第二章-放射性衰變的種類(lèi)和規(guī)律

核輻射物理基礎(chǔ)1精選ppt第二章放射性衰變的種類(lèi)及其規(guī)律

§2.1衰變種類(lèi)

§2.2衰變綱圖§2.3放射性衰變的基本規(guī)律

§2.4放射性活度及其單位§2.5放射性核素的重量與活度的關(guān)系2精選ppt一、核力和放射性核素原子核的核子之間存在著很強(qiáng)的短程引力稱(chēng)為核力，核力使原子核中的核子結(jié)合在一起，同時(shí)，原子核中又存在帶正電荷的質(zhì)子之間的靜電排斥力，原子核的穩(wěn)定性由核子之間的核力和質(zhì)子之間的靜電排斥力的相對(duì)大小決定，與核內(nèi)質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)的比例有關(guān)。

Z<20Z/N=1StabilityZ>20N/Z>1Stability

Z>83Unstability

第一節(jié)放射性衰變3精選ppt元素——具有相同質(zhì)子數(shù)的原子，化學(xué)性質(zhì)相同，但其中子數(shù)可以不同，如131I和127I；核素——質(zhì)子數(shù)相同，中子數(shù)也相同，且具有相同能量狀態(tài)的原子，稱(chēng)為一種核素。同一元素可有多種核素，如131I、127I、3H、99mTc、99Tc分別為3種元素的5種核素；同位素——凡同一元素的不同核素（質(zhì)子數(shù)同，中子數(shù)不同）在周期表上處于相同位置，互稱(chēng)為該元素的同位素。44精選ppt原子核穩(wěn)定，不會(huì)自發(fā)衰變的核素稱(chēng)為穩(wěn)定核素(stablenuclide);原子核處于不穩(wěn)定狀態(tài)，需通過(guò)核內(nèi)結(jié)構(gòu)或能級(jí)調(diào)整才能趨于穩(wěn)定的核素稱(chēng)為放射性核素(radionuclide);放射性核素的原子由于核內(nèi)結(jié)構(gòu)或能級(jí)調(diào)整，自發(fā)地釋放出一種或一種以上的射線并轉(zhuǎn)化為另一種原子的過(guò)程稱(chēng)為放射性衰變(radiationdecay)。

5精選ppt放射性來(lái)源于原子核的衰變：不穩(wěn)定的核素衰變穩(wěn)定的核素原子核自發(fā)地放射出某種粒子或射線的現(xiàn)象，稱(chēng)為放射性。

放射性不受物理、化學(xué)等環(huán)境條件的影響，是原子核的內(nèi)在特征。6精選ppt射線在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)：在電/磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)，與帶正電荷離子流相同；：

在電/磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)，與帶負(fù)電荷粒子流相同；：

在電/磁場(chǎng)中不偏轉(zhuǎn)，電中性。7精選ppt+++++++++從母核中射出的4He原子核238U4He+234Th放射性母核二、基本衰變類(lèi)型1.衰變

238U→234Th+4He+Q粒子得到大部分衰變能，粒子含2個(gè)質(zhì)子，2個(gè)中子8精選ppt元素周期表左移2格α衰變表達(dá)式：9精選ppt穿透能力：非常弱，在空氣中的射程約幾厘米。在固體材料中的射程10-20微米。一張薄紙就能擋住。能量：能量分立一般情況下，α粒子能量

4-8MeV重核才具有α衰變（A>150）共200多種α粒子的特點(diǎn)：10精選ppt2.衰變?chǔ)?衰變

3215P→3216S+β-+Ue+1.71MeV正電子衰變

137N→136C+β++υ+1.190MeVβ射線本質(zhì)是高速運(yùn)動(dòng)的電子流發(fā)生原因——母核中子或質(zhì)子過(guò)多11精選pptβ衰變的三種情況：

