核技術專業導論

南京航空航天大學核科學與工程系2008年9月緒論核技術專業培養計劃

一、培養目標本專業培養適應我國國民經濟和國防核科技工業發展需要的，能在核技術及相關專業領域從事研究、設計、生產、應用和管理等的專門人才。本專業培養的人才應具有良好的數理基礎、扎實的專業知識和熟練的專業技能，能夠適應核技術各個方向發展的基本需要；同時應具有較好的人文社會科學和管理知識，較高的道德素質和文化素質，身心健康，全面發展。素質要求：熱愛祖國，擁護中國共產黨的領導，逐步樹立科學的世界觀和人生觀。具有健全的法治意識、誠信意識和集體主義精神，具有良好的思想品德、社會公德和職業道德。具有較好的人文、藝術修養和文字、語言表達能力，了解歷史和世界，積極參加社會實踐活動，適應社會發展與進步，具有良好的心理素質和合作意識精神，具有健康的體魄和進取精神。具有良好的理論基礎和扎實的專業知識，掌握熟練的專業技能，勤奮、嚴謹、求實、創新，有科學精神和奮斗意識。能力要求：具有較強的獲取知識、更新知識和應用知識的能力，良好的表達能力、社交能力和計算機及信息技術應用能力。在核技術及相關的科研、應用和開發領域，能夠綜合應用所學知識，發現和分析解決實際問題，具有通過創造性思維進行創新實驗和科技研究開發的能力。具有良好的分析歸納，整理總結和撰寫論文的能力。知識結構要求：比較熟練地掌握一門外語，掌握計算機及信息技術應用知識，能夠進行中外文文獻檢索，初步掌握本專業科研方法和了解其發展趨勢，掌握科技寫作技巧。并對國家關于科技發展、知識產權、經濟管理等政策法規有適當了解。具有較好的人文和社會科學基礎知識；掌握核技術專業的基本科學知識包括高等數學、基礎物理、核物理、量子物理、電磁場理論、實驗方法、數據處理等方面的基本理論、知識和實驗技能；掌握與此相關的工程技術知識包括工程制圖、機械、電工、電子學、計算機等方面的知識；專業基礎知識，根據課程體系和專業方向的要求，有重點地掌握輻射探測、核電子學、輻射劑量與防護、加速器物理、核數據獲取與處理、核技術應用、核資源勘查技術、核分析方法、輻射成像、核醫學儀器與方法等專業基礎知識和相關實驗技能，同時根據專業方向的不同，加強本方向部分專業知識的學習，了解本方向的理論前沿、研究動態、應用前景以及相關產業的發展狀況。三、核技術專業課程體系參考框架：課程體系建設的基本原則作為核科學與技術學科領域的核技術專業，要求其教學內容和知識結構要以系列相關物理理論和技術為基礎，具有較高的數理要求和較扎實工程技術訓練，能滿足各專業方向對核技術人才的需要。因此，核技術專業人才培養的教育內容要特別強調數理基礎和核技術基礎知識體系，重視實踐和實驗環節的教學。核技術專業學生的就業面寬，可以在核科學技術領域內的眾多不同專業方向工作和進一步學習，專業知識涉及面寬，課程體系的建設要以能力教育、素質教育、創新教育的觀念為指導，堅持知識、能力、素質協調發展為原則，以適應現代核科技發展、國家工業和國防建設對核技術專業人才的需要。課程類別課程體系參考學分學分參考比例(約)人文社科基礎“兩課”類：思想、哲學、馬列、毛澤東思想、鄧小平理論等；人文社科類：歷史文化、文學藝術、經濟管理、法律、國防、科學概論等；外語類：英語體育類：體育35-4020％自然科學基礎數學類：高等數學、線性代數、概率統計、數理方程方法等物理類：大學物理、原子物理學、物理實驗等；其它：大學化學及實驗等；30-3518％工程技術基礎機械設計類：機械原理、工程制圖等；計算機類：計算機文化基礎、微機原理、計算機程序設計等；電工電子學類：電工基礎、模擬電路、數字電路、電子技術實驗等；20-2512％專業基礎物理類：

