保健物理.ppt

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1、保健物理,中山醫學大學 醫學影像暨放射科學系 陳拓榮,保健物理,2 學分 考核： 小考20%(三次取二次最高成績)、 期中考30%、 期末考30%、 點名20%(點名11次，2分/次，最多以20分計）,採用課本,1-1 核種、衰變、輻射線,原子質量單位,原子質量單位(atomic mass unit, amu)：一個12C原子質量的1/12為1 amu。 1 amu1.6610-27 kg。 經質能互換，1 amu相當於 Emc2(1.6605310-27 kg)(2.997925108 m s-1)2 1.49210-10 J/(1.602210-13 J/1 MeV) 931.5 MeV。

2、,電子伏特,電子伏特(electron volt, eV)：一個電子以1 V的電位差加速1 m時，所呈現或所具有之能量為1 eV。 1 eV1.610-19 J。 電子束縛能：約eV(外層軌域)至keV(內層軌域)級。 核子平均束縛能：8 MeV。,K電子與核子的平均束縛能,核子平均束縛能,質能互換(Ex),【4】電子的靜止質量可轉換為0.511 MeV的能量，若以質量單位來表示則相當於多少公斤？( 1.490410-108.17610-141.674910-27 9.110-31)。【92.1.放射師檢覈】 【1】已知一個粒子的質量為1.008665 amu，則此粒子最有可能為(中子電子微中

3、子12C原子)。【92.1.放射師檢覈】 【4】根據愛因斯坦的質能互換公式，一公斤的物質相當於多少能量？(0.511 MeV931.5 MeV 91013 J91016 J)。【92.1.放射師專技高考】,核力,將質子與中子視為同類粒子。 一般為吸引力，比電磁力約大35倍。 為短程力，當粒子間的距離小於質子半徑的2/3時，為斥力，當粒子間的距離大於質子半徑的4倍時，可忽略不計。,穩定核種,質子與中子比例須適中：Z/N值太大，進行電子捕獲或+衰變；Z/N值太小，進行-衰變；Z20時，Z/N1；Z越大，Z/N的值則越小。 質子與中子比例雖適中，但質子與中子數不得同時為奇數，如40K(Z=19)，可

4、能進行-衰變(89.3%)形成40Ca(Z=20)，亦可能進行電子捕獲(10.7%)或+衰變(0.001%)形成40Ar(Z=18)。 原子序不得大於83，因核內正電斥力過大，將進行衰變。 衰變後子核不得處於介穩態，因可進行加馬()遞移或內轉換。,奇偶律,Z=8、10、12時，分別有幾個穩定的核種？ Z=7、9、11、13時，分別有幾個穩定的核種？ N=17、19、21、23時，分別有幾個穩定的核種？ N=18、20、22時，分別有幾個穩定的核種？ 已知自然界共約有275種穩定核種。其中，約60%為中子與質子均為偶數者；40%為中子或質子為偶數者；只有6種核種(2H、6Li、10B、14N、5

5、0V、180Ta)是中子與質子均為奇數者。,天然放射性核種,極長半衰期(地球壽命約46億年)核種：例如 40K。 衰變系列成員： 釷系(4n)：232Th . 208Pb。 錼系(4n+1)：237Np . 209Bi(所有成員皆已衰變)。 鈾系(4n+2)：238U . 226Ra 222Rn . 206Pb。 錒系(4n+3)：235U . 207Pb。 3H與14C：宇宙射線與大氣層中14N作用所生成。,放射性核種(Ex),【4】有關不穩定的原子核，下列敘述何者正確？(電子捕捉(Electron capture)在能量的考量上是不可能的原子核之束縛能超過8 MeV它們有奇數個中子或質子中

6、子數與質子數之比超過1.6)。【91.1.放射師檢覈】 【2】下列何者不是天然的放射性核種？(K-40Rb-88U-238Th-232)。【93.1.輻射安全證書專業】 【3】比較下列核種每一核子之束縛能的大小，以何者最大？(6Li12C60Co238U)。【93.1.放射師檢覈】,天然放射性核種(Ex),【1】下列何者不為天然輻射源？(Co-60 K-40U-235U-238)。【88.2.輻防初級基本】 【1】氡是很熱門的話題，是由於(導致肺癌預測地震預測山崩發射阿伐粒子)。【89.1.輻防中級基本】 【1】空氣中的碳14是如何形成的？(宇宙射線土壤中擴散出來水中擴散出來人工放射性核種)。