1）β-衰變放出負(fù)電子2）β+衰變放出正電子3）俘獲軌道電子質(zhì)量數(shù)守恒：衰變過(guò)程中，質(zhì)量數(shù)A保持不變12精選ppt+++++++++質(zhì)子轉(zhuǎn)變成中子，并且?guī)ё咭粋€(gè)單位的正電荷中子轉(zhuǎn)變成質(zhì)子，并且?guī)ё咭粋€(gè)單位的負(fù)電荷+中微子－反中微子三種子體分享裂變能——因此電子具有連續(xù)能譜13精選ppt1）β-衰變放出負(fù)電子14精選ppt2）β+衰變放出正電子15精選ppt3）俘獲軌道電子質(zhì)子變成中子X(jué)射線核外軌道電子16精選ppt3）俘獲軌道電子電子俘獲：7Be7Li17精選ppt-衰變：3H3He+-18精選ppt+++++++++－中微子光子3.衰變?chǔ)盟プ兺抢^發(fā)于α衰變或β衰變后發(fā)生，這些衰變后，原子核還處于較高能量狀態(tài)，原子核以放出γ-ray釋放出過(guò)剩能量99Mo→99mTc+β-→99Tc+γ(T1/2:①66.02d;②6.02h)131I→131Xe+β-

+γ(T1/2:8.04d)19精選ppt衰變：99mTc99Tc20精選ppt

137Cs137Ba*（激發(fā)態(tài)）母核-衰變衰變

137Ba+射線（661.7keV）子核（基態(tài)）

（0.0）射線是什麼？射線就是高能量的光子：幾百keV-MeV量級(jí)衰變發(fā)生由于原子核能量態(tài)高，從高能態(tài)向低能態(tài)躍遷，在這個(gè)過(guò)程中發(fā)射射線，原子核能態(tài)降低。射線是高能量的電磁輻射——光子21精選ppt衰變特點(diǎn)：1.從原子核中發(fā)射出光子2.常常在或衰變后核子從激發(fā)態(tài)退激時(shí)發(fā)生3.產(chǎn)生的射線能量離散4.可以通過(guò)測(cè)量光子能量來(lái)區(qū)分母體的核素類(lèi)別22精選pptα

衰變?chǔ)?

衰變?chǔ)?

衰變

衰變23精選ppt第二節(jié)衰變綱圖Decayscheme用以綜合反映某核素放射性衰變的主要特征和數(shù)的示意圖

24精選ppt對(duì)于由大量原子組成的放射源，每個(gè)原子核都可能發(fā)生衰變，但不是所有原子在同一時(shí)刻都發(fā)生衰變，某一時(shí)刻僅有極少數(shù)原子發(fā)生衰變。放射性核素衰變是隨機(jī)的、自發(fā)的按一定的速率進(jìn)行，各種放射性核素都有自己特有的衰變速度。放射性核素原子隨時(shí)間而呈指數(shù)規(guī)律減少，其表達(dá)式為：N=N0e-λt

λ:decayconstantt:decaytimee:

baseofnaturallogarithm第三節(jié)衰變的基本規(guī)律25精選ppt指數(shù)衰減規(guī)律

N=N0e-t

N0:（t=0）時(shí)放射性原子核的數(shù)目N:經(jīng)過(guò)t時(shí)間后未發(fā)生衰變的放射性原子核數(shù)目:放射性原子核衰變常數(shù)（單位時(shí)間內(nèi)一個(gè)原子核衰變的幾率）大小只與原子核本身性質(zhì)有關(guān)，與外界條件無(wú)關(guān);數(shù)值越大衰變?cè)娇彀胨テ?half-live)：放射性原子核數(shù)從N0衰變到N0的1/2所需的時(shí)間N=N0e-t1、衰變規(guī)律26精選ppt2.半衰期放射性原子核的數(shù)目因衰變減小到原來(lái)核數(shù)的一半所需要的時(shí)間半衰期是放射性原子核的重要特征常數(shù)之一不同放射性核有不同的半衰期表示方法：27精選ppt3.平均壽命τ放射性原子核的每一個(gè)原子核生存時(shí)間的平均值有的核在時(shí)刻就衰變了有的核在時(shí)才衰變所有核的總壽命：28精選ppt原子核的平均壽命為衰變常數(shù)的倒數(shù)29精選ppt第四節(jié)放射性活度及其單位放射性樣品單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生衰變的原子核數(shù)。以A表示。定義：?jiǎn)挝唬贺惪衫諣枺˙q）：1Bq=每秒1次核衰變居