放射化學（第四版）

Ch 1 原子核與核種
Ch 2 原子核的穩定性與放射性核種
Ch 3 放射性衰變
Ch 4 放射性衰變之速率
Ch 5 核反應
Ch 6 輻射與物質之相互作用
Ch 7 放射性偵測及其度量儀器
Ch 8 放射計數統計
Ch 9 放射性同位素之製備與放射性示蹤劑之應用
Ch 10 放射性同位素在不同科技領域中的和平用途與應用
附錄A 各章練習題解答
附錄B 化學元素的中、英文名稱及原子量
附錄C 常見物理量及輻射相關劑量單位
附錄D 常見放射性同位素相關特性一覽表
附錄E 索引
附錄F 參考資料

 

四版序

　　本書內容主要係依據恩師葉錫溶教授與我在清華大學、長庚大學、慈濟大學及慈濟科技大學、中台科技大學等校，任教「放射化學」及相關課程多年的教學及研究相關資料加以整理而成。民國四十五年清華大學在台灣新竹復校，政府並決定建造國內首座研究用核子反應器。為了配合這個重大的政策，清華大學復校後積極籌建一座一百萬瓦功率研究用水池式核反應器(THOR)，同時成立原子科學研究所，招收碩士班研究生以培育原子科學的專門人才，並展開原子科學各類學術與應用相關領域的研究工作。在原子科學研究所主修「放射化學」學程的學生，基本上，他們不必具備很深的數學、物理或量子力學等背景，一般大學學生修習過微積分、普通物理、普通化學、分析化學、化學數學或物理化學等基本課程即可以選修放射化學。因此，選修這門課的學生除了本研究所主修放射化學學程的學生以外，亦常有其他相關系所的學生，例如保健物理、化學、生物、生科等研究所的學生來選修。數年前，在清大校方一系多所的政策下，原子科學研究所改制為原子科學系碩士班、博士班並增設大學部，因此放射化學被列為大學部必修課程，以銜接研究所學程之要求。國內大專院校相關或專門之學系如放射技術、醫學影像、化學、生技、醫檢、核工等科系（所），也因課程安排及教學目標之需要亦將放射化學列為必修或選修科目。

　　除了上述正規學制的養成教育外，清華大學原子科學研究所亦經常舉辦各種中、短期有關核能科技理論與應用的訓練班，例如：同位素基礎訓練班，同位素在醫學、農業、工業方面的應用訓練班或相關之國際學術研討會。另外，也接受台灣電力公司委託辦理中、長期的核能基礎訓練班，做為員工的在職教育與進修。在這些訓練班或學術研討會中，放射化學的理論及同位素相關的應用技術皆是重要的教授課程和研究領域。

　　本書的內容就課程設計而言，適合列入大學部相關科系組二、三年級學生的必修課程或作為高年級與研究所初期研究生選修，並銜接高等放射化學等碩、博士班學程與研究。以一學期三學分或兩學期各二個學分為宜，教師可依實際需要及開設學分數，作內容單元的取捨或增補，或規劃設計小論文與專題研究。此外，亦可提供相關產業或學術研究單位如核子工程或生物化學、醫學影像、生物科技、核子醫學以及生命科學等專業人士作為參考書籍。而本書更期盼能提供學生或有興趣的讀者一個較為完整且有系統的基本概念和認知，尤其是放射性同位素在各領域之研究與應用發展。