7、【89.2.輻防初級基本】,天然放射性核種(Ex),【1】氡222屬於那一系列核種？(鈾系釷系錒系鈽系)。【89.2.輻防初級基本】 【1】空氣中的Rn-222是由那一個母核蛻變而來的？(U-238U-237U-235U-233)。【89.3.輻防初級基本】 【3】我們身體內皆含有的天然核種是：(I-131 I-133K-40K-41)。【89.3.輻防初級基本】,天然放射性核種(Ex),【3】空氣中的碳14與宇宙射線的什麼輻射有關？(m粒子p粒子中子阿伐粒子)。【90.2.輻防初級基本】 【2】以下那一核種的半衰期最長？(14C40K 137Cs90Sr)。【90.2.輻防初級基本】 【3】

8、大氣中存在的核種，對肺部劑量貢獻最大者為何？(碳14氪85氡222氚3)。【90.2.操作初級基本】,背景輻射(Ex),【4】目前地球上的40K，主要存在的原因是？(4n系列最終衰變至40K人工加速器不斷製造產生宇宙射線和氬氣作用不斷產生40K其半衰期和地球壽命相當)。【92.2.放射師檢覈】 【1】有關台灣地區背景輻射的描述，下列何者正確？(背景值約為0.1 mSv/h鉀40為主要背景輻射來源平均值比世界平均來的稍高地表宇宙射線強度約佔背景輻射的一半)。【93.2.放射師檢覈】,衰變能量(I),226Ra 222Rn註：Ra與Rn的Z分別為88與86，Q值為4.88 MeV，求Rn與的能量。

9、 假設222Rn的能量，質量與速度分別為E1、M1與V1，的質量與速度分別為M2與V2，則 能量守恆: (1/2)(M1V12)(1/2)(M2V22)Q -(1) 動量守恆: M1V1M2V2 -(2) 222Rn能量為E1QM2/(M1M2)86.4 keV 能量為E2QM1/(M1M2)4.79 MeV,衰變能量(II),32P(Z=15)與32S(Z=16)原子的質量分別為31.973909與31.972073 amu，求32P 32S-的衰變能量(即Q值)。 (31.97390915 m0)(31.97207316 m0m0)0.001836 amu。 0.001836 amu(93

10、1.5 MeV/1 amu)1.71 MeV。 衰變能量主要由-與反微中子共同攜帶，均為連續能量。,衰變能量(III),13N(Z=7)原子質量為13.0057388 amu，13C(Z=6)原子質量為13.0033551 amu)，求13N 13C+的Q值。 Q=(13.0057388-7 m0)-(13.0033551-6 m0m0)=0.0023837-2m0=0.0023837 amu(931.5 MeV/1 amu)-1.022 MeV=1.198 MeV 此衰變反應之Q值(1.198 MeV)，由+與微中子共同攜帶，+與微中子均為連續能量，即+粒子最大動能為1.198 MeV。,衰

11、變能量(III續),母核能量中，須消耗0.511 MeV於質子轉為中子的質虧所需，另須消耗0.511 MeV於形成+之質量，故母核與子核之能階差(由質量轉換)，需大於1.022 MeV，才能進行+衰變。 此例中，母核與子核之質量差(換算為1.709 MeV)，扣除0.511 MeV(+之質量)，才是衰變反應之Q值(1.198 MeV) 。 +粒子失去動能後，將與負電子互毀，形成互毀輻射(共1.022 MeV)。,衰變能量(IV),Z/N比值太大的原子核亦可逕由電子軌域中捕獲電子(K層電子被捕獲機率最大)，使質子轉變為中子，如7Be 7Li，衰變能量則由所攜帶註：Be與Li的原子序分別為4與3。

12、 母核與子核之能階差，大於1.022 MeV者，可能進行電子捕獲或+衰變達到穩定；能階差小於1.022 MeV者，只能進行電子捕獲達到穩定。 電子捕獲後，內層電子軌域出現電子洞，外層或自由電子將補進此電子洞，能階能量將以生成鄂惹電子或特性輻射方式釋出。,衰變能量(V),伴隨衰變後子核仍處於激發態者，可進行遞移(含同質異能遞移)或內轉換，如226Ra 222Rn式中，94.5%不會釋出或進行內轉換，5.5%會釋出能量為0.18 MeV之或進行內轉換。 內轉換指核內能量全部交給電子軌域之內層電子，沒有的釋出，僅有具固定能量的內轉換電子因被游離而伴隨衰變產生。 同質異能遞移指介穩態子核陸續進行遞移與

