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影像與核子醫學 中醫二 B9205014 陳冠仁、B9205016 李炳翰 B9205017 張晏維、B9205018 楊軒慈 B9205020 姜智釗、B9205039 謝明峯 輻射簡介 首先我們先來認識輻射。何謂輻射？輻射是一 種能量傳播的方式，如可見光、紅外線等都是 輻射的一種。輻射可依其能量大小，分為非游 離輻射與游離輻射。兩者的差異在於游離輻射 能將原子激發生游離態，因為游離輻射擁有較 高的能量，與原子發生作用，產生電子，造成 原子的游離。 游離輻射的產生有原子核的蛻變、電磁場作 用、核分裂與核融合等方式，不管是用何種方 式產生，游離輻射的產生與作用都會符合質能 互變及能量不滅定律。 游離輻射的產生 原子核的蛻變 原子的衰變，如原子核裡的質子或中子數超過使原 子核能穩定的存在時，或是部分核子所處的能階高 於其穩定存在的能階時，原子核就會發生衰變 （decay）。這是因為原子是由質子、中子、電子所構 成。依據庫侖定律，質子與質子間會有排斥力，中 子與中子、質子間有吸引力，當排斥力大於吸引力， 則該原子將會因核內排斥力太大而不穩定，故產生 衰變，使原子得以形成穩定狀態。 Law of decay：N(t)=N0e-λt （可由dN /dt= -λN 以積分方法得左式） 註：N(t)為在時間 t 時的原子數、N0 為最初原子數， 其時間t=0 -1 λ為衰變常數（單位：S ），會隨不 同的核種而有不同數值。 放射性物質衰變到原有數量一半所需的 時間，稱為該物種的半衰期（half-life） -λt1/2 1/2N =N e → t =0.693/λ 0 0 1/2 （t 用t 代入，N(t)用 1/2N 代入經消去 1/2 0 N0 及取對數後，可得之） 平均壽命（mean life）T=1/λ=1.44t1/2 mean life 表示核種以最初衰變速率進行衰 變的話，其最長可衰變時間。一般核種衰 變速率，因衰變會使母核漸少，因而衰變速率（每分鐘該核種之衰變次數）會逐漸 下降，我們藉由積分將其總衰變次數除以起始衰變速率，既可得平均壽命。 活性（activity）：放射性物質在每單位時間裡發生衰變的次數，以A＝λN 表示。 單位：Bq、Ci （1Ci=3.7x1010Bq），其 中物質一秒衰變一次稱為 1Bq，Ci 為 舊制單位：居禮，為Co60 一秒衰變的 次數。 αdecay α蛻變 原子核以釋放α粒子來完成其蛻變過 程。α粒子就是氦原子核，由兩個質 子與兩個中子所組成。 βdecay β蛻變 - - β 蛻變：中子數超過穩定所需，將發生β 蛻變。 + - 反應式為：n → p +β + ν‘ （ν‘ 為 反微中子antineutrino） ＋ β 蛻變：原子核中中子數較穩定時少， 原子中的質子蛻變為中子和正子。 + + 反應式為：p → n +β + ν（ν為微 中子neutrino） 其中電子和正子於β蛻變時產生，且可 由原子處所獲得的能量，但所獲能量不 是固定的。β蛻變時，粒子平均獲得能 量通常是Emax 的三分之一。Emax 是粒子 可獲得之最大能量。 Electron capture（EC）電子捕獲 原子核中中子數較穩定時少，原子也可以從其核外電子中捕捉 一個電子，使他與原子核中的質子結合形成中子。因為K 層 電子與原子核相近故通常捕獲的是K 層電子，所以常稱為K capture。電子捕獲蛻變以後，一定會有特性輻射輻射產生。 反應式為： p + e－ → n + ν Internal conversion（IC）內轉換 放射性核種在蛻變時常常先蛻變到子 核種的受激態，當子核由受激態返回 基態時，多餘的能量，就以γ射線形 式釋出。有時會被原子核外電子所吸 收而使核外電子游離出來，這種變化