放射性基础知识
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电离作用严重 产生离子对数目多
α粒子径迹是一条直线 5.3 MeVα粒子在空气中 的射程3.83 cm
电子径迹是折线
γ射线对物质的电离作用:两步过程
γ射线
第1 步 初级作用
三种作用效应
光电效应 康普顿效应 电子对效应
产生次级电子
第2 步 次级作用
电离效应
次级电子使 物质原子电离
光电效应
自由电子 原子
原子结构
原子核
中子
++
+
质子
电子 (电子云)
一 基本衰变类型:
衰变
+ +
+
++
+
放射性母+核!!
+ +
从母核中射出 的4He原子核
238U4He + 234Th
粒子得到大部分衰变能
衰变——241Am 237Np
基本衰变类型: 衰变
发生原因——母核中子或质子过多
中微子
+
+ ++
+ +
+
+ +
质子转变+ 成中子，并且 带走一个单位的正电荷
母核 -衰变
衰变
137 Ba + 射线（661.7 keV）
子核（基态） （0.0）
光子是什麽？（学生举例说明光子的来源和分类） 射线就是高能量的光子 ：几百keV-MeV 量级 衰变发生由于原子核能量态高，从高能态向低能态跃 迁 ，在这个过程中发射 射线，原子核能态降低。
射线是高能量的电磁辐射—— 光子
衰变:
特点： 1、从原子核中发射出光子 2、常常在 或 衰变后核子从激发态退激
时发生 3、产生的射线能量离散 4、可以通过测量光子能量来区分母体的核素
类别
衰变——3He 3He
α 衰变 β+ 衰变
β- 衰变 衰变
二 衰变规律 半衰期(half-live)
1.3.3 放射性衰变基本规律
2） 1803道耳顿原子—科学概念球 科学概念球
人类认识物质“基本砖块”历程
公元前4世纪 德寞克利特
1913 玻耳
100
60多年
1803 道尔顿
1911 卢瑟福
1932海森堡
1964夸克
？
1990年代
电子“轻基子本砖块”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。
电视机 高压15 kV 电子束能量15 keV x 射线能量 0 -15 keV
原子核
应注意玻璃含有40K U Th
4 正电子湮灭
γ
正电子与负电子相遇发生湮
灭，产生两个 0.511 MeV
的 γ光子。
γ
e+ + e- → γ + γ
me+ + me - = 0.511 + 0.511 MeV 质量转化为能量 转化效率 (100 %）
相互作用系数
质量减弱系数
k
（X）射线：光电效应、康普顿效应、电子对效应
质量能量转移系数
tr p a a ka （剔除向光子转移部分）
质量能量吸收系数
en tr 1 g g : 带电粒子的韧致辐射份额
相互作用系数
碰撞阻止本领
S
col
1
dE dl
col
1 指数衰减规律 N = N0e-t
N0: （t = 0）时放射性原子 核的数目
N: 经过t时间后未发生衰变 的放射性原子核数目
:放射性原子核衰变常数 大小只与原子核本身性质 有关，与外界条件无关; 数值越大衰变越快
N = N0e-t
衰变规律:
N N0et
核辐射与物质的基本作用
物 质：气体 液体 固体 包括人体 等
。。。。。。
。。。。。。
αβ γn
。。。。。。 。。。原子。。。
微观粒子间碰撞有动量和能量的传递 库仑作用 1 电离作用 2 电离效应
二 带电粒子通过物质
物质中原子被电离，在 粒子通过的路径上形成 许多离子对：
库仑作用
e+
正离子和自由电子
自由电子 正离子
++
++ -+ -
+ ++-++-+-++--++--++--+-++----
辐射阻止本领
带电粒子与介质原子作 用：电离、激发
S
rad
1
dE dl
rad
总阻止本领
带电粒子在介质原子核作用：韧致辐射
S
S
c
ol
S
rad
dE dE EZ 1, E Ecri
dl rad dl col 800
五 中子与物质的作用
+-++--+-
+ -- -
-
α + 靶原子 → 正离子 + 电子 + α
4He + Ar → Ar+ + e- + 4He
α 射线与β射线电离效应比较
α 射线 β 射线 径迹 粗 直 细 弯
实验结果
电离作用 Z1Z2 /v2
Z1 入射粒子原子序数 Z1 靶粒子原子序数 v 入射粒子速度
α 电离作用强
延迟的中子发射过程产物 -------------缓发中子
裂变中子中有0.6 %的缓发中子使得热中子反应堆可控！
正衰变——11C 11B
电子俘获
质子变成中子
X射线
电子俘获——7Be 7Li
基本衰变类型: 衰变
+
+ ++
+ +
+
+ +
光子
－
中微子
3） 衰变
137 Cs
137 Ba* （激发态）
贝克勒尔与 居里夫妇
居里夫妇
第一章 原子核与放射性物理基础
1) “原子” 概念的提出 古希腊时代 哲wk.baidu.com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……
中微子
- 原子轨道电子被俘获
中子转变成质子，并且 带走一个单位的负电荷
-
反中微子
三种子体分享裂变能——因此电子具有连续能量
基本衰变——衰变（动画）
Radiocarbon Formation and Exchange
Cosmic rays
n
14N proton
14CO2
14C CO2
衰变——3H 3He
受激原子
作用机制
光子同(整个)原子作用把自己的全部能量传递给原子,
壳层中某一电子获得动能克服原子束缚跑出来,成为
自由电子，光子本身消失了。
γ + A A* + e- （光电子）
原子
A + X 射线
• 电子对效应
能量≥1.02 MeV 的γ射线 与原子核作用可能产生一对 正-负电子。
能量转化成 质量
M = E /C2
M ＋ γ → M + e+ + e- → γ1 + γ2
1.02 MeV
me
me
0.511MeV 0.511MeV
基本条件： γ射线能量 Eγ 1.02 MeV 为什麽？
3 轫致辐射
电子打在荧光屏上 产生X射线
电视机显像管
产生机制
特征: x 射线能量连续 0 – EMax(电子能量)
α粒子径迹是一条直线 5.3 MeVα粒子在空气中 的射程3.83 cm
电子径迹是折线
γ射线对物质的电离作用:两步过程
γ射线
第1 步 初级作用
三种作用效应
光电效应 康普顿效应 电子对效应
产生次级电子
第2 步 次级作用
电离效应
次级电子使 物质原子电离
光电效应
自由电子 原子
原子结构
原子核
中子
++
+
质子
电子 (电子云)
一 基本衰变类型:
衰变
+ +
+
++
+
放射性母+核!!
