放射性衰变的基本规律

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1、§6放射性衰变的基本规律在迄今为止发现的2000多种核素中，绝大多数都不稳定，会自发地蜕变为另一种核素，同时放出各种射线。这种现象称为放射性衰变。能自发地放射出各种射线的核素称为放射性核素，也叫不稳定核素。放射性衰变1.提供原子核内部的信息2.用于为人类造福放射性衰变过程中，原来的核素(母体)或者变为另一种核素(子体)，或者进入另一种能量状态。放射性衰变的类型α衰变α衰变的位移定则:子核在元素周期表中的位置左移2格。β±,K衰变β衰变的位移定则:子核在元素周期表中的位置右移1格。γ衰变高能短波电磁辐射+内转换p放射性;12C放射性;β延迟n(p)发射;双β-衰变;自发裂变(SF)等。1.指

2、数衰变律原子核是一个量子体系，核衰变是一个量子跃迁过程。对一个特定的放射性核素，其衰变的精确时间是无法预测的；但对足够多的放射性核素的集合，其衰变规律是确定的，并服从量子力学的统计规律。设t＝0时，放射性核素的数目为N0，在dt内发生衰变的数目为－dN，则：λ称为衰变常数，它表示一个原子核在单位时间内发生衰变的几率，标志着衰变的快慢。衰变常数与外界条件（温度、压力、磁场等）几乎无关。1T2T3T4T衰变2.半衰期T称为半衰期，它表示放射性核素的数目衰变到原来数目的一半所经过的时间。不同放射性核素的半衰期是大不相同的，60Co的半衰期为5.27a;238U的半衰期为4.5109a。1.00

3、0.500.2501T2T3T4TtN/No衰变3.平均寿命对于某种放射性核素，有些核早衰变，有些核晚衰变，即有的寿命长，有的寿命短，所有原子核寿命的平均值τ称为平均寿命。平均寿命τ表示：经过τ时间以后，剩下的核素数目为初始核素数目的37%4.放射性核素的特征量衰变常数λ、半衰期T和平均寿命τ都可以作为放射性核素的特征量，不同核素的特征量差别很大。我们可以根据测量的特征量判断它属于哪种核素。例如单晶硅中痕量碳的分析：5.放射性单位放射性活度A：为了表示某放射源的放射性强弱，人们引入放射性活度A，定义为单位时间内发生衰变的原子核数：A有时也称“放射性强度”、“放射率”或“衰变率”。[注意：A

4、只描述放射源每秒发生核衰变的次数,并不表示放射出的粒子数.]放射性活度单位：1975年以前1卢瑟福（Rd）=106次核衰变/秒1居里（Ci）=3.71010次核衰变/秒1毫居=0.001居里，1微居=0.001毫居1g226Ra的放射性强度近似为1居里（早期定义）1975年以后（目前通用的国际单位）1贝克勒（Bq）=1次核衰变/秒1居里（Ci）=3.71010贝克勒（Bq）放射源所含放射性物质的原子核数：放射源所含放射性物质的质量：比活度（放射性比度、比放射性）：是指放射源的放射性活度与其质量之比，它表明放射性物质纯度的高低，其单位为Bq/g。射线强度：是指放射源在单位时间内放出某种射

5、线的个数，其单位也为Bq。射线的物质效应：射线对物质的效应不仅取决于放射性物质本身的强弱，还取决于所释放的射线的特性及接受射线的材料的性质。射线对物质的物质效应单位：1伦琴（R）=使1kg空气中产生2.5810-4库仑电量的辐射量1拉德（rad）=1g受辐照物质吸收100erg的辐射能量1戈瑞（Gr）=1kg受辐照物质吸收1J的辐射能量6.长半衰期的测定半衰期是放射性核素的手印，测定半衰期是确定放射性核素的重要方法。斜率法：中等寿命的放射性元素直接法：长寿命的放射性元素，例如1mg238U平衡关系测量法：短寿命的放射性元素检测放射性的方法盖革计数器是根据受辐射气体发生电离而产生的离子和电

6、子能传导电流的原理设计的。每个被放大了的电脉冲即代表一次放射性记数放射性鉴年法W.F.Libby(利比)鉴年法的先驱获1960年度诺贝尔化学奖方法：放射性　　测定年代法依据：半衰期与反应物的起始浓度无关假定：大气中　　、　　的比值是恒定的宇宙射线中的大量质子与大气中原子核反应产生许多次级中子，这些次级中子与大气中的　　反应而产生　　而　　自发地进行β衰变：由于宇宙射线的质子流、大气组分相对恒定,故上述次级中子流也相对恒定,使得　　的产生率保持恒定,经相当时间后产出与衰变达平衡,其数目保持不变.而大气中的　　是稳定核素.研究表明：埃及一法老古墓发掘出来的木质遗物样品中,放射性碳-14的比活度

7、为432Bq·g-1[即s-1·(gC)-1],而地球上活体植物组织相应的比活度则为756Bq·g-1,试计算该古墓建造的年代.例1解:衰变反应是:根据一级反应的速率方程和半衰期公式:lnct()=-kt＋lnc0()T1/2=0.693/k得：k=0.693/t1/2=0.693/5730a=1.21×10-4a-1t=n[756Bq·g-1/432Bq·g-1]/(1.21×10-4a-1)=4630a如以上数据系2