13、內轉換的現象，如99mTc。,衰變圖譜(I),226Ra,222Rn,a2,g,4.785 94.5%,4.602 5.5%,4.785,a1,0.186,0,3.3%,衰變圖譜(II),42K,42Ca,b-,b-,g,3.52 MeV 82%,2.00 MeV 18%,1.52 MeV,衰變圖譜(III),22Na,22Ne,b+,g,100%,2.842,1.820,EC,1.275,10.2%,0.545, 89.8%,0,2 mc2,衰變的計算(Ex),一個Np-237蛻變至穩定的Pb-209，前者原子序為93，後者為82，共發射出a個阿伐粒子和b個貝他粒子，則a+b=？ 質量數共減

14、少237-209=28 28/4=7個阿伐粒子Z減少14 93-82=11Z只減少11 仍需貝他衰變次數為14-11=3 a+b=7+3=10,衰變(Ex),【2】下列何者會造成電子軌道上的空洞？(成對發生電子捕獲b蛻變制動輻射)。【90.1.放射師檢覈】 【2】在a衰變中，衰變能量Q大部分轉化為：(子核的動能a粒子的動能子核的位能a粒子的位能)。【92.2.放射師專技高考】 【2】226Ra蛻變至222Rn的基態釋出4.88 MeV的能量，試問下列哪一種能量分配的方式正確？(a獲得0.09 MeV，222Rn獲得4.79 MeVa獲得4.79 MeV，222Rn獲得0.09 MeVa及222

15、Rn各獲得2.44 MeVa、222Rn及微中子各獲得1.63 MeV)。【90.1.放射師檢覈】,衰變(Ex),【4】同質異能遞移(isomeric transition)後，母原子核的質子數(Z)及質量數(A)的變化為(Z+1，A不變Z-1，A不變Z-1，A+1Z不變，A不變)。【91.1.放射師檢覈】 【2】b+衰變後，母原子核的質子數(Z)及質量數(A)的變化為(Z+1，A不變Z-1，A不變Z-1，A+1Z+1，A-1)。【91.1.放射師檢覈】 【1】若a、b、c、d分別代表內轉換伴隨放出特性X射線、內轉換時不放出微中子、鄂惹效應時放出鄂惹電子與微中子、K電子捕獲時不放出鄂惹電子，則

16、下列有關蛻變的敘述，正確的組合為何？(a+bc+d a+db+c)。【91.2.放射師檢覈】,衰變(Ex),【1】電子衰變(b particle decay)所放出的b粒子可攜帶各種不同的動能，而非單一能量，主要是因為：(有微中子伴隨產生部份能量被原核種分享b粒子釋放過程與其他粒子再度碰撞損失部分能量核衰變所釋放能量本來即為連續能譜)。【91放射師專技高考】 【4】以熱中子撞擊U-235原子核可能產生核分裂反應，每次U-235核分裂反應後，下述那種敘述較正確？(產生約80種的放射性分裂產物放出200 keV的能量平均放出1至2個熱中子放出及射線)。【91.1.輻防中級基本】 【1】235U(Z

17、 = 92)在原子爐反應分裂最後形成90Zr(Z = 40)及143Nd(Z = 60)，請問該反應包含幾次b-衰變？(864 2)。【92.2.放射師專技高考】,衰變(Ex),【3】有關電子捕獲的放射性蛻變，下列敘述何者不正確？(中子不足的原子核較易發生最易被捕獲的電子為K電子母核能量必須高出子核能量1.02 MeV子核之原子序比母核少1)。【93.2.放射師檢覈】 【3】原子序為Z與質量數為A的原子核行放射性衰變後，其原子序與質量數之相關性，下述何者錯誤？衰變形式、衰變後的原子序、衰變後的質量數(a、Z-2、A-4b+、Z-1、AEC、Z+1、A核異構過渡(isomeric transit

18、ion)、Z、A )。,鄂惹電子與特性輻射,原子的內層電子軌域出現電子洞(源於電子捕獲、游離、激發、內轉換等)時，外層或自由電子將補進此電子洞，此時將有多餘能階能量生成，此能量若被更外層電子所吸收，此更外層電子將被游離，此被游離的電子稱為鄂惹電子；此能量若以光子的形式釋放，此光子稱為特性輻射。,內轉換電子與,放射性母核衰變時，可能會先衰變到子核的激發態，當此子核自激發態返回基態時，多餘的能量若被核外電子所吸收，此電子將被游離，此現象稱為內轉換，此被游離的電子稱為內轉換電子；此能量若以光子的形式釋放，此過程稱為遞移，此過程釋出的光子稱為。,螢光產率與內轉換額,螢光產率：當K層軌域出現電子洞時，每

