最新核辐射物理与探测学教学讲义ppt.ppt

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1、核辐射物理与探测学原子核衰变主要的类型:a,b,gTypeofRadiationCharge/MassPenetrationa=Henucleus+2q/4mpsheetofpaperb=electronorpositron–q/meor+q/mefewmmmetalg=high-energyphotonnochargeseveralcmlead(Pb)此外，还有中子发射、质子发射、裂变等第三章原子核的衰变第三章原子核的衰变各种辐射的穿透能力定义：衰变能E0为子核Y和α粒子的动能之和，也就是衰变前后静止质量之差即：衰变前后静止质量的质量亏损有或3.1衰变以原子质量M代替核质量m,

2、并忽略电子结合能衰变发生的条件：衰变前母核原子质量必须大于衰变后子核原子质量和氦原子质量之和。3.1衰变例如，原子质量分别为：209.9829u，205.9745u，4.0026u。M>0，E0>0，可以发生衰变。又如，原子质量分别为：63.9298u，59.9338u，4.0026u。M<0，E0<0，不可能发生衰变。3.1衰变利用质量亏损m的定义：衰变能还可用质量亏损m表示假设结合能随(Z,A)的变化是平滑的代入结合能半经验公式，可得到衰变能随(Z,A)的变化关系E0(Z,A)3.1衰变稳定线上原子核的衰变能随A的变化曲线衰变前，母核X静止，根据

3、能量守恒定律：BeforeaAfterParentDaughterTYT衰变前，母核X静止，根据动量守恒定律：3.1衰变2、衰变过程中粒子的动能所以：可以通过测量粒子的能量得到衰变能。3.1衰变什么是α能谱?什么叫核能级?3.1衰变3、衰变能与核能级的关系粒子能量具有分立的、不连续的特征实验数据核具有分立的能量状态ParentaDaughterTY1T1单一能级衰变的母核的不同衰变能反映了子核有多个能级，且能级能量可以由衰变能求出。aDaughterTY2T2aDaughterTYnTn3.1衰变TE0E0(0)-E0E相对强度06.3306.

4、444079%16.2206.3320.1120.11219%26.0956.2050.2390.2421.7%36.0296.1370.3070.197+0.1120.6%例子：已知的衰变数据求子核能级子核能级3.1衰变ParentDaughterTY1T1多能级母核到子核基态的不同衰变能反映了母核的多个能级，且能级能量可以求出.aDaughterTY2T2aDaughterTYnTnParentParent3.1衰变TE0E0-E0(0)E相对强度08.7858.954010619.4999.6820.7280.72734210.43210.6331

5、.6790.953+0.72710310.55010.7531.7991.800160母核能级3.1衰变例子：已知的衰变数据求母核能级实验发现，衰变能与衰变常数之间的经验关系：其中系数a对同一个天然放射系是常数。可以写成:即：衰变常数随粒子能量剧烈变化。3.1衰变4、衰变能与衰变常数的关系部分偶偶核从基态到基态的衰变半衰期与粒子能量的关系。3.1衰变衰变常数衰变能E0单位时间逃出概率逃出后能量粒子与核的相互作用粒子在核中受到的势垒3.1衰变虽然，但根据量子力学的势垒穿透理论，3.1衰变即使能量较低，但粒子总有一定概率P穿透势垒。“隧道效应”其中为

6、粒子和子核的折合质量.按量子力学势垒穿透理论，粒子穿透势垒的概率为：3.1衰变经过推导，其中有近似衰变常数是单位时间内发生衰变的概率，应等于单位时间内粒子撞击势垒的次数n与穿透势垒的概率P的乘积。3.1衰变—α粒子在母核中运动速度—母核半径3.1衰变给出了衰变常数和衰变能之间的定性关系：衰变的衰变常数随发射的粒子的能量而剧烈变化，粒子能量越高的衰变常数就越大。与实验结论一致。1)A、B对同一元素为常数，近似仅与Z有关。2)此公式仅对偶偶核符合好。3)E0变化一点，变化很大。3.1衰变5、其他重粒子衰变质子放射性；中子放射性；其它重粒子放射性。由衰变能与母核、子

7、核之间的关系：其中，mX是母核质量，mY是子核质量，mh是衰变发射出粒子的质量。从能量守恒看，只要E0>0，就有可能发生发射该粒子的情况：3.1衰变质子发射：原子核自发发射质子的现象。远离稳定线的缺中子核，N/Z很小，可能出现Sp<0的情况，自发地发射出质子。竞争过程是放射性和轨道电子俘获。质子发射是研究远离β稳定线核素的重要领域。稳定线附近核素的最后一个质子的结合能Sp总是正值，因而不能自发地发射质子。通过计算质子穿透库仑势垒的几率，可以得到质