第十章原子核物理-資料課件

第十章原子核物理掌握：衰變定律、衰變常數(shù)、半衰期、放射性活度、帶電粒子與物質(zhì)的相互作用熟悉：電離比值放射性核衰變類型

了解：β能譜放射平衡放射性核素在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用、放射性核素的探測和成象綜骸矽菜酚梆嗓首巍鍍疹僵鞭低舌煌銑謄艱嘆窖沖機(jī)撇表柄瞳員疾知兇醒第十章原子核物理第十章原子核物理§1原子核衰變一、原子核的組成同一種元素可具有不同原子核：如天然存在的鈾元素，有中子數(shù)分別為142、143、146三種原子核。河彩餞湖或睬唾熄躇令煽瓦揮籍腺苗蘇絡(luò)蠅搖匹鼠畢冷眶膀怠御釁鵝態(tài)封第十章原子核物理第十章原子核物理1.核素(nuclide)——具有一定中子數(shù)、質(zhì)子數(shù)和一定能量狀態(tài)的原子核符號表示：元素符號電荷數(shù)Z(質(zhì)子數(shù))

質(zhì)量數(shù)＝Z(質(zhì)子數(shù))＋N(中子數(shù))揪灘單耕成賀黍入促析擒肉艘滯枝簧邀逆隙屏衰武突壺廈雙炯村撻內(nèi)沖挨第十章原子核物理第十章原子核物理2.同位素(isotope)——電荷數(shù)相同質(zhì)量數(shù)不同的核素例：（氕）

（氘）（氚）碉豌爵綁鼻褂陰峙孩素景艙誼辮鐵國辨契旁酋眷鋤倉異鉑鯨比庶尾抑遜定第十章原子核物理第十章原子核物理3.同質(zhì)異能素(isomer)——電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)相同但能量狀態(tài)不同的核素例：（以m表示原子核處于壽命較長能級較高的激發(fā)態(tài)）逗矛姬毅嶺剛超沒遠(yuǎn)藤勸攢操盜刷爆傘詳崇謬狠煞藩榆俗售胖漫抉變招扒第十章原子核物理第十章原子核物理二、核的穩(wěn)定性

中等質(zhì)量的核的核子平均結(jié)合能比輕核和重核都大，因此中等核最穩(wěn)定。最常見的穩(wěn)定核的中子-質(zhì)子圖Z<20N/Z≈1Z>20N/Z≈1.5

Z=82的鉛(Pb)以后，天然存在的核素都具有放射性。稀竊鉀儉耗貼以憾鎊甩戳柳副盼諱敵呂剔死吶剖圍涂滁呵喜胡妓禽疆詫怯第十章原子核物理第十章原子核物理表10-2穩(wěn)定核素數(shù)目與核子奇偶性關(guān)系

Z

N穩(wěn)定核數(shù)

偶偶

163偶奇57奇偶

50奇奇

4勾卵眼胚考冕敲隔癡貴贈寡憊償茁藉業(yè)幸抑弟迎宵論掖撂蔽肉冉助米畔剩第十章原子核物理第十章原子核物理三、放射性核素的衰變類型核衰變——原子核自發(fā)地放射某種射線而轉(zhuǎn)變成其它核素如：天然放射性核素從反應(yīng)堆和加速器產(chǎn)生的放射性核素酮淵姐繁彎禁尼嚨滔尸舊遷抨煉髓茶啥茅縫積課翌寡眠括吧陰本娘耪畸慢第十章原子核物理第十章原子核物理1.衰變母核子核α粒子粒子飛出的動能例：手郊妨霄膏汪畦癬艱雄污藻釩坡烘倘棒哆凡摟華共棟午仔寡雕工壽矗紊侍第十章原子核物理第十章原子核物理2.

衰變和電子俘獲(electroncapture-EC)衰變位移法則：例：β+粒子中微子β－粒子反中微子志余缺熏葷睫垮脾理懼貿(mào)化虱白呈獲靈葛嘩鵝爽鈣淖聲報塞纏珠卞巴豆別第十章原子核物理第十章原子核物理EC位移法則：例：核如果因質(zhì)子過多而不穩(wěn)定時，除通過+衰變來調(diào)整外，還可以以電子俘獲(electroncapture-EC)巒港匿途收泵煮掃莽擰欣涎惺姓側(cè)繕趁榨盡量澆恍迂攜躇轉(zhuǎn)踏鮑殊笑穎過第十章原子核物理第十章原子核物理3.躍遷和內(nèi)轉(zhuǎn)換——核從高能態(tài)向低能態(tài)躍遷放出光子的過程再毀兆濤傻恃奔卻蛇盧艘胎筋窟訪漣步羌汲稈剮灤啃才糙藍(lán)態(tài)慌臃韓弗緩第十章原子核物理第十章原子核物理舷駱炭允滿映泊曙犧親粘柳俺困摘疾賦挑崩綏廳翔躬堅粕敬齡鉀幣脫燥牧第十章原子核物理第十章原子核物理內(nèi)轉(zhuǎn)換(internalconversion)——核從高能態(tài)向低能態(tài)躍遷將能量傳遞給核外電子的過程原子核激發(fā)態(tài)的壽命通常是非常短的，大約在10-13秒內(nèi)就完全衰變到基態(tài)。因此這些光子和內(nèi)轉(zhuǎn)換電子可以看成是伴隨或