19、個K電子洞產生X光的數目。 內轉換額：當核發生遞移時，內轉換電子數與光子數之比值。 通常原子序越大的原子，當K層軌域出現電子洞時，X光產率越高；通常原子序越大的原子，當核發生遞移時，越容易產生內轉換電子。,K輻射,當K層軌域出現電子洞，外層或自由電子將補進此K電子洞，此時能階能量若以光的形式釋放，此輻射稱為K輻射。 當K層軌域出現電子洞，若L層電子補進此K電子洞且釋出特性輻射，此輻射稱為Ka。若L層的最內層電子(LI)補進此電子洞且釋出特性輻射，此輻射稱為Ka1。,KLM與KLL鄂惹電子,當K層軌域出現電子洞，若L層電子補進此K電子洞且能階能量將M層電子游離，此電子為KLM鄂惹電子。 同理，當

20、K層軌域出現電子洞，若L層電子補進此K電子洞且能階能量將L層電子游離，此電子則稱為KLL鄂惹電子。,鄂惹電子與特性輻射(Ex),同一原子之Ka-X光的能量，較KLL Auger電子的能量大。【89.2.輻防初級基本】 【3】M層電子躍遷至L層所產生之能階能量再將N層的電子游離出來，這種電子稱為何種鄂惹電子？(NMLMLNLMNLNM)。【90放射師專技高考】 【4】特性輻射Kb是電子由何層掉至何層所產生的？(N KK LK MM K)。【88.1.輻防初級基本】,螢光產率與內轉換額(Ex),【1】物質的螢光產率(Fluorescent yield)愈小，產生的什麼愈多？(鄂惹(Auger)電子

21、內轉換(internal conversion)電子紫外線雷射)。【93.1.放射師檢覈】 【2】關於內轉換(internal conversion，IC)的敘述，下列何者正確？(內轉換是指能量轉換為X光內轉換常伴隨著鄂惹電子(Auger electron)內轉換電子具有連續的能量內轉換產率愈小，X光子產量愈少)。【93.1.放射師檢覈】,輻射線(I),廣義而言，可分為游離輻射(一般認為，能量大於100 eV，如a、b、g、中子等)與非游離輻射(能量小於100 eV，如紫外線、可見光、微波等)；狹義而言，則指游離輻射。(註：一般分子、原子的游離能約小於15 eV，化學鍵能約為1-5 eV)。

22、游離輻射(簡稱輻射)：指直接或間接使物質產生游離作用之電磁輻射或粒子輻射。,輻射線(II),輻射線種類頗多，與物質發生作用之機制亦不盡相同，故依其物理性質可簡單區分為： 重荷電粒子 輕荷電粒子 光子 中子,輻射線(III),依輻射線的游離物質特性，亦可簡單區分為能造成物質直接游離(指荷電粒子，如a、b等)與間接游離(指電中性輻射線，如X、g、中子等)的輻射線。 依輻射線的產生方式(來源)，另可簡單區分為原子輻射(指來自核外者，如X、鄂惹電子等)與核輻射(指來自核內者，如a、b、g等)的輻射線。,輻射線(IV),衰變過程中釋出之輻射線有a、b、互毀輻射、特性輻射、鄂惹電子、g、內轉換電子、回跳核

23、等。 X光機可產生特性輻射與制動輻射，並伴隨d射線、鄂惹電子等。 直線加速器可生成電子射線與高能X光，迴旋加速器可生成重荷電粒子。 252Cf、核分裂(n,f)反應、(g,n)與(a,n)反應可生成中子。 間接游離輻射與物質作用後，可生成d射線與回跳核等二次射線。,電磁輻射的能量與波長,E = hn = hc/l = 6.63 10-34 J s 3 108 m s-1/l = 1.989 10-25 J m/l = 1.24 10-9 keV m/l = 1240 keV 10-12 m/l。 即光子能量與波長分別以keV與pm(10-12 m，0.01 ，10-3 nm)表示時，E = 1