原子核物理、電磁場理論、量子物理；專業類：輻射探測、核電子學、核數據獲取與處理、輻射防護、信號與系統、加速器原理、核技術應用；專業實驗類：輻射探測實驗、核電子學實驗、核數據獲取與處理實驗、核技術應用實驗等35-4020％專業課程選修輻射測量與儀器、輻射劑量與防護、核分析方法、輻射成像、核醫學儀器與方法、射頻技術、核工程與核工業概論、核輻射效應、計算物理、核資源勘查技術等其它課程、反應堆原理、腫瘤放射治療學、醫學影像物理學15-2010％實踐環節專業概論與認識實習專題實驗與生產實習課程設計與畢業論文35-4020％核技術專業核技術醫學應用（醫學物理）核分析技術及其應用一.醫學物理學的發展過程醫學物理學的起源：源于1856年，并以1890年倫琴發現X射線并用于進行生物醫學成像為標志最初在德國確定醫學物理學(MadizinschPhysik)的稱謂真正形成一門較完善的學科在20世紀，是20世紀最杰出的科學成就之一第一張X射線圖—攝自倫琴夫人手掌一.醫學物理學的發展過程醫學物理學在20世紀初期的發展主要在“傳統醫學物理領域”上發展：放射治療物理學--醫學影像核醫學一.醫學物理學的發展過程從20世紀末到進入21世紀，醫學物理得到快速發展，根據國際醫學物理學與美國等國家醫學物理學會的定義，現代醫學物理學為一應用于醫學特別是用于對人類疾病的治療與診斷的應用物理學（Thefieldofmedicalphysics,maybedefinedbroadlyas“appliedphysicsinmedicine”,particularlyinthediagnosisandtreatmentofhumandisease.），包括：傳統醫學物理學:放射治療物理、診斷影像物理和醫學核物理Traditionalfieldsofmedicalphysicsincluderadiationtherapyphysics,diagnosticimagingphysics,andnuclearmedicinephysics.一.醫學物理學的發展過程2.醫學物理學新領域:MRI物理；醫學衛生物理；腦、心電圖；超聲診療；生物磁學；紅外成像；激光醫學與熱療。New,non-traditionalfieldsofmedicalphysicsincludeMRIphysics,medicalhealthphysics,electroencephalographyandelectrocardiography,magneticsourcescanning,medicalusesofultrasoundandinfraredirradiation,lasersforsurgery，andhyperthermiaphysics.

一.醫學物理學的發展過程我國醫學物理學學科的發展也基本遵循了類似過程1979年以前：主要從事傳統醫學物理（放射治療、放射性診斷影像和核醫學）的臨床與研究、醫用物理的教學、以及部分激光、超聲、電療、磁療等研究和臨床實踐。1979年以后：以舉辦全國醫學物理講習班、大型《醫學物理》參考書出版和成立醫學物理學會為標志，全面開展現代醫學物理學的各項研究與臨床實踐，以及醫學物理學的各層次教育（包括醫學物理學碩士教育、七年制臨床碩士的醫學物理學課程）二.醫學物理學與相近學科的分野醫學物理學的相近學科：生物物理學（Biophysics)生物醫學工程學（BiomedicalEngineering)輻射防護物理學（HealthPhysics)二.醫學物理學與相近學科的分野生物物理學—重點在將物理學應用于對生物學的有關基本機制研究生物醫學工程學—重點在對診療儀器與康復設備的研發。輻射防護物理學--重點在對與環境污染尤其是電離輻射污染有關的物理量監測biophysicsconcernstheuseofphysicsinthestudyofbasicbiologicalmechanisms

biomedicalengineeringconcernsthedevelopmentofnewdiagnosticinstrumentationandprostheticdevices

healthphysicsconcernsthemeasurementofphysicalquantitiesthatarerelatedtoenvironmentalcontaminants,especiallyionizingradiation

