核物理基础与辐射防护-2教学文案.ppt

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1、核物理基础与辐射防护-2、β、γ辐射的穿透能力2009-05-302放射性现象与原子核的衰变密切相关。原子核的衰变：在没有外界影响的情况下，原子核自发地发射粒子并发生改变的现象。能自发地发射各种射线的核素称为放射性核素，也称为不稳定核素。放射性现象是由原子核的变化引起的，与核外电子状态的改变关系很小。原子核自发地发射各种射线的现象，称为放射性。2009-05-303原子核衰变的主要方式衰变衰变(包括－衰变、＋衰变和电子俘获EC)衰变(或跃迁)(包括内转换IC)中子发射、质子发射、重核的自发裂变等2009-05-3042.1放射性衰变的基本规律A、放

2、射源中的原子核数目巨大。B、放射性原子核是全同的。C、放射性衰变是一个统计过程。不能预测某一原子核的衰变时刻，但可以统计得到放射源中总的放射性原子核数目的减少规律；具体到每个放射性原子核的衰变来说，就是服从一定规律进行衰变的一个随机事件，可以用衰变概率表示。2009-05-3051、放射性的指数衰减规律由统计性，以放射源总体考虑衰减规律：设：t时刻放射性原子核的数目为N(t)，求解t～t+dt内发生的核衰变数目-dN(t)，它应该正比于N(t)和时间间隔dt，于是有：2009-05-306(1)、衰变常数分子表示：t时刻单位时间内发生衰变的核数目，称为衰变率，记

3、作t时刻放射性原子核总数衰变常数：一个原子核在单位时间内发生衰变的概率。2、放射性核素的特征量量纲为：[t]-1,如1/s，1/h，1/d，1/a衰变率：2009-05-307(2)、半衰期T1/2放射性核数衰变一半所需的时间，记为T1/2。即：量纲为：[t],如s，h，d，a2009-05-308(3)、平均寿命：平均寿命＝总寿命/总核数在t~t+dt时间内衰变的原子核数为：这些核的寿命均为t，它们的总寿命为：而t可能的取值为：0～，所以所有核的总寿命为：因此，平均寿命：2009-05-309(1)、放射性活度(Activity)即：定义：则：活度定义：单

4、位时间内发生衰变的原子核数。以A表示，表征放射源的强弱。3、放射性活度及其单位放射源发出放射性粒子的多少，不仅与核衰变数有关，而且和核衰变的具体情况直接相关。一般情况，核率变数不等于发出粒子数。射线强度：单位时间内放出某种射线的个数。2009-05-3010(2)、活度单位常用单位居里(Ci)：法定计量单位为贝可(Bq)：较小的单位还有毫居(mCi)和微居(Ci)2009-05-3011(3)、活度单位与其他几个单位的比较活度单位其他单位单位居里(Ci)贝可(Bq)伦琴(R)拉德(rad)戈瑞(Gr)定义放射性物质1s发生3.7×1010次核衰变为1Ci放射性

5、物质1s内发生1次核衰变为1Bq使1kg空气中产生2.58×10-4C的电量的辐射量1g受照射物质吸收10-5J的辐射能量为1rad1kg受照射物质吸收1J的辐射能量为1Gr物理意义反映放射性的强弱由放射性物质本身决定。反映放射性物质产生的射线对其他物质产生的效应大小的量不仅取决于放射性物质的强弱，还取决于放射性的特性，以及接受射线的材料的性质。2009-05-3012(4)、比活度(SpecificActivity)定义为：单位质量放射源的放射性活度。比活度反映了放射源中放射性物质的纯度。即：单位为：Bq/g或Ci/g2009-05-30134、递次衰变规律许

6、多放射性核素并非一次衰变就达到稳定，而是它们的子核仍有放射性，会接着衰变……直到衰变的子核为稳定核素为止，这样就产生了多代连续放射性衰变，称之为递次衰变或级联衰变。设初始条件为：各衰变常数为：可以求出第n个核素随时间的变化规律：其中，系数为：2009-05-3014放射性平衡(1)、暂时平衡母体A的半衰期不是很长，但比子体B的半衰期长，即或时，则在观察时间内可看出母体A放射性的变化，以及子体B的核数目在时间足够长之后，将和母体的核数目建立一固定的比例，此时子体B的变化将按母体的半衰期衰减。这时建立的平衡叫暂时平衡。对于多代连续放射性衰变：只要母体A1的衰变常数

7、1最小，就会建立起按A1的半衰期进行衰变的暂时平衡体系。建立平衡之后，各代放射体的数量及活度之比不随时间变化，且均各代按1进行衰变。2009-05-3015(2)、长期平衡当母体A的半衰期较长，且比子体B的半衰期长得多时，即或则在观察时间（远小于母体A的半衰期）内，看不出母体A放射性的变化；在相当长时间以后，子体B的核数目和放射性活度达到饱和，并且子母体的放射性活度相等。这时建立的平衡叫长期平衡。对于多代连续放射性衰变：只要母体A1的衰变常数1足够小（且最小），就会建立起按A1的半衰期进行衰变的长期平衡体系。各代放射体的数量之比不随时间变化；各代子体的放射性

8、活度都等于母体的放射性活