24、240/l，或l = 1240/E。,質點的速度與質量,愛因斯坦由相對論導出了粒子速度與質量之關係式：m = m0/1 - (v/c)20.5 即粒子速度為光速1/10時，m = m0/1 - (0.1)20.5 = m0/(0.99)0.5 = 1.005 m0，質量將較靜止質量增加千分之五。 粒子速度為光速98%時，m = m0/1 - (0.98)20.5 = m0/(0.04)0.5 = 5 m0，質量將為靜止質量之五倍。,光(Ex),【1】有關X光的產生，下列何者正確？(kVp高，波長短，穿透力強kVp高，波長短，穿透力弱kVp高，波長長，穿透力強kVp低，波長短，穿透力強)。【91

25、.1.操作初級專業設備】 【2】124 kVp的X光，其最短波長為？(0.010.1 110) 。【93.1.放射師專技高考】 【2】一靜止電子經過150 kV的電壓加速後，下列敘述何者正確？(總能=511 keV動能=150 keV質量=9.110-31 kg速度約小於光速的一半)。【93.1.放射師專技高考】,質點的速度與質量(Ex),【3】加速器加速質子能量至0.936 MeV，質子的靜止質量為936 MeV/c2，則質子的速度為每秒：(600公里9,490公里13,420公里300,000公里)。【93.2.放射師檢覈】 【1】能量為0.025 eV的中子，速度約為多少m s-1？(中

26、子的質量為1.6710-27 kg，1 eV = 1.610-19 J) (2.21032.21052.21072.2109)。【93.2.輻射安全證書專業】,質點的速度與質量(Ex),【4】某一質點，若其前進的速度是光速的98%，則知其質量變為靜止質量的幾倍？(1/51/22 5)。【92.1.放射師檢覈】 【4】若一電子具有20 MeV之動能，則其相對質量m約為靜止質量m0之幾倍？(10203040)。【92.2.放射師專技高考】 【3】電子的能量與其速度有關，若電子的速度為2.70108 m s-1，其動能約為：(0.1910.501 0.6611.172)MeV。【93.1.放射師專技

27、高考】,輻射線(Ex),【3】X-ray與g-ray最主要的差異是在何處？(能量大小速度產生的來源照野大小)。【90.2.放射師檢覈】 【4】內轉換(Internal conversion)電子的動能等於：(誘發光子能量射出電子的束縛能誘發光子及射出電子束縛能的和誘發光子及射出電子束縛能的差)。【91.1.輻防初級基本】 【1】在輻射物理學中一個100 keV光子與一個50 MeV光子的速度相比，其結果為：(前者與後者相等前者為後者的兩倍前者為後者的0.05倍後者為前者的5000倍)。【91.1.輻防初級基本】,輻射線(Ex),【2】內轉換電子、鄂惹電子、b+粒子及b-粒子，能譜為連續分布的共

28、有幾種？(123 4)。【91.1.放射師檢覈】 【2】若a、b、c、d分別代表制動輻射、貝他粒子、加馬射線、中子，則特性X 射線與前述哪種輻射的物理性質相近？(a+ba+c a+da+b+c)。【91.1.放射師檢覈】 【3】d射線是一種：(重荷電粒子中子電子電磁波)。【92.1.放射師專技高考】,1-2 活度與連續衰變,元培科學技術學院 放射技術系姚學華,物質的量,莫耳(mole)：1莫耳指6.021023個原(分)子。 體積(volume)：STP(0, 1 atm)下，1莫耳理想氣體的體積為22.4升(L)。體積不變時，氣體莫耳數與壓力成正比，與絕對溫度成反比。 質量：1莫耳原(分)子

29、的質量為原(分)子量。 濃度：1升溶液中溶有1莫耳溶質時，此溶質的容積莫耳濃度為1 M。,衰變與活度的計算(I),活度(activity, A)：指一定量之放射性核種在某一時間內發生之自發衰變數目。某射源一秒內若有一放射性原子衰變，其活度稱為1 Bq (Bacquerel，貝克)。 1居里(Curie, Ci)等於3.71010 Bq。 AlN，其中l表衰變常數，N表放射性核種的原子數。,衰變與活度的計算(II),衰變常數(decay constant，單位為s-1)：指單位時間內放射性核種進行衰變的機率；故可用以代表一放射性核種穩定性的程度，即單位時間內衰變機率高者穩定性差，反之則優。 半化