Medicalphysicsconcernswiththeapplicationofphysicstomedicine,particularlyinthediagnosisandtreatmentofhumandisease..二.醫學物理學與相近學科的分野醫學物理學作為一將物理應用于醫學的專門學科，目前國際醫學物理學界主要研究范圍包括：thestudyofbasicmechanismsbywhichradiationtransfersenergytobiologicalmaterialsthedevelopmentofnewtechniquesforgeneratinganddetectingthevariousradiationsusedinmedicalsciencetheapplicationofradioactivetracersindiagnosticmedicineandinthestudyofmetabolismtheoptimizationofphysicalparametersforparticulartasksindiagnosticmedicalimaging(radiography,computedtomography,radionuclideimaging,magneticresonanceimaging,thermography,andultrasonography)二.醫學物理學與相近學科的分野dosimetryinradiationtherapy,themeasurementofpressures,flow,andoxygenationincardiology,therecordingandinterpretationofbio-electricpotentialsinneurology,andtheanalysisofdiagnostictechniquesintermsofinformationtheoryandcommunicationstheory.infra-redandultravioletlight,heat,microwaveandlasersindiagnosisandtherapy

thestudyofradiationhazardsandradiationprotection三.醫學物理學工作者的

主要工作范圍臨床診療（clinicalserviceandconsultation）輻射防護（Radiationsafety）研發（ResearchandDevelopment）教學（Teaching)三.醫學物理學工作者的

主要工作范圍臨床診療工作主要包括：應用X射線、超聲、電磁場、紅外與紫外光、熱與激光于臨床診療。負責治療計劃的制訂、放療設備的設計、檢驗、校正和維修；或對影像設備的購置、安裝、檢驗、質量控制和操作。

Theirworksinvolvetheuseofx-rays,ultrasound,magneticandelectricfields,infra-redandultravioletlight,heatandlasersindiagnosisandtherapy.Therolesofamedicalphysicistinradiotherapyincludetreatmentplanningandradiotherapymachinedesign,testing,calibration,andtroubleshooting.Therolesofamedicalphysicistindiagnosticimagingincludemachinepurchasingandinstallation,testing,qualitycontrol,andoperation.三.醫學物理學工作者的

主要工作范圍2.輻射防護工作主要包括：X射線、射線、電子及各種放射性核素的安全使用，以及進行輻射監測所需儀器設備的購置、安裝、檢驗、質量控制和操作。Thesafeuseofxrays,gammarays,electronandotherchargedparticlebeamsofneutronsorradionuclidesandofradiationfromsealedradionuclidesourcesforbothdiagnosticandtherapeuticpurposes,exceptwithregardtotheapplicationofradiationtopatientsfordiagnosticortherapeuticpurposes

Theinstrumentationrequiredtoperformappropriateradiationsurveys

三.醫學物理學工作者的

主要工作范圍3.研發工作主要包括：對放射治療設備的設計和設置，熱與激光等因子腫瘤治療的研究、輻射吸收理論及劑量計算研究；對人體結構與功能成像技術的研發。以及前述各有關研究領域問題的研究。Radiotherapyphysicistsplayacentralroleinsuchareasasthedesignandconstructionofradiotherapytreatmentequipment,theuseofheatandlasersincancertreatment,thetheoryofradiationabsorptionanddosecalculationandinradiobiology.Imagingphysicistsarecontinuallydevelopingandimprovingmethodstoimagebodystructureandfunction.三.醫學物理學工作者的

主要工作范圍4.教學工作主要包括：進行醫學物理的本科與研究生教學，并進行對放射、放射腫瘤科的住院醫師、醫學生、放療、各種輻射療法與核醫學的技術人員的教學與培訓。Medicalphysiciststeachingraduateandundergraduatemedicalphysicsandphysicsprograms.Theyalsoteachradiologyandradiationoncologyresidents,medicalstudents,andradiology,radiotherapy,andnuclearmedicinetechnologists.三.醫學物理學工作者的

主要工作范圍發達國家各類醫學物理從業人員的比例：

美國加拿大醫院（包括大學附屬醫院）79%75%

放療60%醫學影像15%核醫學4%研發、教學（純教學）、管理21%25%

我國以上從業人員的比例據估計大致相同美國目前共約4000個醫學物理學工作者，33%工作經驗少于十年，表明大部分從業人員是在現代醫學物理學發展起來引起的需求浪潮后進入本行業的。一直以來，醫學物理人才均供不應求，尤其近十年來需求量更大，美加兩國上述從業人員目前每年遞增人數約為7-10%。四.醫學物理學科的重要性

