數(shù)倍加2本文檔共68頁；當(dāng)前第26頁；編輯于星期六\6點(diǎn)31分2放射性基本知識錒系(4n＋3系)質(zhì)量數(shù)都是4的整數(shù)倍加3本文檔共68頁；當(dāng)前第27頁；編輯于星期六\6點(diǎn)31分3射線與物質(zhì)的相互作用3.1帶電粒子與物質(zhì)的相互作用重帶電粒子：α、d、p、T等電子電離：核外層電子克服束縛成為自由電子，原子成為正離子激發(fā)：使核外層電子由低能級躍遷到高能級而使原子處于激發(fā)狀態(tài)，退激發(fā)光彈性散射:韌致輻射：與原子核的庫侖場發(fā)生作用，帶電粒子的速度和方向發(fā)生變化，帶電粒子的一部分能量轉(zhuǎn)換為連續(xù)能量的電磁輻射(X射線)。本文檔共68頁；當(dāng)前第28頁；編輯于星期六\6點(diǎn)31分3射線與物質(zhì)的相互作用(1)能量損失率入射帶電粒子在物質(zhì)中經(jīng)過單位路程上損失的能量，又稱阻止本領(lǐng)S=-(dE/dx)本文檔共68頁；當(dāng)前第29頁；編輯于星期六\6點(diǎn)31分3射線與物質(zhì)的相互作用(2)

粒子在空氣中的射程

R0=0.56Eα（cm）Eα<4MeV4<Eα<7MeV對210Po放射源發(fā)射的α粒子，Eα=5.304MeV在空氣中的射程R0=3.88（cm）在肌肉內(nèi)的射程R0=24.8（μm）本文檔共68頁；當(dāng)前第30頁；編輯于星期六\6點(diǎn)31分3射線與物質(zhì)的相互作用(3)高速電子射程單能電子在吸收介質(zhì)中的射程Rm(mg/cm2)與其能量E(MeV)之間的關(guān)系：經(jīng)驗(yàn)公式：例90Sr：射程：本文檔共68頁；當(dāng)前第31頁；編輯于星期六\6點(diǎn)31分3射線與物質(zhì)的相互作用(4)正電子的湮沒正電子：電離損失和輻射損失、正電子湮沒

正電子+電子湮滅光子e++e-Υ（0.511MeV）+Υ（0.511MeV）

本文檔共68頁；當(dāng)前第32頁；編輯于星期六\6點(diǎn)31分3射線與物質(zhì)的相互作用本文檔共68頁；當(dāng)前第33頁；編輯于星期六\6點(diǎn)31分3射線與物質(zhì)的相互作用3.3γ射線與物質(zhì)的相互作用(1)光電效應(yīng)光電子能量：本文檔共68頁；當(dāng)前第34頁；編輯于星期六\6點(diǎn)31分3射線與物質(zhì)的相互作用(2)康普頓效應(yīng)反沖電子能量：Ee呈連續(xù)能量分布

本文檔共68頁；當(dāng)前第35頁；編輯于星期六\6點(diǎn)31分3射線與物質(zhì)的相互作用(3)電子對效應(yīng)正負(fù)電子對的能量：只有當(dāng)γ射線能量大于才可能發(fā)生電子對效應(yīng)本文檔共68頁；當(dāng)前第36頁；編輯于星期六\6點(diǎn)31分3射線與物質(zhì)的相互作用(4)綜合效應(yīng)本文檔共68頁；當(dāng)前第37頁；編輯于星期六\6點(diǎn)31分3射線與物質(zhì)的相互作用(5)γ射線的強(qiáng)度衰減窄束射線強(qiáng)度的衰減規(guī)律寬束射線強(qiáng)度的衰減規(guī)律本文檔共68頁；當(dāng)前第38頁；編輯于星期六\6點(diǎn)31分3射線與物質(zhì)的相互作用3.4中子與物質(zhì)的相互作用中子的分類及性質(zhì)1)

慢中子熱中子2)中能中子3)快中子4)特快中子本文檔共68頁；當(dāng)前第39頁；編輯于星期六\6點(diǎn)31分3射線與物質(zhì)的相互作用3.4中子與物質(zhì)的相互作用與原子核發(fā)生作用彈性散射

(n,n)非彈性散射(n,n’)輻射俘獲

(n,)發(fā)射帶電粒子(n,)，(n,p)裂變反應(yīng)(n,f)多粒子發(fā)射(n,2n)，(n,np)(8～10MeV以上特快中子)本文檔共68頁；當(dāng)前第40頁；編輯于星期六\6點(diǎn)31分4放射源和射線裝置基本知識4.1基本概念通常意義上講放射源：用放射性物質(zhì)制成的能產(chǎn)生輻射照射的物質(zhì)或?qū)嶓w。法規(guī)定義放射源：除研究堆和動力堆核燃料循環(huán)范疇的材料以外，永久密封在容器中或者有嚴(yán)密包層并呈固態(tài)的放射性物質(zhì)。射線裝置：是指X射線機(jī)、加速器、中子發(fā)生器以及含放射源的裝置。本文檔共68頁；當(dāng)前第41頁；編輯于星期六\6點(diǎn)31分4放射源和射線裝置基本知識2010年：全省共有核技術(shù)利用單位2266家，其中：放射源使用單位473家；