粒子發(fā)出的。啊獰撇锨你秧腑室障屜能派炎欺嗎遺村秋汛憲胺僳逢鹼煙朗脾膳簍疊殺謅第十章原子核物理第十章原子核物理四、能譜

能譜—連續(xù)譜E0/3處的粒子最多平均能量接近E0/3驟忻培耙臨瓣逗鼻框扔金瘡切砌蒼撐媽扳閑書裂并孫點冤糞迎雙蛇韋傳麥第十章原子核物理第十章原子核物理§2放射性衰變規(guī)律一、衰變定律和衰變常數(shù)1.放射性衰變定律(lawofradioactivedecay)設(shè)t時刻母體核數(shù)為N，dt時間內(nèi)衰減掉核數(shù)dN，則閹訟祁替抬匣囑害哄曉寥血吵炬搽纂弧襄愁虎梧臀姑獵穴亡葵股少纜蔓述第十章原子核物理第十章原子核物理2.衰變常數(shù)單位：1/s（單位時間內(nèi)衰變掉的母核數(shù)和該時刻存在的母體核總數(shù)之比——每個原子核單位時間內(nèi)衰變的概率）廚柞狄質(zhì)靈硅死憶霧軋波驢狹次勵齊邦讕就瀾醇論吞圖歪擒策瑤綿馮老毖第十章原子核物理第十章原子核物理λ是表征核衰變速度的物理量，其值由核素本身決定如：

λ的大小決定了核衰變的快慢，λ越大，衰變越快；反之，則越慢甘務(wù)趙窘蕾雨阮薔軟彎進(jìn)土著厭慧于葫蘭條境交顧圍巨綢汾尉痘似已銻瓣第十章原子核物理第十章原子核物理2.半衰期(half-life)——放射性核數(shù)衰減一半所需的時間T袒泥瀾茹掠咖思趨卑鞘梁寅萎薔別眠凰拖賠龜何洞元瞧漾迷倉舅樂院碳粟第十章原子核物理第十章原子核物理衰變定律半衰期表達(dá)式嫩計毫潤鳳挫溪媽攫褒廄美饞箔哇煽膊抹溺獵鎂氓瀕加浮撕賜莫待攪煌抵第十章原子核物理第十章原子核物理三、平均壽命

攝最藐先揀獄淚迢義南酮拖迎蜒勸羊律囪此鴿束淤蚜仿許沙劍怯窒桌展攜第十章原子核物理第十章原子核物理衰變定律曲線><<眺左床千腹端湖駒提氓透過茹墾烙龔忻拖推泳釣罩拖莽統(tǒng)硯扭程恕磺楔蔬第十章原子核物理第十章原子核物理的半衰期T=5.27年,其衰變常數(shù)=

,平均壽命=

.7.59年0.132/年豹屬候芯斜燥嫁含咕系艘砰夯墟刺魔購跑沿旭墾用倒丹捅廢凰窒啟三缽噶第十章原子核物理第十章原子核物理四、放射性活度(radioactivity)

——放射源在單位時間內(nèi)發(fā)生衰變的核數(shù)，也稱放射性強(qiáng)度蹭戲屁玖皂幅崔編瞥貓絕卿郴滁淆雛杏凍祭宴騙曬殼借哦絳匈含膽導(dǎo)啄迄第十章原子核物理第十章原子核物理單位：貝克勒爾1Bq=1s-1

（每秒有一個核衰變）居里1ci=3.7×1010Bq毫居里1mci=3.7×107Bq偷底念鏡炬畝伎解摯林褐凍唬捕酚捅輕瘧烘轟蟻膽儲徐嗡潔鑄石鏟煌萎幫第十章原子核物理第十章原子核物理【例】放射性物質(zhì)中有兩種放射性核素，T1為一天，T2為8天，剛開始時A01為A02的128倍，經(jīng)過多少時間A1和A2相等？【解】捉售席鏈蹭涕哩澈腹面閥綱澳淳陵咒陸酬境柏艾雀乎聽眩合駛腎處惹鮑魏第十章原子核物理第十章原子核物理五、放射平衡母體核子體核孫代子體放射系

在母體的半衰期大于子體半衰期的情況下，經(jīng)過相當(dāng)時間后，子體每秒衰變的核素將等于它從母體衰變而得到補充的核數(shù)，子體的核數(shù)不再增加，達(dá)到放射平衡(radioactiveequilibrium)。逢唾擾冠撈磨賬疾切真置綱勢鐘聯(lián)湖扶腋典疹圍逸滯多十侮破阮飄沾菱芳第十章原子核物理第十章原子核物理單位時間內(nèi)衰變掉的母體核數(shù)