對科學的發展和突破起重要促進作用1.醫學物理的各種輻射療法開拓出許多治療新技術，使外科手術觀念完全更新，發生革命性變化

放療刀、X刀、準分子激光等，使手術達到亞毫米以至亞微米級精雕細刻的水平超聲、激光、多道射束技術等，導致非開腔、介入或透入微損以至無損手術成為可能。

各種透熱療法、間質熱療法、激光動力學療法等新療法，使對病灶的去除實現靶向性、非切除性.四.醫學物理學科的重要性

對科學的發展和突破起重要促進作用2.醫學影像等診斷測量技術的發展，使醫學診斷可視化、直觀化、定量化，結構與功能同時測定，并進入到細胞、分子水平

透射成像CT、MRI、PET、臨床用共焦熒光顯微技術，使成像進入細胞、分子水平

B超、MRI、阻抗成像等技術，使基本無擾、實時的監測診斷成為可能計算機斷層掃描技術、三維重構與分析處理技術，使影像的立體化、全息顯示觀察和定量分析成為可能各種核素示蹤技術，使體內各器官的結構（形狀、體積、表面積等）與功能（代謝、分泌、過濾）參數實現在體測定。四.醫學物理學科的重要性

對科學的發展和突破起重要促進作用3.關于各種物理因子生物醫學效應的研究導致一系列診療新技術的發展與應用，以及有關防護標準的制訂。電療、磁療、激光療法、放療、超聲療法等的發展應用CT、MRI、PET、膜片鉗、A超與B超、紅外成像、激光多普勒、心電、腦電、心磁、腦磁等電離與非電離輻射防護標準、激光防護標準等四.醫學物理學科的重要性

對科學的發展和突破起重要促進作用4.一系列物理學原理與技術的應用，直接導致現代醫學有關學科的形成和發展，以及有關生理、病理作用機制和規律的建立顯微鏡技術細菌學、病理學、微生物學、組織胚胎學賴以建立的技術流體力學與電流的有關理論哈維生理學的基礎顯微鏡、電流計、聽診器、X射線技術心血管循環機制與原理四.醫學物理學科的重要性

對科學的發展和突破起重要促進作用5.對有關醫學現象的物理過程和機制的研究，反過來促進了物理等學科的發展對牙周、心血管等血液循環的物理學研究泊肅葉定律等粘滯流體動力學的建立與發展神經網絡研究神經網絡計算機技術人眼結構與成像原理研究照相機及有關成像技術的發展四.醫學物理學科的重要性

對臨床診療的準確性和安全性起保證作用各種醫學物理的診療技術大量進入醫院各科室，每天都在廣泛使用，有關醫學物理學的研究與醫學物理專業人員對此起了重要的保證作用，直接關系到億萬人的健康。有關輻射治療計劃（包括合適輻射劑量的計算、照射方式的設計等）的研究與制訂有關輻射的品質控制與操控醫學影像等醫學信息的正確、完整提取與處理分析各種輻射與有關物理因子的安全防護四.醫學物理學科的重要性

創造重大的經濟與社會效益各種醫學物理診療技術與設備系統的研發生產與應用，創造了巨大的經濟與社會效益，對國民經濟與社會的發展起著越來越重要的作用。醫學物理儀器設備（如CT、MRI、PET、刀、X刀等）已成為現今醫院最大型、最昂貴也是最重要的標志性儀器設備。醫學物理儀器設備作為醫療器械高端支柱，在全球每年約2000億美元的醫療器械產業市場占據重要份額。醫學物理診療技術與設備的投入在許多國家占國民生產總值10%-14%醫療保健支出中占大頭。上述多種醫學物理的技術與方法已成為許多疾病決定性的診斷與治療手段。五.醫學物理學科在世界學術界的地位鑒于醫學物理學學科的重要性世界各國均十分重視和大力發展醫學物理學，尤其在近十年有快速的發展（標志：新辦一系列醫學物理學系、醫學物理學研究領域與醫學物理學師需求與專業范圍不斷增長和擴展、更多醫學物理學家被邀進入政府專業顧問和管理部門、更多醫學物理產業開設）國際上醫學物理學為獨立于生物醫學工程的一級學科，近十年來的發展勢頭和影響力比生物醫學工程更盛發達國家均在醫院設立醫學物理學師制度，以經過專門醫學物理學培訓并合資格人員從事前述醫學物理的診療工作。以確保有關診療的準確安全。五.醫學物理學科在世界學術界的地位在我國從教育部及國務院學位委員會頒布的各種專業學位與學科門類中仍未有醫學物理學科的位置。僅是生物醫學工程下的某個研究方向—如前面指出，兩者研究重點與內容不相同，邏輯上如此安排不通醫學物理學會僅是生物醫學工程下的二級學會，限制了有關學術交流和學科的發展在醫院沒有醫學物理學師制度，各種醫學物理的診療工作大多由醫生等沒有經過專門醫學物理學培訓并合資格的人員進行，有關診療的準確性、安全性和人民的健康不能保證。大學仍沒有醫學物理學系。五.醫學物理學科在世界學術界的地位結論：我國也應與國際接軌加大投入與發展醫學物理學科使醫學物理成為一級學科在醫院設立醫學物理學師制度，以經過專門醫學物理學培訓并合資格人員從事醫學物理的診療工作。在大學設立醫學物理學系，培養醫學物理學各層次專業人員六.