30、期(half-life，T或T1/2)：放射性核種衰變至原有數量一半所需的時間，稱為該放射性核種的半化期， = 0.693/T1/2或T1/2 = 0.693/。 平均壽命(average life, )：我們可以求出某放射性核種，任一原子的平均壽命期望值，即將所有原子壽命的總和，除以原子總數即得。解得 = 1.44 T1/2 = 1/。,活度隨時間成指數衰減,AA0-t,【3】某儀器之計測效率為25%，則每秒鐘二個計數的某輻射源應相等於多少活度？(2 Bq 5.410-11 Ci2.1610-10 Ci480 Bq)。【93.1.放射師專技高考】 【2】5 mCi的131I(T1/2 = 8

31、.05天)與2 mCi的32P(T1/2 = 14.3天)需經過多少天，兩者的活度才會相等？(14.3324.3434.2442.43)。【93.1.放射師專技高考】 【4】99mTc以6小時的半衰期衰變至99Tc，1個摩爾的99mTc經過三週後，蛻變成多少個99Tc？(零個3個3.71010個1個摩爾)。【93.2.放射師檢覈】,活度(Ex),活度(Ex),已知某種放射性同位素1周內減弱30%，試求下列各值：(a)衰變常數；(b)半化期；(c)平均壽命。 一個古老的木質標本，在1986年測量知其含有1012個14C(T = 5730 y)原子，試問：(a)在公元前9474年它曾有多少個14C

32、原子？(b)試問在公元前1986年它曾有多少個14C原子？,132I同位素由b-發射蛻變到穩定的132Xe，132I的半化期為2.3 h，試問：(a)初始132I原子有7/8都衰變將需要多長時間？(b)一個132I樣品失去其95%的活度需要多長時間？ 一個放射性樣品由35S(T = 87.44 d)和32P(T = 14.29 d)混合物組成。開始5%的活度是35S的貢獻，32P佔95%。試問多長時間後，樣品中這兩種核種的活度將相等？,活度(Ex),131I的半衰期為8天，1毫居里的131I，經置放5天後，此5天內共有幾個131I原子衰變掉？ 某核種半化期5 s，以閃爍偵檢器(偵測效率15%)

33、偵測1 min，測得1000計數，則此核種原活度為多少Bq？ 半化期1小時的核種A的數目，為半化期4小時的核種B的數目的16倍，經過幾小時後，核種B與A的數目會相同(假設A與B無母核與子核之關係)？,活度(Ex),累積活度(cumulated activity, 或U)：指t時間內放射性核種的衰變次數，也稱為發射輻射(emitted radiation)。無單位，也可以使用Bq s或mCi h作為累積活度的單位。 = A0(1 - e-lt)/l。 長半化期核種或時間很短時， = At。,累積活度,【2】金-198的原子數目有108個，則經過7天後，還有多少金原子？(半衰期為2.7天)(1.6

34、6108 1.661078.31078.3106)。【91.2.放射師檢覈】 【2】放射治療時將活度為A0、蛻變常數為l的某射源置於病人體內，經過t時間後取出，求其發射輻射為何？( (A0+A0e-lt)/l (A0-A0e-lt)/l (A0-A0e-lt)l (A0+A0e-lt)l)。【91.1.放射師檢覈】 【2】將4.0 mCi的Au-198射源(半衰期為2.69天)永遠插植在病人體內，則其發射輻射為多少？( 2.4810134.9510137.4410139.921013)。【91.1.放射師檢覈】,發射輻射的計算(Ex),比活度(SA)：指單位量物質的活度。mCi g-1、Bq

35、mL-1、MBq mol-1等均是比活度的常用單位。 放射性核種(半化期為T1/2 s，原子量為A g)的比活度 SA(Bq g-1) = 0.6936.021023/(AT1/2),比活度(Specific activity),【2】Tc-99m之比活度為多少mCi mg-1？( 5.271035.271065.271095.271012)。【92.1.放射師專技高考】 【4】試計算60Co(T1/2 = 5.26年)的比活度：(0.97512001132)Ci g-1。【93.1.放射師專技高考】 【1】硫-32的半衰期是87天，請問其比活度約為多少？(47000 Ci/g4700 Ci/

36、g470 Ci/g47 Ci/g)。【94.1.放射師檢覈】,比活度(Ex),放射性核種的製造(I),迴旋加速器：利用迴旋加速器所加速的正荷電粒子，例如質子、氘核、3He或其他原子核，撞擊穩定的靶核，由於原穩定靶核添加了能量與/或核子，可能成為放射性核種。 反應器：可直接純化反應器內核分裂反應的產物；可利用反應器或其他核反應生成的中子，以中子捕獲反應產生放射性核種。,放射性核種的製造(II),迴旋加速器： 111Cd + p (1215 MeV) 111In + n 核分裂或(n, f)反應： 235U +1 n236U131I + 102Y + 3 n 99Mo + 135Sn + 2 n