　　本書的內容共分為十章。第一章為「原子核與核種」，簡述原子與原子核結構及原子核模型並介紹核種與相關常用術語及定義，讓初學者對原子核及核種有一較完整清晰之概念。其中，探討原子軌域與電子組態及原子核角動量與核自旋等部份，係針對普通化學中有關原子結構再作進一步闡述，相關量子理論部份教師在授課過程，可斟酌參考或略過。第二章為「原子核的穩定性與放射性核種」，介紹原子核相關的核物理與核化學特性，並討論原子核穩定性與能量的關係。第三章介紹「放射性衰變」，包含各種核衰變模式及衰變過程的守恆定律，並以實例計算說明各種核反應的能量變化。第四章為「放射性衰變之速率」，介紹放射性衰變反應之動力學以及測定放射性核種半衰期的各種實驗方法，其中也說明三種不同狀態的連續衰變平衡，包括過渡平衡、永久平衡及無平衡狀態。第五章為「核反應」，介紹有關核反應過程中各種反應機制及型態，提供學習放射化學更廣泛的理論架構和研究方向。第六章主要介紹「輻射與物質的相互作用」，包含重荷電粒子如阿伐粒子，及其他常見的放射源如貝他粒子、加馬射線及中子等與物質之相互作用模式及特性，本章亦可提供作為游離輻射之安全屏蔽設計之理論依據，同時，亦可瞭解輻射照射對物質影響之效應。第七章為「放射性偵測及其度量儀器」，主要介紹放射線偵測基本原理與技術以及度量儀器基本系統組合。相關偵檢器方面，著重在較具實用性及學術研究之充氣式偵檢器、閃爍偵檢器及固態半導體偵檢器。第八章為「放射計數統計」，延續第七章放射偵測及度量之觀念，提供放射計數相關誤差運算及統計學入門之重要觀念，內容包含有標準誤差、百分標準誤差、準確度、精密度、計數率標準誤差及計數誤差之演算，與計數時間最佳分配值探討等介紹。第九章為「放射性同位素之製備與放射性示蹤劑之應用」，著重在同位素生產製程之理論模式、種類及其產率，並介紹同位素作為放射性示蹤劑之條件設定及選擇。第十章為「放射性同位素在不同科技領域中的和平用途與應用」，內容主要著重在一般物理和化學、醫學、農業和工業領域方面，並舉過去我國在放射性同位素技術應用方面之成果和經驗作為範例介紹和參考。

　　本書為兼顧理論與實用，並考量內容的廣度和深度，故章節設計上力求內容簡明嚴謹而不失精確，篇幅廣泛多元而不失凌亂，相關文字敘述亦注意口語化及順暢。此外，為提昇讀者學習興趣及學習效果，且能易於抓住各章節重點，本書亦於各章篇末附錄各類練習題，內容包含原理、計算與應用實務，並以選擇、填充、申論或計算等多元方式呈現，期能達到溫故知新並收事半功倍之成效。四版仍延續一~三版原有之章節規劃，增列彩色元素週期表與元素相關電子組態表以及醫用放射同位素表（附錄D）部分內容，方便讀者參閱。另外並針對游離輻射防護法規舊的部分內容更新及文字增補或修正，每章節練習題亦增加及搜集國內外大專院校、國家考試、證照考試等題目，附上詳細解說提供練習及參考，如第六章與第十章。第三版應讀者之建議增加放射計數統計之單元，另原第二版第八章「輻射防護」章節限於篇輻及法規修正，加上與其他專業領域如保健物理學等科目有重覆之編排，故亦予以調整更換。

　　當然，一本書在漫長的書寫、製圖、編排及校對過程中，錯誤、遺漏及缺點在所難免，本書自出版以來，歷經一~四版出書，逐年加強充實改進，加求品質與研讀成效不斷提升，謹祈望碩學先進、讀者諸君能不吝批評指正，使本書精益求精、更臻完善之境。最後，要感謝清華大學中文所謝安安同學、慈濟科技大學醫放系柯端端小姐、戴君妃同學，協助本書內容的整理與文字、圖表的繕打；新文京開發出版股份有限公司編輯部全體同仁協助本書美工、圖表及編排設計，業務楊子宏先生提供各項出版業務的支援與聯繫，皆使得本書得以順利完成及出版。尤其，更要感謝清華大學原子科學院前院長江祥輝教授、慈濟科技大學前校長洪當明教授百忙之中為我們作序，受益良多更增添無比光彩和榮耀。