醫學物理從業人員的資格要求國際上對醫學物理從業人員的資格要求在醫院從事醫學物理診療工作人員須起碼具有醫學物理學碩士學位以上；從事醫學物理教學與研究等工作人員須起碼具有醫學物理博士學位。上述有關人員還須通過由國家醫學物理學會的專業委員會或學院舉辦的職業考試獲得從業執照，成為主院醫學物理學師，再經一定年限的工作經驗與考試才能成為正式從業人員。六.醫學物理從業人員的資格要求

國際上對醫學物理從業人員工作經驗的要求八.醫學物理學教材

十九、心電原理5.1.1心肌細胞膜和心肌細胞的極化5.1.2一塊心肌的極化5.1.3缺血向量和損傷向量5.1.4空間心電向量環5.1.5心電導聯5.1.6心電圖的形成原理二十、細胞生命電現象5.2.1

神經細胞膜的電學特性5.2.2電纜學說5.2.3動作電位的離子學說5.2.4Hodgkin-Huxley理論八.醫學物理學教材二十一、腦電原理5.3.1腦電描記5.3.2腦電波形5.3.3肌電原理二十二、生物磁學5.4.1生物磁信號5.4.2生物磁場的測量5.4.3生物磁場及其應用二十三、生物信號的拾取5.5.1電極5.5.2生物醫學傳感器八.醫學物理學教材成像與治療物理

一、

聲學基礎6.1.2

振動與聲波6.1.2聲波的基本方程6.1.3平面波的基本性質6.14聲波的反射與折射6.1.5聲波的干涉6.1.6聲波的輻射6.1.7聲波的散射現象6.1.8聲波的吸收6.1.9多卜勒效應二、超聲與超聲診斷6.2.1超聲的特性6.2.2超聲的產生和檢測6.2.3超聲診斷原理及診斷基礎三、超聲治療6.3.1概述6.3.2超聲治療基礎6.3.3超聲熱療6.3.4高強度聚焦超聲6.3.5超聲外科手術儀

八.醫學物理學教材

四、光與激光的特性7.1.1光的基本特性7.1.2激光的產生與特性五、激光器的種類和激光的特性參數與測量7.2.1激光器的分類7.2.2激光的參數與測量六、光與生物組織的相互作用7.3.1光與生物組織和材料的相互作用方式7.3.2光對組織的生物作用機制七、生物組織的光學特性7.4.1皮膚的光學特性7.4.2眼的光學特性7.4.3其它生物組織的光學特性八.醫學物理學教材

八、常用的激光技術及其生物醫學應用7.5.1激光調制技術7.5.2生物醫學檢測分析和診斷用的激光和光電子技九、激光療法與激光整型美容7.6.1光熱療法7.6.2激光光化療法7.6.3冷光療法7.6.4等離子中介光碎裂療法7.6.5低功率激光療法7.6.6激光整形美容十、激光安全防護7.7.1激光對眼的可能損傷及其防護7.7.2激光對皮膚的可能損傷及其安全防護7.7.3激光對神經系統的影響7.7.4激光危險性分級八.醫學物理學教材電離輻射與放射醫學、核醫學

第一節電離輻射基礎物理學8.1.1基于核外物理過程的電離輻射8.1.2基于核過程的電離輻射第二節 電離輻射與物質的相互作用8.2.1X射線、射線與物質的相互作用8.2.2.粒子、重離子與物質的相互作用8.2.3粒子（電子束）與物質的相互作用8.2.4中子與物質的相互作用第三節 電離輻射的生物效應8.3.1