放射性地球物理第一章放射性方法基本知识

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1、放射性地球物理核技术与自动化工程学院一、课程安排1、理论16学时1）第1章放射性方法勘查的基本知识3学时2）第2章射线与物质相互作用3学时3）第3章核辐射测量单位及核辐射防护2学时4）第4章带电粒子测量方法2学时5）第5章r射线测量方法2学时6）第6章x射线荧光测量方法2学时7）其他核辐射测量方法2学时2、实验8学时1）r能谱测量4学时2）x荧光测量4学时一、考核办法1、平时成绩15%（包括点名、实验）2、考试85%第一章放射性方法基本知识第一节原子和原子核第二节核衰变第三节放射性系列第四节天然放射性核素的射线谱第五节放射性核素衰变的基本规律第六节两种和多种放射性核素的衰变规律第七节核衰变规

2、律的应用第八节中子及人工放射性核素第一节原子和原子核有人类记载以来，对五光十色的大千世界人们一直在追寻：物质世界是由什麽组成的？是什麽把它们组合在一起？一、原子1)“原子”概念的提出古希腊时代哲学思辩泰勒斯:万物源于水自然现象归于自然物质水空气土火等德谟克利特:万物由原子构成,原子是物质世界的共同基础.不能再分割.原子思辩性概念思辩球思辩性“原子”在沉睡了2000多年后……2）1803道耳顿原子—科学概念球科学概念球3)1911年卢瑟福有核原子原子由电子和原子核组成4）1913玻耳电子绕原子核做定态运动原子是稳定的5)1932年查德威克发现中子6)1932年海森堡原子核=中子+质子7）196

3、4年盖尔曼提出夸克粒子概念,后来又发现其它一些粒子,构成了丰富多彩的物质世界.基本粒子公元前4世纪德寞克利特1803道尔顿1911卢瑟福1913玻耳1932海森堡？人类认识物质“基本砖块”历程电子2000多年60多年1001990年代“基本砖块”轻子12夸克36媒介子13希格斯粒子1合计62其中2个粒子尚未发现：引力子和希格斯粒子。1964夸克8）现代原子的概念构成元素的基本单位；由原子核与核外轨道电子组成，核带正电，电子带负电，整个原子呈中性；原子大小：10－8cm；原子核：10－13cm；原子的质量几乎全集中在核上。电子与核的质量比：氢原子～1/1840；铀原子～1/4717。原子的质量

4、采用原子质量单位表示：amu原子结构模型演化示意图现代原子结构原子核中子质子电子(电子云)+++现代原子结构9)原子的能级与能谱原子核外电子按一定轨道绕核运动时，相应的原子处于一定的能量状态。一种原子绕行电子数目和运动轨道是一定的，因此，一种原子总是处于一系列确定的稳定能量状态。这一系列确定的稳定能量状态称为原子的能级，记为Wi原子的能级是量子化的，即不连续的。当原子由较高能级跃迁到较低能级时，原子将以光的形式释放能量：hν＝W1－W2将某种原子发射的各种频率的光子按波长排列，就构成该原子的发射光谱，也即原子的能谱。原子的发射光谱1.现代原子核的组成n(udd)P(uud)二、原子核与原子核

5、的基本性质A＝Z＋N2.核素及符号表示核素：具有确定质子数、中子数、核能态，而且其平均寿命长的足以被观察的一类原子核称做核素；核素是原子核的一种统称。核素表示符号核素质子数中子数质量数符号氦-42244He碳-12661212C碳-13671313C碳-14681414C3常用名词术语名称质子数中子数质量数举例同位素相同不同不同1H2H3H同中子素不同相同不同2H3He同量素不同不同相同3H3He其它：稳定核素和不稳定核素稳定同位素和不稳定同位素放射性核素和非放射性核素最常用的两个术语：核素和同位素4.原子核的基本性质实验发现:原子核内的质子+中子紧密地挤靠在一起，核子之间没有什麽空隙（与原

6、子情况不同).稳定原子核基本上类似与球体原子核的半径R=r0A1/3原子核半径常数r0=1.210-15m=1.2fmA原子核的质量数例如：238U7.4fm1)原子核的大小R2)原子核的质量电子me=9.1×10-31kg=5.48×10-4u=0.511MeV/c2质子mp=1.007276u=938.256MeV/c2中子mn=1.008665u=939.550MeV/c2原子核质量=原子质量—全部电子的质量MN(Z,A)=Ma(Z,A)—Zme忽略了电子的结合能（eV量级）原子的质量可以用质谱计精确测量(有表可查)原子核质量可以精确确定3)核物质密度原子核中核子紧密挤在一起根据=

7、M/V计算核物质密度:~2.31014g/cm31cm3核物质2亿吨重!黑洞1018核物质1014中子星109白矮星105水1密度比较g/cm35.原子核的稳定性现在已发现核素2800种，天然存在300多其中稳定的271不稳定的2500多（89%）估计总数有6000多种3000多种尚未发现超重核稳定岛1)、核素基本情况，★稳定核素的核电荷范围从Z＝1到Z＝82(除Z＝43和Z＝6l之外)，即从氢到铅的每个