原子核物理

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1、红色字体为极有可能考的）关于名词解释的几点修改 核的集体模型：每个核子在核内除了相对其它核子运动外，原子核的整体还发生振动与转 动，处于不同运动状态的核，不仅有自己特定的形状，还具有不同的能量和角动量，这 些能量与角动量都是分立的，因而形成能级。核反应微分截面：q （e ,（P）=单位时间出射至（e ,（P）方向单位立体角内的粒子数/ （单 位时间的入射粒子数x单位面积的靶核数）核反应截面：一个粒子入射到单位面积内只含一个靶核的靶子上所发生的反应概率。（一个入射 粒子同单位面积靶上一个靶核发生反应的概率。q =单位时间发生的反应数/ （单位时间的入 射粒子数x单位面积的靶核数） 核反应产额：入

2、射粒子在靶中引起的反应数与入射粒子之比，即一个入射粒子在靶中引起反应的 概率。简答题1、什么是穆斯堡尔效应？为何同一个核的Y共振吸收很难观测到？答:将放射的Y光子与吸收Y光子的原子核束缚在晶格中，当Y光子的能量满足一定条件时, 遭受反冲的不是单个原子核，而是整块晶体的质量远大于单个原子核的质量，所以其反冲速 度极小，反冲能量实际等于零。整个过程可看作无反冲的过程，这种效应叫做穆斯堡尔效应。由于原子核发射Y射线时，一般要受到反冲，本来是静止的处于激发态的原子核，当它 通过放射Y光子跃迁到基态时，Y光子激发能Eo的绝大部分，还有很小一部分变成了反冲 核的动能E ；故丫光子所释放的能量E-E，而处于

3、基态的同类原子核吸收Y光子时也会有 R O R同样的反冲，要把原子核激发态到能量Eo的激发态，Y射线的能量则为E+E，同一核发射ORY射线的能量与吸收Y射线而能量不同，所以同一核的Y射线共振吸收很难观测到。2、a、卩、y射线本质分别是什么？在a衰变或卩衰变中，如果原子核放出一个a粒子 或者卩粒子原子核将怎样变化？答：a射线本质：原子核放射出a粒子B射线本质：原子核放射出B粒子或俘获一个轨道电子Y射线本质：原子核通过发射Y光子来实现从激发态到较低能态的过程a衰变：放一个a粒子，原子核的质子数减少两个，中子数也减少两个。B衰变：放出一个B -离子，则原子核中一个中子变为质子放出一个B+离子，则原子

4、核中一个质子变为中子3、p能谱特点是什么，试用中微子假说解释。答：B粒子的能量是连续的；有一个确定的最大能量Em；曲线有一极大值，即在某一能量 处，强度最大。由于原子核在B衰变过程中，不仅仅放出B粒子，还放出一个不带电的中性粒子，它 的质量几乎小得为0则在B衰变过程中有两种极端的情况：当p粒子和反冲核的动量大小 相等方向相反，此时衰变能EdEp ；当中微子和反冲核的动量大小相等方向相反时，p粒 子的动能为0。所以在一般情况下，p粒子的动能介于上述两种情况之间，故3能谱是连续 分布的。4. 核的壳模型应用基本思想a、在核内存在一个平均力场，该力场是所有其它核子对一个核子作用场的总和，对于接诉 球

5、形的原子核，可以认为该力场为有心场。b、泡利原理不仅限制了某一能级上所能容纳的核子数，也限制了核内核子之间的碰撞。 碰后，核子不能低能态上去，也不能两核子朝同一方向；只能去占据未被填满的高能态，这 在核与外界不交换能量条件下不可能发生。核子仍能保持原有的运动状态，即是单个核子的 独立运动是可能的。所以，壳模型也叫独立粒子（或单粒子）模型。一、原子核基态的自旋与宇称 壳模型能正确地预言绝大多数核的基态自旋和宇称，这是它 的最大成功之处。二、同核异能素岛的解释对同核异能素岛的解释是壳模型的又一成功，并表明核内核子的运动的确存在很强的自旋-轨道耦合。三、0衰变与壳模型的关系实验指出，奇A核的卩衰变的

6、log fTl/2值与壳模型预言的跃迁级次（基态基态）相当符合。四、核的磁矩 壳模型预言的奇A核的磁矩随自旋的变化关系。五、原子核的电四极矩六、丫跃迁概率1）壳模型在说明幻数，预言核的基态自旋与宇称，解释同核异能素岛和p衰变跃迁级次等 方面取得了巨大成功；2）在原子核的磁矩（反映了变化趋势，但不能精确得出结果）电 业矩（不成功，但对双幻核附近解释成功）和丫跃迁概率等方面，只能给出定性的说明。5. 给出卩衰变的三种形式及其衰变条件及Ed计算公式P -衰变（AXT AY + e +v E （0 -）= A（乙A） A（Z +1,A）电荷数分别为 ZZZ+1d和 Z1 的同量异位素，只要前者的原子质

7、量大于后者，就能发生0-衰变。B + 衰变 AXT AY + e + +v E （p +） = A（乙 A） A（Z 1, A） 2m c2ZZ 1de条件 M（Z, A） M（Z 1, A）+ 2mXYeEC一轨道电子俘获 AX + eT AY +vE （EC） = m + m m c2 WZZ10X e Yi条件 M （Z, A） M （Z 1, A）+ W / c2XYi6.试论述核磁共振测量基本思想/ eft Xi = Si答：根据，若I已知，测量磁矩的实质在于gi因数。利用核磁共振测gi如下，将被测 样品放在一个均匀的强磁场中，由于核具有磁矩p I，则E=p I B=-p IZ Bp

