《医学物理学》课程--原子核与放射性.ppt

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1、第十五章原子核和放射性*本章内容第一节原子核的基本性质第二节原子核衰变的类型第三节原子核的衰变规律第四节射线与物质的相互作用第五节辐射剂量与射线防护一、学习本章后，我们应该：1.掌握放射性核素的衰变类型；2.掌握放射性核素的衰变规律和应用；3.理解射线与物质相互作用的几种形式；4.理解射线剂量的定义及射线的防护方法；5.了解放射性核素在医学上的应用。二、重点：原子核的衰变类型及衰变规律原子的构成中子第一节原子核的基本性质质子中子原子核带单位正电荷e=1.602×10-19C质量数为1（mp=1.623×10-27kg=1.007276u）不带电质量数为1（mn=1

2、.675×10-27kg=1.008665u）一、原子核的组成与符号表示原子核是由质子和中子组成。质子和中子统称核子。*原子核的符号表示：质量数元素符号原子序数这一符号表达了原子核的两大特征：质量和电量。*核素、同位素：核素：具有一定的Z值、N值的原子（原子核）称为一种核素。比如：（三种核素）同位素：具有相同的Z值，而N值不同的核素称为同位素。同位素具有相同的化学性质.比如：氧的三种同位素氢的三种同位素*同量异位素：具有相同A值而Z值不同的核素。比如:*同质异能素：具有相同Z值和N值，但能量状态不同的核素。表示：基态激发态0.14260.14050.000099T

3、cm(氩)(钙)(锝)二、 原子核的性质1.原子核的大小和密度*原子核的形状和大小：近似为球体R=R0A1/3R0=1.210-15m*原子核的平均密度：=2.31017kg.m-3(地球平均密度=6103kg.m-3）3.核能级2.核力：核子间强相互作用力。核力属于短程力，其作用范围：10-15m核力是一种强相互作用核力具有饱和性核力与电荷无关原子核可以处于不同的能量状态，且可发生核能级间的跃迁。特征三、原子核的结合能和质量亏损1.原子核的结合能*核子结合成原子核时释放的能量，称为原子核的结合能。例子：2H（氘核）的结合能（2.22MeV）+P（质子）n

4、（中子）2H（氘核）释放能量为2.22MeV的一个光子（反之亦然）2.原子核的质量亏损（massdefect）*原子核的静质量比组成它的核子的静质量总和要小一些，这样减少的质量（m）称为质量亏损。*质量亏损（m)的计算：m=mi-m*质量亏损的原因：由质能公式E=mC2知，释放的能量变化（E）相当于一定的质量变化（m）。(各个核子的总静质量）(原子核的静质量)*微观粒子的质量，常用（统一）原子质量单位u来衡量。3.原子质量单位（atomicmassunit）：*一个原子质量单位等于12C原子质量的1/12；即1u=1.66054010-27kg*用u

5、为质量单位，用MeV为能量单位表示的质能公式：1u931.5MeVm(u)=1.073510-3E(MeV)E(MeV)=931.5m(u)或C2四、原子核的稳定性*平均结合能：=E/A*平均结合能表示松紧程度：（图17-1平均结合能曲线）3、重核（质量数A200）：较小，原子核结合较松；其中A209的核都是放射性核素。*中等核比重核和轻核都稳定。由此知道获得核能的两种途径：重核裂变和轻核聚变。1、轻核（质量数A30）：较小，原子核结合较松（除偶偶核外）2、中等核（质量数A为40~120）：较大，原子核结合较紧。*轻核聚变：轻核聚合成较

6、重的原子核，也会释放出大量的能量。*重核裂变：重核分裂成两个中等核，会释放出大量的能量。例子铀核裂变及其链式反应:慢中子轰击235U核时，会分裂成两个质量大致相等的中等核和1-3个中子，并释放出大量的能量；新的中子又引起其他铀核裂变。这种核反应可持续进行下去。原子弹（我国1964年）和原子反应堆（我国1958年）例子氘核聚变及其热核反应：在极高温度（108K）下，氘核高速运动相互碰撞而发生大量聚合，单位质量氘核聚变释放能量是单位质量铀核裂变释放能量的4倍左右。应用氢弹（我国1967年）和太阳能源原子弹的基本构造110秒蘑菇云37秒对流风11秒振波0秒爆炸原子弹爆炸

7、氢弹美国50年代研制出的第一颗航空投掷型氢弹－MK17型氢弹核电站“LittleBoy”原子弹的照片第二节原子核的衰变类型*核衰变过程严格遵守如下守恒定律：能量守恒定律，动量守恒定律，电荷守恒定律，核子数守恒定律.*核衰变:核素自发地放出射线变为另一种核素的现象，称为核衰变（nucleardecay）.*衰变能:核衰变过程释放出来的能量，称为衰变能（decayenergy）,记为Q。一、α衰变*衰变:A值超过209的重核发射核（也称为粒子），而衰变为A值减小4的另一种原子核。称这种衰变为衰变(decay)。*衰变式：*位移法则：子核在元素周期表中位于母核前

8、两位。*子