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1、119.2放射衰變與放射性同位 素的應用熱 身衰變三式放射衰變的特性人工放射性同位素的應用進度評估 2?19.2 放射衰變與放射性同位素的應用2熱 身它會變成另一種元素它的質量減少，但化學性質不變它會變得穩定它會完全消失其他：_在放射性核素衰變時，有甚麼會發生？19.2 放射衰變與放射性同位素的應用31衰變三式不穩定的原子核會放出輻射，失去部 分粒子能量。這個過程稱為放射衰變或 蛻變。19.2 放射衰變與放射性同位素的應用41衰變三式原子核衰變後，會變成另一種元素的原子核 。母核衰變產物 = 子核 + 衰變過程中發射出來的粒子衰變 X 子核Y輻射19.2 放射衰變與放射性同位素的應用51衰變三
2、式 衰變衰變 粒子 = 氦原子核 輻射輻射 射線（伽瑪射線） = 高能的電磁波 衰變衰變 粒子 = 電子 粒子 粒子 射線19.2 放射衰變與放射性同位素的應用61衰變三式a 衰變90p 144n鈾-238 母核2p 2n釷-234 子核氦-4 ( 粒子)衰變產物質子中子92p 146n19.2 放射衰變與放射性同位素的應用71衰變三式a 衰變上面的數目及下面的數目均左右平衡234 90U238 92Th + He4 2238 = 234 + 492 = 90 + 2鈾-238 母核92p 146n90p 144n2p 2n釷-234 子核氦-4（ 粒子 ）19.2 放射衰變與放射性同位素的應
3、用81衰變三式a 衰變XA ZA 4 Z 2Y+ He4 2234 90U238 92Th + He4 2238 = ? + 492 = ? + 2原子序數 -2質量數 -419.2 放射衰變與放射性同位素的應用91衰變三式b 衰變91p 143n釷-234 母核鏷-234 子核電子 e- （ 粒子）衰變產物質子中子90p 144npn-1+1e-+1質量 0234 91Th234 90Pa + e? ?234 = 234 + 090 = 91 + (1)e0 119.2 放射衰變與放射性同位素的應用101衰變三式b 衰變原子序數 +1質量數 不變XA ZA Z + 1Y + e0 1pne-
4、質量 019.2 放射衰變與放射性同位素的應用111衰變三式c 輻射有些原子核在放出 或 粒子後，會比正常狀 態具有較多的能量。 射線90p 144n釷-234釷-23490p 144n具多餘的能量 衰變產物能量19.2 放射衰變與放射性同位素的應用121衰變三式c 輻射原子序數 不變質量數 不變X*A ZA ZX + Th*234 90+Th234 90具多餘的能量19.2 放射衰變與放射性同位素的應用131衰變三式 衰變 XA ZA 4 Z 2Y+ He4 2 輻射能量X*A ZA ZX + 衰變XA ZA Z + 1Y + e0 1pne-2p 2n19.2 放射衰變與放射性同位素的應用
5、141衰變三式鐳-226 的 衰變模擬程式問 題?例題 119.2 放射衰變與放射性同位素的應用151衰變三式U238 92Th234 9091Pa234 92U23482Pb206放射性穩定d衰變系釷-232 的衰變系問 題?例題 219.2 放射衰變與放射性同位素的應用162放射衰變的特性放射衰變是隨機地（或無規地）發生的。這刻會發生衰變嗎？這次會擲得1嗎？a隨機特性19.2 放射衰變與放射性同位素的應用17實驗 19a放射衰變擲骰類比錄像片段尚未衰變的數目如何改變？擲得1 代表衰變了 拿走19.2 放射衰變與放射性同位素的應用182放射衰變的特性a隨機特性由於衰變結果是隨機的，點並不正正
6、落在曲線上。擲骰次數 100806040024620810衰變曲線：尚未衰變19.2 放射衰變與放射性同位素的應用192放射衰變的特性b衰變速率擲骰次數 100806040024620810尚未衰變尚未衰變的數目 衰變的數目 衰變速率19.2 放射衰變與放射性同位素的應用202放射衰變的特性b衰變速率放射強度（衰變速率） 未衰變核的數目放射強度的單位 = 貝克 (Bq)即每秒鐘的蛻變次數19.2 放射衰變與放射性同位素的應用212放射衰變的特性c半衰期擲骰次數 100806040024620810尚未衰變3.5次投擲後：100 50+3.5次投擲後：50 25 半數衰變所需的時間是固 定的。+
7、3.5次投擲後：25 12.519.2 放射衰變與放射性同位素的應用222放射衰變的特性半衰期 = 一半核素衰變了所需的時間= 放射強度減半所需的時間c半衰期19.2 放射衰變與放射性同位素的應用232放射衰變的特性01620 年1 個半衰期3240 年2 個半衰期4860 年3 個半衰期40 10620 106 20 10610 106 30 1065 106 35 106106 鐳-222（已衰變）106 鐳-226（未衰變）時間0 106注意: 原子核（母核和子核）的 總數永遠保持不變。c半衰期19.2 放射衰變與放射性同位素的應用242放射衰變的特性計算核素的放射性 能維持多久，危險
8、性維持多久識別不明放射性核 素的種類用途：c半衰期19.2 放射衰變與放射性同位素的應用252放射衰變的特性鈉-24 的放射強度找出放射性樣本的半衰期模擬程式問題？例題 3問題？例題 4c半衰期19.2 放射衰變與放射性同位素的應用263人工放射性同位素的應用天然的放射性物質非常少。不過，用快速運動的粒子撞擊某些元素的原子核，便可製造出放射性同位素，這個過程稱為嬗變 (transmutation)。嬗 變19.2 放射衰變與放射性同位素的應用273人工放射性同位素的應用醫 療放射療法()示蹤物(，數日)消毒()（相片提供：Prince of Wales Hospital/Dept. of Cl
