第十章原子核物理优秀PPT.ppt

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1、第十章原子核物理第一页，本课件共有44页1 1 原子核衰变原子核衰变一、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。第二页，本课件共有44页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)第三页，本课件共有44页2.同位素(isotope)电荷数相同质量数不同的核素例：（氕）（氘）（氚）第四页，本课件共有44页3.同质异能素(isomer)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）第五页，本课

2、件共有44页二、核的稳定性二、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 1.5 Z=82的铅(Pb)以后，天然存在的核素都具有放射性。第六页，本课件共有44页表10-2 稳定核素数目与核子奇偶性关系 Z N 稳定核数 偶 偶 163 偶 奇 57 奇 偶 50 奇 奇 4第七页，本课件共有44页三、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第八页，本课件共有44页1.衰变母核子核粒子粒子飞出的动能例：第九页，本课件共有44页2.衰变和电子俘

3、获(electron capture-EC)衰变位移法则：例：+粒子 中微子粒子 反中微子第十页，本课件共有44页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(electron capture-EC)第十一页，本课件共有44页3.跃迁和内转换核从高能态向低能态跃迁放出 光 子的过程第十二页，本课件共有44页第十三页，本课件共有44页 内转换(internal conversion)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

4、出的。第十四页，本课件共有44页四、四、能谱能谱 能谱连续谱 E0/3处的粒子最多 平均能量接近E0/3 第十五页，本课件共有44页2 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(law of radioactive decay)设 t 时刻母体核数为N，dt 时间内衰减掉核数dN，则第十六页，本课件共有44页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）第十七页，本课件共有44页 是表征核衰变速度的物理量，其值由核素本身决定如：的大小决定了核衰变的快慢，越大，衰变越快；反之，则越慢第十八页，本课件共有44页2

5、.半衰期(half-life)放射性核数衰减一半所需的时间T第十九页，本课件共有44页衰变定律半衰期表达式第二十页，本课件共有44页三、平均寿命三、平均寿命 第二十一页，本课件共有44页 衰变定律曲线第二十二页，本课件共有44页 的半衰期 T=5.27年,其衰变常数 =,平均寿命 =.7.59年0.132/年第二十三页，本课件共有44页四、放射性活度(radioactivity)放射源在单位时间内发生衰变的核 数，也称放射性强度第二十四页，本课件共有44页单位：贝克勒尔 1Bq=1s-1 （每秒有一个核衰变）居里 1ci=3.71010 Bq 毫居里 1mci=3.7107 Bq第二十五页，本

6、课件共有44页【例例】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】【解】第二十六页，本课件共有44页五、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 equilibrium)。第二十七页，本课件共有44页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t0时，N2N200 t 5T2若1 2，则 2-1 2 得 第二十八页，

7、本课件共有44页3 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(Specific Ionization SI)每厘米路径上所产生的离子对数线性能量转移(Linear Energy Transfer LET)每单位径迹长度上的能量损耗,也称传 能线密度LET=SIW第二十九页，本课件共有44页 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，相同能量的粒子的电离比值比粒子大得多第三十页，本课件共有44页2.散射散射和轫致辐射 粒子质量小、散射角大，散射作用大于粒子 辐射损失和质量平方成反比，粒子轫致辐射大于粒子 辐射损失和原子序数平方成

8、正比，对射线的防护宜采用原子序数较低的材料（铝、有机玻璃等）第三十一页，本课件共有44页二、射程和吸收规律1.射程空气对空气对射线的吸收曲线射线的吸收曲线第三十二页，本课件共有44页第三十三页，本课件共有44页射线的吸收曲线射线的吸收曲线第三十四页，本课件共有44页粒子电离比值大、速度小、射程短；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，伤害很集中第三十五页，本课件共有44页4 4 放射性核素在医学上的应用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

9、病情况二、放射性同位素治疗 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，达到控制发展直至破坏熄灭的目的第三十六页，本课件共有44页5 5 放射性核素的探测和放射性核素的探测和成象系统成象系统一、射线的探测1.半导体探测器第三十七页，本课件共有44页2.闪烁计数器第三十八页，本课件共有44页二、放射性核素成象1.照相机第三十九页，本课件共有44页2.发射型计算机断层(ECT)利用待检器官吸收放射性核素放出的射线，建成影象，使图象更准确第四十页，本课件共有44页本章小结1.核素、同位素、同质异能素2.衰变3.衰变第四十一页，本课件共有44页4.EC5.跃迁和内转换第四十二页，本课件共有44页6.放射性衰变定律7.衰变常数、半衰期8.放射性活度单位：贝克勒尔 1Bq=1s-1 居里 1ci=3.71010 Bq第四十三页，本课件共有44页10.、粒子和物质的相互作用 电离比值、散射作用、射程 防护、伤害程度11.放射性核素在医学上的应用12.放射性核素的探测和成象系统第四十四页，本课件共有44页