原子核物理-精品

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1、第十章原子核物理掌握：衰变定律、衰变常数、半衰期、放射性活度、带电粒子与物质的相互作用熟悉：电离比值放射性核衰变类型了解：β能谱放射平衡放射性核素在医学上的应用、放射性核素的探测和成象§1原子核衰变一、原子核的组成同一种元素可具有不同原子核：如天然存在的铀元素，有中子数分别为142、143、146三种原子核。1.核素(nuclide)——具有一定中子数、质子数和一定能量状态的原子核符号表示：元素符号电荷数Z(质子数)质量数＝Z(质子数)＋N(中子数)2.同位素(isotope)——电荷数相同质量数不同的核素例：（氕）（氘）（氚）3.同质异能素(isome

2、r)——电荷数和质量数相同但能量状态不同的核素例：（以m表示原子核处于寿命较长能级较高的激发态）二、核的稳定性中等质量的核的核子平均结合能比轻核和重核都大，因此中等核最稳定。最常见的稳定核的中子-质子图Z<20N/Z≈1Z>20N/Z≈1.5Z=82的铅(Pb)以后，天然存在的核素都具有放射性。表10-2稳定核素数目与核子奇偶性关系ZN稳定核数偶偶163偶奇57奇偶50奇奇4三、放射性核素的衰变类型核衰变——原子核自发地放射某种射线而转变成其它核素如：天然放射性核素从反应堆和加速器产生的放射性核素1.衰变母核子核α粒子粒子飞出的动能例：2.衰变和电子

3、俘获(electroncapture-EC)衰变位移法则：例：β+粒子中微子β－粒子反中微子EC位移法则：例：核如果因质子过多而不稳定时，除通过+衰变来调整外，还可以以电子俘获(electroncapture-EC)3.跃迁和内转换——核从高能态向低能态跃迁放出光子的过程内转换(internalconversion)——核从高能态向低能态跃迁将能量传递给核外电子的过程原子核激发态的寿命通常是非常短的，大约在10-13秒内就完全衰变到基态。因此这些光子和内转换电子可以看成是伴随或粒子发出的。四、能谱能谱—连续谱E0/3处的粒子最多平均能量接近

4、E0/3§2放射性衰变规律一、衰变定律和衰变常数1.放射性衰变定律(lawofradioactivedecay)设t时刻母体核数为N，dt时间内衰减掉核数dN，则2.衰变常数单位：1/s（单位时间内衰变掉的母核数和该时刻存在的母体核总数之比——每个原子核单位时间内衰变的概率）λ是表征核衰变速度的物理量，其值由核素本身决定如：λ的大小决定了核衰变的快慢，λ越大，衰变越快；反之，则越慢2.半衰期(half-life)——放射性核数衰减一半所需的时间T衰变定律半衰期表达式三、平均寿命衰变定律曲线><<的半衰期T=5.27年,其衰变常数=,平均寿命=.7.5

5、9年0.132/年四、放射性活度(radioactivity)——放射源在单位时间内发生衰变的核数，也称放射性强度单位：贝克勒尔1Bq=1s-1（每秒有一个核衰变）居里1ci=3.7×1010Bq毫居里1mci=3.7×107Bq【例】放射性物质中有两种放射性核素，T1为一天，T2为8天，刚开始时A01为A02的128倍，经过多少时间A1和A2相等？【解】五、放射平衡母体核子体核孙代子体放射系在母体的半衰期大于子体半衰期的情况下，经过相当时间后，子体每秒衰变的核素将等于它从母体衰变而得到补充的核数，子体的核数不再增加，达到放射平衡(radioactive

6、equilibrium)。单位时间内衰变掉的母体核数单位时间内子体核数的净增加率为解上式微分方程若t＝0时，N2＝N20＝0t＞5T2若1＜＜2，则2-12得§3射线与物质的相互作用一、带电粒子和物质的相互作用方式1.电离和电离比值电离比值(SpecificIonizationSI)——每厘米路径上所产生的离子对数线性能量转移(LinearEnergyTransferLET)——每单位径迹长度上的能量损耗,也称传能线密度LET=SI×W电离比值与带电粒子的速度成反比、电荷和物质的密度成正比同一物质中，相同能量的α粒子的电离比值比β粒子大得多2

7、.散射和轫致辐射β粒子质量小、散射角大，散射作用大于α粒子辐射损失和质量平方成反比，β粒子轫致辐射大于α粒子辐射损失和原子序数平方成正比，对β射线的防护宜采用原子序数较低的材料（铝、有机玻璃等）二、射程和吸收规律1.射程空气对α射线的吸收曲线β射线的吸收曲线α粒子电离比值大、速度小、射程短；β粒子电离比值小、速度大、射程长在外照射的情况下，粒子的危害性不大，易于防护，粒子的危害大得多内照射时，粒子的电离比值大，伤害很集中§4放射性核素在医学上的应用一、临床核素检查——示踪原子用放射性同位素标记药物进入人体后，通过体外探测诊断和了解疾病情况二、放射性

8、同位素治疗利用射线对肌体组织的破坏作用，合理地照射某些疾病部位，达到控制发展直至