核輻射物理基礎(chǔ)1精選ppt第二章放射性衰變的種類及其規(guī)律

§2.1衰變種類

§2.2衰變綱圖§2.3放射性衰變的基本規(guī)律

§2.4放射性活度及其單位§2.5放射性核素的重量與活度的關(guān)系2精選ppt一、核力和放射性核素原子核的核子之間存在著很強的短程引力稱為核力，核力使原子核中的核子結(jié)合在一起，同時，原子核中又存在帶正電荷的質(zhì)子之間的靜電排斥力，原子核的穩(wěn)定性由核子之間的核力和質(zhì)子之間的靜電排斥力的相對大小決定，與核內(nèi)質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)的比例有關(guān)。

Z<20Z/N=1StabilityZ>20N/Z>1Stability

Z>83Unstability

第一節(jié)放射性衰變3精選ppt元素——具有相同質(zhì)子數(shù)的原子，化學(xué)性質(zhì)相同，但其中子數(shù)可以不同，如131I和127I；核素——質(zhì)子數(shù)相同，中子數(shù)也相同，且具有相同能量狀態(tài)的原子，稱為一種核素。同一元素可有多種核素，如131I、127I、3H、99mTc、99Tc分別為3種元素的5種核素；同位素——凡同一元素的不同核素（質(zhì)子數(shù)同，中子數(shù)不同）在周期表上處于相同位置，互稱為該元素的同位素。44精選ppt原子核穩(wěn)定，不會自發(fā)衰變的核素稱為穩(wěn)定核素(stablenuclide);原子核處于不穩(wěn)定狀態(tài)，需通過核內(nèi)結(jié)構(gòu)或能級調(diào)整才能趨于穩(wěn)定的核素稱為放射性核素(radionuclide);放射性核素的原子由于核內(nèi)結(jié)構(gòu)或能級調(diào)整，自發(fā)地釋放出一種或一種以上的射線并轉(zhuǎn)化為另一種原子的過程稱為放射性衰變(radiationdecay)。

5精選ppt放射性來源于原子核的衰變：不穩(wěn)定的核素衰變穩(wěn)定的核素原子核自發(fā)地放射出某種粒子或射線的現(xiàn)象，稱為放射性。

放射性不受物理、化學(xué)等環(huán)境條件的影響，是原子核的內(nèi)在特征。6精選ppt射線在電場中的偏轉(zhuǎn)：在電/磁場中偏轉(zhuǎn)，與帶正電荷離子流相同；：

在電/磁場中偏轉(zhuǎn)，與帶負電荷粒子流相同；：

在電/磁場中不偏轉(zhuǎn)，電中性。7精選ppt+++++++++從母核中射出的4He原子核238U4He+234Th放射性母核二、基本衰變類型1.衰變

238U→234Th+4He+Q粒子得到大部分衰變能，粒子含2個質(zhì)子，2個中子8精選ppt元素周期表左移2格α衰變表達式：9精選ppt穿透能力：非常弱，在空氣中的射程約幾厘米。在固體材料中的射程10-20微米。一張薄紙就能擋住。能量：能量分立一般情況下，α粒子能量

4-8MeV重核才具有α衰變（A>150）共200多種α粒子的特點：10精選ppt2.衰變β-衰變

3215P→3216S+β-+Ue+1.71MeV正電子衰變

137N→136C+β++υ+1.190MeVβ射線本質(zhì)是高速運動的電子流發(fā)生原因——母核中子或質(zhì)子過多11精選pptβ衰變的三種情況：

1）β-衰變放出負電子2）β+衰變放出正電子3）俘獲軌道電子質(zhì)量數(shù)守恒：衰變過程中，質(zhì)量數(shù)A保持不變12精選ppt+++++++++質(zhì)子轉(zhuǎn)變成中子，并且?guī)ё咭粋€單位的正電荷中子轉(zhuǎn)變成質(zhì)子，并且?guī)ё咭粋€單位的負電荷+中微子－反中微子三種子體分享裂變能——因此電子具有連續(xù)能譜13精選ppt1）β-衰變放出負電子14精選ppt2）β+衰變放出正電子15精選ppt3）俘獲軌道電子質(zhì)子變成中子X射線核外軌道電子16精選ppt3）俘獲軌道電子電子俘獲：7Be7Li17精選ppt-衰變：3H3He+-18精選ppt+++++++++－中微子光子3.衰變γ衰變往往是繼發(fā)于α衰變或β衰變后發(fā)生，這些衰變后，原子核還處于較高能量狀態(tài)，原子核以放出γ-ray釋放出過剩能量99Mo→99mTc+β-→99Tc+γ(T1/2:①66.02d;②6.02h)131I→131Xe+β-

+γ(T1/2:8.04d)19精選ppt衰變：99mTc99Tc20精選ppt

137Cs137Ba*（激發(fā)態(tài)）母核-衰變衰變

137Ba+射線（661.7keV）子核（基態(tài)）

（0.0）射線是什麼？射線就是高能量的光子：幾百keV-MeV量級衰變發(fā)生由于原子核能量態(tài)高，從高能態(tài)向低能態(tài)躍遷，在這個過程中發(fā)射射線，原子核能態(tài)降低。射線是高能量的電磁輻射——光子21精選ppt衰變特點：1.從原子核中發(fā)射出光子2.常常在或衰變后核子從激發(fā)態(tài)退激時發(fā)生3.產(chǎn)生的射線能量離散4.可以通過測量光子能量來區(qū)分母體的核素類別22精選pptα

衰變β-

衰變β+

衰變

衰變23精選ppt第二節(jié)衰變綱圖Decayscheme用以綜合反映某核素放射性衰變的主要特征和數(shù)的示意圖

24精選ppt對于由大量原子組成的放射源，每個原子核都可能發(fā)生衰變，但不是所有原子在同一時刻都發(fā)生衰變，某一時刻僅有極少數(shù)原子發(fā)生衰變。放射性核素衰變是隨機的、自發(fā)的按一定的速率進行，各種放射性核素都有自己特有的衰變速度。放射性核素原子隨時間而呈指數(shù)規(guī)律減少，其表達式為：N=N0e-λt

λ:decayconstantt:decaytimee:

baseofnaturallogarithm第三節(jié)衰變的基本規(guī)律25精選ppt指數(shù)衰減規(guī)律

N=N0e-t

N0:（t=0）時放射性原子核的數(shù)目N:經(jīng)過t時間后未發(fā)生衰變的放射性原子核數(shù)目:放射性原子核衰變常數(shù)（單位時間內(nèi)一個原子核衰變的幾率）大小只與原子核本身性質(zhì)有關(guān)，與外界條件無關(guān);數(shù)值越大衰變越快半衰期(half-live)：放射性原子核數(shù)從N0衰變到N0的1/2所需的時間N=N0e-t1、衰變規(guī)律26精選ppt2.半衰期放射性原子核的數(shù)目因衰變減小到原來核數(shù)的一半所需要的時間半衰期是放射性原子核的重要特征常數(shù)之一不同放射性核有不同的半衰期表示方法：27精選ppt3.平均壽命τ放射性原子核的每一個原子核生存時間的平均值有的核在時刻就衰變了有的核在時才衰變所有核的總壽命：28精選ppt原子核的平均壽命為衰變常數(shù)的倒數(shù)29精選ppt第四節(jié)放射性活度及其單位放射性樣品單位時間內(nèi)發(fā)生衰變的原子核數(shù)。以A表示。定義：單位：貝可勒爾（Bq）：1Bq=每秒1次核衰變居