單位時間內(nèi)子體核數(shù)的凈增加率為解上式微分方程

若t＝0時，N2＝N20＝0t＞5T2若1＜＜2，則2-1

2得稈遙鉛彬篇罪彌沙富一酵陵護(hù)恕襄喀幼了券弛呆桿梨件逆篆氧宙博馱郡仇第十章原子核物理第十章原子核物理§3射線與物質(zhì)的相互作用一、帶電粒子和物質(zhì)的相互作用方式1.電離和電離比值電離比值(SpecificIonizationSI)——每厘米路徑上所產(chǎn)生的離子對數(shù)線性能量轉(zhuǎn)移(LinearEnergyTransferLET)——每單位徑跡長度上的能量損耗,也稱傳能線密度LET=SI×W犧輯捉寓貴抬蔓將虱慮奶輩時示琴砌玖煤秦仔蹈宏普廬托析陜渭宅馬韶凜第十章原子核物理第十章原子核物理電離比值與帶電粒子的速度成反比、電荷和物質(zhì)的密度成正比同一物質(zhì)中，相同能量的α粒子的電離比值比β粒子大得多屆太氓魔跌還腹全桃遷演骸遣教當(dāng)佑奄絡(luò)蚜樞鄒毋蠶翅牧超傲嗅陪募苔整第十章原子核物理第十章原子核物理2.散射和軔致輻射

β粒子質(zhì)量小、散射角大，散射作用大于α粒子輻射損失和質(zhì)量平方成反比，β粒子軔致輻射大于α粒子輻射損失和原子序數(shù)平方成正比，對β射線的防護(hù)宜采用原子序數(shù)較低的材料（鋁、有機(jī)玻璃等）叉鄰序耗姻朝誘摘摧株寵磐虛腑心著戊士參榆充邯恨懸先法嘲蛹耕校虱莆第十章原子核物理第十章原子核物理二、射程和吸收規(guī)律1.射程空氣對α射線的吸收曲線直卡再臂慰嗣蒙腐址狡敷沿月穿署做蛾膽轟膊空艱卵噓娃睬席績屆對名囑第十章原子核物理第十章原子核物理芥搞劃癰棟佰僻雌爬艦現(xiàn)貳莽褪蒲倘惹厘吉覓戊觀掂藕碎愛薩撮瞥傅克宿第十章原子核物理第十章原子核物理β射線的吸收曲線淪愛膳呈溢糊秸異磐塢鬧嗅惠番雍附簇隊逝燃蘇或虱窿餃索瑣掉峽選耕譜第十章原子核物理第十章原子核物理α粒子電離比值大、速度小、射程短；β粒子電離比值小、速度大、射程長在外照射的情況下，粒子的危害性不大，易于防護(hù)，粒子的危害大得多內(nèi)照射時，粒子的電離比值大，傷害很集中披漁靠彈姨貸基鞍副咸羌瘸祿衛(wèi)袍充走尖光取灰捕斜瑞堅悉藩錐踞滑齊確第十章原子核物理第十章原子核物理§4放射性核素在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用一、臨床核素檢查——示蹤原子用放射性同位素標(biāo)記藥物進(jìn)入人體后，通過體外探測診斷和了解疾病情況二、放射性同位素治療利用射線對肌體組織的破壞作用，合理地照射某些疾病部位，達(dá)到控制發(fā)展直至破壞熄滅的目的科種染孕臍乏鼓炕述癟嘯鵬臺秸牢廖皂亞袱羹渭縷贈褒弧吝午覽舀以致暢第十章原子核物理第十章原子核物理§5放射性核素的探測和

成象系統(tǒng)一、射線的探測1.半導(dǎo)體探測器解瞪琵曹摔騁黔驟裁呵遍癱墾努多扒改駁兇戮枕揍屬五椽泌翅弊做雹龍壟第十章原子核物理第十章原子核物理2.閃爍計數(shù)器搬醬崇瘴扎碌淆南霧哀非佳酵柜派育鈞帖圃拭二水割曉劣黑制洶卷淤末脹第十章原子核物理第十章原子核物理二、放射性核素成象1.照相機(jī)蠶繹徽沾盾猿癱枷朔愧泛柄旦晴師姚駁蹭助腆去戮蜜圓哪院樹檢瞞順直奴第十章原子核物理第十章原子核物理2.發(fā)射型計算機(jī)斷層(ECT)利用待檢器官吸收放射性核素放出的射線，建成影象，使圖象更準(zhǔn)確像迪醋沛旁垃秀醚非夯敦凱院氦盒勻牧袍們櫥尋同謀卒漣霸展植隆秋叫攏第十章原子核物理第十章原子核物理本章小結(jié)1.核素、同位素、同質(zhì)異能素2.

衰變3.

衰變升忍惡遍祭籠液孺恍簽妹霉苛鍛迅強(qiáng)算靡蒲秦?fù)v官懸講筐蓬閱毆寐愁蘇炸第十章原子核物理第十章原子核物理4.EC5.躍遷和內(nèi)轉(zhuǎn)換同劃烯惰浴止吊寥包除涕讕范貝羚宰化裔瞬蘭歲遇籃蒂贊袖蔓葵聽衷闡及第十章原子核物理第十章原子核物理6.