9、inical Oncology）（相片提供：UKAEA）19.2 放射衰變與放射性同位素的應用283人工放射性同位素的應用工 業厚度計(， 103 年)煙霧探測器 （火警警報 ）(，102 年)作為示蹤物檢查水 道系統的泄漏情況(，數小時)（相片提供：UKAEA）19.2 放射衰變與放射性同位素的應用293人工放射性同位素的應用農 業作為示蹤物追蹤植 物吸收肥料的情況(，數日)碳-14 年代測定法 *使用天然的放射性同位素(，103 年)考古學19.2 放射衰變與放射性同位素的應用303人工放射性同位素的應用厚度計問 題?例題 519.2 放射衰變與放射性同位素的應用31進度評估 2(1-2)
10、一個放射源的衰變曲線 3碘-131 的半衰期是 8 天 4某放射源的放射強度開始時 19.2 放射衰變與放射性同位素的應用32(Q1-2) 一個放射源的衰變曲線 A20 BqB30 BqC50 BqD80 Bq1本底輻射是多少？19.2 放射衰變與放射性同位素的應用33(Q1-2) 一個放射源的衰變曲線 2為甚麼數據不是落在曲線上？A讀取輻射數據的誤差很大。B放射源的衰變是隨機的。C這是由於本底輻射的原因。D要加密讀取數據的次數。19.2 放射衰變與放射性同位素的應用34Q3 碘-131 的半衰期是 8 天 碘-131 的半衰期是 8 天。現有 16 g 的碘樣本，在 24 天內有多少碘會衰變
11、掉？每經過 8 天，_的碘有_會衰變掉。未衰變一半19.2 放射衰變與放射性同位素的應用35Q3 碘-131 的半衰期是 8 天 開始8 天後16 天後24 天後16 g 未衰變的碘_克 未衰變的碘_克衰 變產物_克 未衰變的碘_克衰 變產物_克 未衰變的碘_克衰 變產物所以，在 24 天內有_的碘衰變掉 。 14 g8812414219.2 放射衰變與放射性同位素的應用36Q4 某放射源的放射強度開始時 某放射源的放射強度開始時為 600 Bq （本底輻射修正後）。經過 40 小時後，放射強度跌至 150 Bq。該放射源的半衰期是多少？40 小時內： 600 Bq 150 Bq19.2 放射
12、衰變與放射性同位素的應用37因此，40 小時等於_個半衰期，而一個半衰期為_。Q4 某放射源的放射強度開始時 設 n 為放射源所經過的半衰期數目。由於該放射源的放射強度在一個半衰期後會 _， (40 小時後的放射強度) / (開始時的放射強度) = (1/2)n( ) / ( ) = (1/2)n n = _40 小時內： 600 Bq 150 Bq減半15060022 20 小時19.2 放射衰變與放射性同位素的應用38完 結19.2 放射衰變與放射性同位素的應用39例題 1鐳-226 的衰變鐳-226 （原子序數 88 ）衰變，放出 粒子。 試說出子核的名稱，並寫下衰變的方程式。19.2
13、放射衰變與放射性同位素的應用40例題 1鐳-226 的衰變設 為子核的核素。那麼 衰變的方程式 可以寫成：ZXAA ZRa226 88X+ He4 2226 = A + 488 = Z + 2A = 222Z = 86及222 86Ra226 88Rn + He4 2 X 應是氡-222 根據週期表19.2 放射衰變與放射性同位素的應用41返 回19.2 放射衰變與放射性同位素的應用42例題 2釷-232 的衰變系89釷-232的衰變系：(a)衰變系中每一步放 出了甚麼粒子？Th232 90Ra228 88Ac228 90Th2288788899091224220228232236 ThThA
14、cRaAZ19.2 放射衰變與放射性同位素的應用43例題 2釷-232 的衰變系當母核放出 粒子 子核的質量數比母核少 4， 原子序數則少 2。當母核放出 粒子 子核的質量數便保持不變， 但原子序數則加 1。因此，89Th232 90Ra228 88Ac228 90Th22819.2 放射衰變與放射性同位素的應用44例題 2釷-232 的衰變系89(b)如果這個衰變系以鉛-208這種穩定的核素結 束，整個系列一共放出多少 粒子？Th232 90Ra228 88Ac228 90Th228 輻射並不會影響質量數 所放射出的 粒子的數量=(232 208) 4= 619.2 放射衰變與放射性同位素的
15、應用45返 回19.2 放射衰變與放射性同位素的應用46例題 3鈉-24 的放射強度鈉-24 的半衰期為 15 小時。一個鈉-24 樣本的放射強度是 800 Bq （每秒的蛻變 800 次）。經過 2.5 天後，它的放射強度是多少？19.2 放射衰變與放射性同位素的應用47例題 3鈉-24 的放射強度每經過 15 小時，鈉-24 的放射強度就減半。1 22天 = 60 小時 = 4 15 小時（即 4 半衰期）800 Bq15 小時400 Bq15 小時200 Bq15 小時100 Bq15 小時50 Bq2.5 天後，樣本的放射強度減弱到 50 Bq 。19.2 放射衰變與放射性同位素的應用48例題 3鈉-24 的放射強度每經過 15 小時，鈉-24 的放射強度就減半。 1 22天 = 60 小時 = 4 15 小時60 小時後的放射強度 = 800 ( )41 2另解：= 50 Bq= 800 / 16 24 = 1619.2 放射衰變與放射性同位素的應用49返 回19.2
