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1、第一章 核衰变 一 几个概念 1 同位素 Isotope 如 1H 2H 3H 互为同位素 2 同量异位素 Isobar 如 48Ca 48Ti 3 同中子异位素 Isotones 如 3H 4He 4 同质异能素 Isomer 如 69Co 69mCo 5 放射性同位素 Radioisotope 6 天然同位素 Natrural radioisotope 7 人工同位素 Arcificial radioisotope 8 稳定性同位素 Staber isotope 9 核衰变 Nucleon decay 一种核自发地转变成另外核并伴有 辐射发生的过程 二 核衰变的特点 1 衰变具随机性 是一
2、个机率过程 2 衰变不受外界条件的影响 3 衰变时放出的射线可使气体电离 乳 胶变黑 使荧光物质发光 周围 物质温 度变高等 4 衰变时放出的射线具有一定能量 且一种核衰变的射线具有稳定的 半衰期 5 衰变的核有的稳定 有的不稳定 母核 衰变前的核 子核 衰变后生成的新核 第一 二 三代等 衰变图 三 核衰变的种类 1 衰变 Alpha A ZX A 4 Z 2Y Q A ZX 母核 A 4Z 2Y 子核 出射粒子 Q 能量 例 22688Ra 22286Rn 42He 镭 氡 2 衰变 Beta negatron n P Q V 负电子 n 中子 P 质子 V 反中微子 A ZX A Z 1
3、Y Q V 例 3215P 3216S A 粒子实质是电子 质量为 0 000549u 带一个负电荷 B 粒子比核的质量小几千倍 几十万 倍 因此 粒子从原子核带走的能量很少 C 粒子的能谱是一个连续值 E 的值 可以从0 最大值 D E0是 粒子的最大能量值 一般图表 上给E 即是E0 3 衰变 Beta pasitron 正电子 P n Q V A ZX A Z 1Y Q V V 中微子 4 电子俘获 Electeon Capture EC P e n v A ZX e A Z 1Y Q V 例 5526Fe e 5525Mn 5 衰变 Gamma ray decay A ZX m A Z
4、X 例 6027Co 6028Ni 钴 11349In 11349In 铟 60 28Ni 镍 衰变形式 放出射线 原子序数变化 原子质量数变化 42He 2 4 e 负电子 1 0 e 正电子 1 0 hr 光子 0 0 Ec hr 光子 1 0 四 放射性核衰变的结果 N N0 e t 式中 N0 t 0时原子核数 N 经过时间t后剩余原子核数 e 自然对数底 衰变常数 t 衰变经过的时间 单位时间内平均每个核衰变的机率 S 1 五 核衰变定律 Radiactive decay Lan 例 32P 1 1782850秒 1 5 6 10 7秒 1 60Co 1 239364155秒 1 4
5、 18 10 9秒 1 越大 该核素越不稳定 因此 32P比60Co 活跃些 六 两个重要概念 衰变常数 Decay comstant 单位时间内每个核衰变的机率 单位 秒 1 天 1 由上式 N 1 2No e t 当t T 所以 T Ln 0 693 N N0 e t 半衰期 Half Life T1 2 T N0衰变到一半所需用时间 单位 s m h d y 七 放射性强度的单位 1 放射性强度 Radioactivety 又 放射性活度 单位时间内发生的核衰变数 A An e t 式中 A0 衰变前放射性强度 A 衰变后放射性强度 e t 核衰变定律中的意义 单位 1 贝克勒尔 Bec
6、guerel 贝克 1Bq 1个衰变 秒 2 居里 Curie Ci C 1Ci 3 7 1010Bq 1uCi 3 7 104Bq 又可见 dpm Decay per minute dps Decay per second 1dps 1Bq 2 比强度 Specific activity a 单位数量放射性物质的放射性强度 a A mg a Ci g 八 多次衰变 A B C S 式中 S 稳定性核素 其余具放射性 例如 238 92u 234 90Th 234 91Pa 234 92u 206Pb 铀 钍 镁 铅 射线 径迹射程 电比离度 LET 直线 气 2 4 11cm 生物 0 03
7、 0 07mm 30000离 子对 cm 大 曲线 气 几十Cm 几m 60 100离 子对 Cm 中 直 曲线 气 几十m 金属 几十 Cm 几m 很少 的 1 小 接上表 九 射线与物质的相互作用 1 几种射线的性质 射线 速度电荷 静止质量 amu E mev 能谱 1 20 C 24 0027 2 8 8 5 单值 1 3C 1 0 00549 0 最大 连续值 C 00约等于核 二能级单 值之差 单值 2 带电粒子与物质的相互作用 1 电离 Ionization 离子对 直接电离 间接电离 2 激发 Excitation 3 散射 Seatteriong 4 吸收 Alsorptio
8、n 5 切伦科夫辐射 Cerenkov radiation 6 韧致辐射 Bremsstrahluny 3 射线与物质的相互作用 1 光电效应 Photoelectric effect 射线被物质吸收 能量交给一个电子 发射出电子 Ee Er 结合能 2 康普顿效应 Compton effect 产生较低能量的 射线改变方向 发 射出电子Ee Er Er 结合能 完成光 电效应后被吸收 3 产生电子对 Pair production 射线消失 Er 1 022Mer 产生电子和 正电子 二者又可结合转化为 Er 0 511Mev 光子 正负电子E 1 2 Er 1 022Mev 光子Er 7Mev可产生原子核反应 4 中子与物质的相互作用 1 中子 冷中子 En20Mev A 中子不与原子核外层电子发生作用 弹性散射 运动方向改变 非弹性散射 中子的一部分能量使核 激发 产生 光子 2 作用特点 B 与核作用 被核俘获 核变成不稳定的核 发生 过重核裂变等衰变 C 穿透力弱 知识回顾知识回顾 Knowledge ReviewKnowledge Review