8、 IZ是p I磁场上Z的投影，由IZ 有2I+1 个值：E=-glp N mIB能量随核在磁场中的取向不同而不同。按核取向不同，原有能级分裂成2 I + 1 个 子能级。根据选择定则： mI=0，-1, +1,两相邻能级可以跃迁 则可得 E= gIp NB,在加强磁场：当4 E=hv，所以得此时原子核将会吸收高频磁场能量而使核的取向发生改变，从而实现由较低子能级向相邻较 高能级跃迁。高频磁场的能量将被原子强烈吸收，成为共振吸收；此时的频率v成为共振频 率7. 给出质谱仪测质量原理（书上第5 页）该题答案不太标准 自己总结的质谱仪以离子源、质量分析器和离子检测器为核心。离子源是使 试样分子 在高

9、真空条件下离子化的装置。电离后的分子因接受了过多的 能量会进一 步碎裂成较小质量的多种碎片离子和中性粒子。它们在加速电场作用下获 取具有相同能量的平均 动能而进入质量分析器。质量分析器是将同时进入 其中的不同质量的离子，按 质荷比m/z大小分离的装置。分离后的离子依 次进入离子检测器，采集放大离子希号，经计算机处理，绘制成质谱图8. 产生人工放射性核素的主要途径，不同途径产生的放射性核素的衰变类型是什么？ 答：人工放射性核素主要是用反应堆和加速器制备的。通过反应堆制备有以下两个途径：一 是利用堆中强中子流来照射靶核，靶核俘获中子而生成放射性核；二是利用中子引起重核裂 变，从裂变碎片中提取放射性

10、核素。用加速器制备主要通过带电粒子引起的核反应来获得反 应生成核，这种生成核大多是放射性的。这样生产出来的是丰中子核素，因此他们通常具有 B -衰变。用加速器则相反，往往是缺中子核，因而具有B +-衰变或轨道电子俘获，而且多 数是短寿命的。计算 几个会考的式子Am(z, A)= Zm + (A - Z )m - m(Z, A)|pnS (Z, A)二 M(Z -1, A -1) + M(1H) - M(Z, A)-C2 p=A( Z -1, A -1) + A (1H) - A (Z, A)Z -L01.98 + 0.0155 A2/3M (乙 A) = ZM (1H) + (A Z)m a

11、A + a A2/3 n v sA+ a Z2A-1/3 + a ( Z)2A-1 5a A-1/2c a 2 pe2C 4耐 r n 1/3 + A 1/30 0 1 2(一)质量与活度转换-送分2.3已知210Po的半衰期138.4 d,问1 pg的210Po,其放射性活度为多少Bq? 解：A=XNln2 m二 NT M a丄21 pg210Po的活度：A = ln2 x10 x6.02XIO23 = 1.66xl08 Bq138.4 x 24 x 3600 2102.4.用加速氘轰击55Mn来生成56Mn,Mn的产生率为5x108s-1,已知56Mn的 半衰期为2.579 h,试求轰击1

12、0 h后56Mn的放射性活度。t ln2-10x0.693解：A = XN = P(1-e-k) = P(1-e) = 5x108 x (1-e- 2.579 ) = 4.66x108Bq（二）质谱仪-送分1-2、用均匀磁场质谱仪，测量某一单电荷正离子，先在电势差为1000V的电场中加速。然 后在0.1T的磁场中偏转，测得离子轨道的半径为0.182m。试求：（1）离子速度（2）离子质量（3）离子质量数解：(1)因为：eU =1 mv2 2R = mVIeB可得：v = 109890.01m/s 1.099x 105m/sBR(2)由公式可得：2eU m = 2.653 x 10-26 kgV2

13、（3）由公式可得:m1.6605387 x10-27kg2.2、已知222Rn的半衰期为3.824d，问1“的Ci和103Bq的222Rn的质量 分别是多少？解：X =如2丄 a = NiinA = n =亠ln 2从而可得:A Tm = Nx Mx1.660538X1027 =q x222x1.660538X1027ln2最后可得：m = 6.5 x10-15Kg1m = 1.76 x 10-16 Kg2三）贝塔衰变的反冲能5.4、i8Po a衰变至i4Pb ，已知a粒子的动能为E=5.988MeV。试计 算反冲核2i4Pb的动能，并求出a衰变能Ed。d解：ER =亡已(a) =佥 x 5-

14、988 = 0-112MeVEd = E()= IS X 58 = 64MeV计算反应截面（把那道题多看下） 有点小难能量为77 MeV的12C4+轰击197Au靶，在0 = 12方向探测到12C的计数率d N = 260 s1,求 o（0）?已知：探测器孔0 = 0.1 cm探测效率为100%，探测器至靶距离r =15 cm束流强度Ie = 0.01 gA,靶厚 D = 400 pgcm-2oNe0.01x10-64 x1.6 x 10-19二 1.56 x 1010( s-1)N = ND = 6.011 x 123 x 400 x10-6s A197=1.I x 1018 (cm -i)dS 兀i /4 兀 x0.1i d Q=riri4x15i= 3.5 x 1 0-5 (sr)37 3/a 2/ 7/2 9/2 -_- C10)B2 肚 1/2 2f11/H 5/2 6?7/2 C5019 9/2 *3 1/Z G1/ 5/2 2p 3/2 “住町J 7/Z (8J2014 3/2 (42-3/2 - -M 5/2 1F 3/2 =亠二 N = 空 j 1“ 1/2 _ 曲于7/1111X2C J 2/5/2