在用放射源2006枚；射線裝置使用單位1793家；

射線裝置3410臺（套）。建材、醫(yī)療、科研院校、化工、礦山、冶金、機(jī)械、制造、煤炭、輻照加工等。主要核素137Cs、60Co、241Am、238Pu、90Sr、192Ir、63Ni等。本文檔共68頁；當(dāng)前第42頁；編輯于星期六\6點(diǎn)31分4放射源和射線裝置基本知識4.2放射源的種類按輻射類型α源，β源，γ源，低能光子源，中子源等。按結(jié)構(gòu)

分為密封源、非密封源。按應(yīng)用

分為工業(yè)用源，醫(yī)用源，實(shí)驗(yàn)室用源，同位素儀表用測厚源，離子感煙探測器用火警源，穆斯堡爾效應(yīng)測量用穆斯堡爾源，X射線熒光分析用低能光子源，γ照相探傷源，靜電消除源和同位素?zé)嵩吹取１疚臋n共68頁；當(dāng)前第43頁；編輯于星期六\6點(diǎn)31分4放射源和射線裝置基本知識I-125密封源Φ0.8mm×4.5mm本文檔共68頁；當(dāng)前第44頁；編輯于星期六\6點(diǎn)31分4放射源和射線裝置基本知識密封源容器本文檔共68頁；當(dāng)前第45頁；編輯于星期六\6點(diǎn)31分4放射源和射線裝置基本知識常用α源同位素半衰期主要α粒子能量，MeV比活度，Bq·g-1210Po138.4d5.30(100%)1.67×1014234Th1.91a5.43(71%),5.34(28%)3.03×1013235U7.04×108a4.40(57%),4.37(18%)7.99×104238U4.51×109a4.20(77%),4.15(23%)1.24×104239Pu2.44×104a5.15(88%),5.11(11%)2.27×109238Pu87.75a5.5(72%),5.46(28%)6.36×1011241Am433a5.48(85%),5.44(13%)1.27×1011243Cm32a5.79(73%),5.74(11%)1.82×1012本文檔共68頁；當(dāng)前第46頁；編輯于星期六\6點(diǎn)31分4放射源和射線裝置基本知識β常用源同位素粒子最大能量Mev半衰期3H0.01812.35a14C0.1585730a147Pm0.2552.623a90Sr0.55429.12a90Y2.27464.1h32P1.70914.29d65Ni0.0671.29×109a204Tl0.7633.78a22Na0.5472.60a24Na1.3915.0h106Rh3.5430.0s本文檔共68頁；當(dāng)前第47頁；編輯于星期六\6點(diǎn)31分4放射源和射線裝置基本知識γ常用放射源用途核素活度范圍，Bq輻照裝置60Co、137Cs>1014測量儀表60Co、137Cs、192Ir、170Tm、152Eu、154Eu、241Am108～2×1012探傷60Co、137Cs、192Ir、170Tm等109～1013醫(yī)療照射60Co、137Cs、192Ir、226Ra等108～6×1014刻度/檢驗(yàn)源60Co、137Cs、192Ir、226Ra、241Am等106～1014本文檔共68頁；當(dāng)前第48頁；編輯于星期六\6點(diǎn)31分4放射源和射線裝置基本知識4.4射線裝置