37、137Cs + 97Rb + 2 n 中子捕獲或(n,g)反應： 98Mo(n, g)99Mo,放射性核種的製造(III),A= INs(1- e-lt) A= 子核的活度，單位為Bq I = 入射粒子通量率，單位為cm-2 s-1 N = 母核(即靶核)的原子數 s = 核反應的生成機率，單位為邦 (b, barn) ，1 b=10-24 cm2 l = 子核的衰變常數 t = 照射時間,235U + 1 n 99Mo +.,放射性核種的製造(Ex),某反應器中，以21014 n cm-2 s-1照射10 g 235U，已知99Mo的核反應生成機率為0.01 b，半衰期為67 h，求照射10

38、 d後99Mo的生成活度。 (21014 cm-2 s-1)(106.02 1023/235)(10-26 cm2) 1 - e-(0.693/67 h)(10 d24 h/d) = 4.691010 Bq = 1.27 Ci,放射性核種的製造(Ex),【3】一般核子醫學PET影像設備採用的同位素是如何產生？(利用原子反應爐內產生的中子來撞擊由原子爐內的燃料棒淬取出來利用質子迴旋加速器產生的質子來撞擊由天然鈾礦提煉出來)。【91.1.放射師檢覈】 【4】某金屬經中子活化照射兩個半衰期後，再經一個半衰期衰減，試問其活度為飽和活度的幾分之幾？(1/83/41/43/8)。【91.1.放射師檢覈】

39、【3】通率為61012 cm-2 s-1的中子射束撞擊1克的Co-59樣品，則經過30天照射後共可產生多少Co-60原子？(Co-59的原子量為58.94，碰撞截面為37 barns)(3.4610201.1910205.881018 2.451017)。【92.1.放射師檢覈】,連續衰變,幾乎所有原子序小於83的放射性核種均進行b衰變以趨於穩定，離核種圖中穩定帶較遠的核種，便需要經過連續數次衰變才能成為穩定核種。由於加速器與反應器並不普遍，若已知衰變系列(decay series)中某子核適合醫用，可取得長半化期母核後，利用孳生器原理，於臨床使用。,放射性子核的成長,母核(衰變常數與原子數分

40、別為l1與N1)、第一子核(衰變常數與原子數分別為l2與N2)、第二子核分別以A、B、C表示，則 N1 = N10e-l1t (t表時間)-(1) dN2/dt = l1N1-l2N2-(2) 由此二式可解得： N2 = N10l1/(l2-l1)(e-l1t - e-l2t)-(3),放射性子核的成長,將(3)式原子數目改以活度表示，得 A2 = N10l1l2/(l2 - l1)(e-l1t - e-l2t) = A10l2/(l2 - l1)(e-l1t - e-l2t)-(4) 將(4)式結果左邊中A10乘以e-l1t，右邊(e-l1t - e-l2t)除以e-l1t，得 A2 = A

41、1l2/(l2 - l1)1 - e-(l2-l1)t-(5),不平衡,若母核的半化期小於子核者，一段時間後，母核將完全衰變成為子核，無平衡現象，稱為不平衡 。 隨著t增加，A2 = A1l2/(l2 - l1)1 - e-(l2-l1)t中，A1漸趨近於0，A2則以自己的衰變速率繼續衰變。 131Te(T=25 min)/131I(T=8.04 d)即為一不平衡的例子。,不平衡,長期平衡,若母核的半化期遠大於子核者，一段時間(t或約7倍子核半化期)後，母核與子核的活度近似相等。 當t時，A2 = A1l2/(l2 - l1)1 - e-(l2-l1)t式 A2 = A1l2/(l2 - l1

42、)， l2 l1，l2/(l2 - l1) 1，A2A1。 226Ra(T=1600 y)/222Rn(T=3.8235 d)即為典型長期平衡的例子。,長期平衡,瞬時平衡,若母核的半化期大於(數或數十倍)子核者，一段時間(t或約7倍子核半化期)後，母核與子核的活度將達成瞬時平衡子核與母核活度的比值為一常數l2/(l2 - l1)。 將A2 = A1l2/(l2 - l1)1 - e-(l2-l1)t式微分，取斜率為0，可知時間為tmax時，第一子核活度有極大值：tmax= ln(l2/l1)/(l2 - l1)。 99Mo(T=66.7 h)/99mTc(T=6 h)即為一瞬時平衡的典型例子。