體部γ刀X射線行包安檢裝置本文檔共68頁；當(dāng)前第49頁；編輯于星期六\6點(diǎn)31分4放射源和射線裝置基本知識醫(yī)用加速器

中子發(fā)生器

本文檔共68頁；當(dāng)前第50頁；編輯于星期六\6點(diǎn)31分4放射源和射線裝置基本知識4.5放射性同位素和射線裝置的應(yīng)用射線應(yīng)用1、工業(yè)應(yīng)用2、農(nóng)業(yè)應(yīng)用探傷儀在線測量輻射加工消除靜電測井治療惡性腫瘤同位素示蹤診斷儀器刻度3、醫(yī)療應(yīng)用4、其它應(yīng)用輻射育種分析儀器本文檔共68頁；當(dāng)前第51頁；編輯于星期六\6點(diǎn)31分4放射源和射線裝置基本知識密度測量儀探測器Detector物質(zhì)流向MaterialFlow開關(guān)控制ShutterControl屏蔽Shielding源Source關(guān)（開）Shutter(open)本文檔共68頁；當(dāng)前第52頁；編輯于星期六\6點(diǎn)31分4放射源和射線裝置基本知識測厚儀射線測厚裝置金屬板本文檔共68頁；當(dāng)前第53頁；編輯于星期六\6點(diǎn)31分4放射源和射線裝置基本知識示蹤本文檔共68頁；當(dāng)前第54頁；編輯于星期六\6點(diǎn)31分5放射源和射線裝置分類5.1放射源分類依據(jù)：2005年第62號《放射源分類辦法》。原則：國際原子能機(jī)構(gòu)。分類：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ類。本文檔共68頁；當(dāng)前第55頁；編輯于星期六\6點(diǎn)31分5放射源和射線裝置分類Ⅰ類放射源：極高危險(xiǎn)源。Ⅱ類放射源：高危險(xiǎn)源。Ⅲ類放射源：危險(xiǎn)源。Ⅳ類放射源：低危險(xiǎn)源。Ⅴ類放射源：極低危險(xiǎn)源。本文檔共68頁；當(dāng)前第56頁；編輯于星期六\6點(diǎn)31分5放射源和射線裝置分類非密封源分類非密封源工作場所按放射性核素日等效最大操作量分為甲、乙、丙三級。甲級：Ⅰ類放射源。乙級和丙級：Ⅱ、Ⅲ類放射源。本文檔共68頁；當(dāng)前第57頁；編輯于星期六\6點(diǎn)31分5放射源和射線裝置分類非密封源工作場所的分級級別日等效最大操作量/Bq甲>4×109乙2×107～4×109丙豁免活度值以上～2×107本文檔共68頁；當(dāng)前第58頁；編輯于星期六\6點(diǎn)31分5放射源和射線裝置分類5.2射線裝置分類依據(jù)：2005年第62號《射線裝置分類辦法》。分類：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類。Ⅰ類：高危險(xiǎn)射線裝置；Ⅱ類：中危險(xiǎn)射線裝置；Ⅲ類：低危險(xiǎn)射線裝置。本文檔共68頁；當(dāng)前第59頁；編輯于星期六\6點(diǎn)31分5放射源和射線裝置分類射線裝置分類表裝置類別醫(yī)用射線裝置非醫(yī)用射線裝置Ⅰ射線裝置能量大于100兆電子伏的生產(chǎn)放射性同位素的加速器（不含制備PET用放射性藥物的加速器）醫(yī)用加速器能量大于100兆電子伏的加速器Ⅱ類射線裝置放射治療用X射線、電子束加速器工業(yè)探傷加速器重離子治療加速器安全檢查用加速器質(zhì)子治療裝置輻照裝置用加速器制備正電子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層顯像裝置（PET）用放射性藥物的加速器其它非醫(yī)用加速器其他醫(yī)用加速器中子發(fā)生器X射線深部治療機(jī)工業(yè)用X射線CT機(jī)數(shù)字減影血管造影裝置X射線探傷機(jī)Ⅲ類射線裝置醫(yī)用X射線CT機(jī)X射線行李包檢查裝置放射診斷用普通X射線機(jī)X射線衍射儀X射線攝影裝置獸醫(yī)用X射線機(jī)牙科X射線機(jī)

乳腺X射線機(jī)

放射治療模擬定位機(jī)

其它高于豁免水平的X射線機(jī)本文檔共68頁；當(dāng)前第60頁；編輯于星期六\6點(diǎn)31分6放射源身份管理制度是放射源安全監(jiān)管體系的有效組成部分之一；具有唯一性編碼；類似于居民身份證；生產(chǎn)的國家和單位、放射源核素、該核素的原子質(zhì)量、源生產(chǎn)年份、源生產(chǎn)的序列號或批次號以及放射源類型等。本文檔共68頁；當(dāng)前第61頁；編輯于星期六\6點(diǎn)31分6放射源身份管理制度6.1放射源編碼格式第1－2位：生產(chǎn)單位。第3－4位：出廠年份。第5－6位：核素代碼。第7－11位：產(chǎn)品序列號。第12位：出廠時(shí)放射源類別。123456789101112本文檔共68頁；當(dāng)前第62頁；編輯于星期六\6點(diǎn)31分6放射源身份管理制度例：1.中國原子能科學(xué)研究院2005年生產(chǎn)的Cs－137放射源，產(chǎn)品序列號為00001，出廠時(shí)為3類放射源，則其編碼為：

0405CS000013；2.2003年從美國進(jìn)口的Co－60放射源，在北京使用，分配的序列號為00001，出廠時(shí)為4類放射源，則其編碼為：

US03CO000014;本文檔共68頁；當(dāng)前第63頁；編輯于星期六\6點(diǎn)31分6放射源身份管理制度掌握事項(xiàng)：指密封放射源，不包括植入人體種子源。半衰期≥60天。編碼不得重復(fù)使用。本文檔共68頁；當(dāng)前第64頁；編輯于星期六\6點(diǎn)31分6放射源身份管理制度6.3放射源編碼卡格式核素名稱出廠活度

貝可出廠日期