43、,瞬時平衡,99Mo/99mTc孳生器,tmax= ln(l2/l1)/(l2 - l1) 23 h。 A2/A1 = l2/(l2 - l1)1 - e-(l2-l1)t式中， l2/(l2 - l1) 1.1，當t = 24 h時， 1 - e-(l2-l1)t 0.92，A2/A1 1，經過流洗後1天，當天99Mo的活度將與可流洗出99mTc的活度約略相等。 每經過一天，99Mo的活度(即預期可流洗出的99mTc活度)將降為前一天的約0.78。 若考慮99Mo僅0.87將衰變成99mTc，則每經一天，可流洗出99mTc的活度將為當天99Mo活度的0.87。,99Mo/99mTc孳生器,長

44、期平衡的計算(Ex),一個0.2 mg的191Os(T=15.4天)樣品與其子核191mIr(T=4.94秒)處於長期平衡。試問有多重的191mIr？ 一個6.2 mg的90Sr(T=29.12 y)樣品與其子核90Y(T=64.0 h)處於長期平衡。(a)試問有多少Bq的90Sr？(b)試問有多少Bq的90Y？(c)試問90Y的質量多大？(d)試問在100年後該樣品中90Y的活度多大？,長期平衡的計算(Ex),在衰變鏈中有N1母核，衰變後得子核N2，其個別的衰變常數為l1及l2。求(a)於t時A2(N2的活度)與A1(N1的活度)彼此間的關係。(b)如l2l1，A2與A1的關係如何？(c)如

45、l2l1，經長時間後A2與A1的關係如何？【89.1.輻防高級基本】 一個40 mg的純226Ra樣品被密封在小瓶內，(a)求使222Rn的活度累積到10 mCi需要多長時間？(b)兩年以後222Rn的活度將多大？(c)1000年以後222Rn的活度將多大？(d)求222Rn的比活度與226Ra的比活度之比值。(226Ra: T=1600年，222Rn: T=3.8天)【90.2.操作中級共同】,99Mo/99mTc孳生器(Ex),【4】在核子醫學部門常用的孳生器，子核種在下列核種情況下有最快的生產率？(當母核種及子核種處於瞬時平衡當母核種及子核種處於永久平衡在洗出子核種之前在洗出子核種之後)

46、。【90.2.放射師檢覈】 【2】如果100 mCi的99mTc從99Mo/99mTc發生器(已達平衡)在星期一9:00 AM被擠取出來，則：( 99Mo在星期一3:00 PM的活度是50 mCi80 mCi的99mTc在星期二9:00 AM可被擠取50 mCi的99mTc在星期五9:00 AM可被擠取此發生器已經無法產生99mTc)。【93.1.放射師檢覈】,99Mo/99mTc孳生器(Ex),【2】醫院星期一早上10點接到一部活度為100 mCi的99Mo(半衰期為66.7小時)產生器，星期二早上10點擠出79 mCi的99mTc(半衰期為6.03小時)，則星期三早上10點可再擠出多少mC

47、i的99mTc？(65625854)。【90放射師專技高考】 【3】一99Mo-99mTc孳生器之99Mo活度在星期五中午校正測量為100 mCi，同週的星期一中午99Mo活度約為：(99Mo半衰期為66小時，99mTc半衰期為6小時)(3750272370) mCi。【91放射師專技高考】,光子與物質的作用機轉，次要有三： 光核反應：高能光子與核作用，發生核反應，例如(g, n), (g, a)等。 合調散射：光子受電子或原子的電磁場影響，作用後雖改變行進方向，但能量無損失。此項發生機率仍高，常列入衰減計算，但因無能量損失，重要性不高。 三項發生：光子能量大於2.044 MeV，且於受某電子電磁場影響後，1.022 MeV生成正、負電子對，該電子被游離，剩餘能量則為正、負電子對的動能。,常用g射源,光子與物質的作用機轉(Ex),【1】X光能夠被阻擋，主要是和物質的什麼起作用？(電子質子中子阿伐粒子)。【90.2.操作初級選試設備】 【3】對於0.5 MeV的光子，可能會產生何種反應？(光電與成對康普吞與成對光電與康普吞光電、康普吞與成對)。【89.3.輻防初級基本】 【4】下列何者不屬光子與物質作用？(成對發生光電效應康普頓效應互毀效應)。【88.2