+ +
从母核中射出 的4He原子核
238U4He + 234Th
粒子得到大部分衰变能
衰变——241Am 237Np
基本衰变类型: 衰变
发生原因——母核中子或质子过多
中微子
+
+ ++
+ +
+
+ +
质子转变+ 成中子，并且 带走一个单位的正电荷
母核 -衰变
衰变
137 Ba + 射线（661.7 keV）
子核（基态） （0.0）
光子是什麽？（学生举例说明光子的来源和分类） 射线就是高能量的光子 ：几百keV-MeV 量级 衰变发生由于原子核能量态高，从高能态向低能态跃 迁 ，在这个过程中发射 射线，原子核能态降低。
射线是高能量的电磁辐射—— 光子
衰变:
特点： 1、从原子核中发射出光子 2、常常在 或 衰变后核子从激发态退激
时发生 3、产生的射线能量离散 4、可以通过测量光子能量来区分母体的核素
类别
衰变——3He 3He
α 衰变 β+ 衰变
β- 衰变 衰变
二 衰变规律 半衰期(half-live)
1.3.3 放射性衰变基本规律
2） 1803道耳顿原子—科学概念球 科学概念球
人类认识物质“基本砖块”历程
公元前4世纪 德寞克利特
1913 玻耳
100
60多年
1803 道尔顿
1911 卢瑟福
1932海森堡
1964夸克
？
1990年代
电子“轻基子本砖块”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。
电视机 高压15 kV 电子束能量15 keV x 射线能量 0 -15 keV
原子核
应注意玻璃含有40K U Th
4 正电子湮灭
γ
正电子与负电子相遇发生湮
灭，产生两个 0.511 MeV
的 γ光子。
γ
e+ + e- → γ + γ
me+ + me - = 0.511 + 0.511 MeV 质量转化为能量 转化效率 (100 %）
相互作用系数
质量减弱系数
k
（X）射线：光电效应、康普顿效应、电子对效应
质量能量转移系数
tr p a a ka （剔除向光子转移部分）
质量能量吸收系数
en tr 1 g g : 带电粒子的韧致辐射份额
相互作用系数
碰撞阻止本领
S
col
1
dE dl
col
1 指数衰减规律 N = N0e-t
N0: （t = 0）时放射性原子 核的数目
N: 经过t时间后未发生衰变 的放射性原子核数目
:放射性原子核衰变常数 大小只与原子核本身性质 有关，与外界条件无关; 数值越大衰变越快
N = N0e-t
衰变规律:
N N0et
核辐射与物质的基本作用
物 质：气体 液体 固体 包括人体 等
。。。。。。
。。。。。。
αβ γn
。。。。。。 。。。原子。。。
微观粒子间碰撞有动量和能量的传递 库仑作用 1 电离作用 2 电离效应
二 带电粒子通过物质
物质中原子被电离，在 粒子通过的路径上形成 许多离子对：
库仑作用
e+
正离子和自由电子
自由电子 正离子
++
++ -+ -
+ ++-++-+-++--++--++--+-++----
辐射阻止本领
带电粒子与介质原子作 用：电离、激发
S
rad
1
dE dl
rad
总阻止本领
带电粒子在介质原子核作用：韧致辐射
S
S
c
ol
S
rad
dE dE EZ 1, E Ecri
dl rad dl col 800
五 中子与物质的作用
+-++--+-
+ -- -
-
α + 靶原子 → 正离子 + 电子 + α
4He + Ar → Ar+ + e- + 4He
α 射线与β射线电离效应比较
α 射线 β 射线 径迹 粗 直 细 弯
实验结果
电离作用 Z1Z2 /v2
Z1 入射粒子原子序数 Z1 靶粒子原子序数 v 入射粒子速度
α 电离作用强
延迟的中子发射过程产物 -------------缓发中子
裂变中子中有0.6 %的缓发中子使得热中子反应堆可控！
正衰变——11C 11B
电子俘获
质子变成中子
X射线
电子俘获——7Be 7Li
基本衰变类型: 衰变
+
+ ++
+ +
+
+ +
光子
－
中微子
3） 衰变
137 Cs
137 Ba* （激发态）
贝克勒尔与 居里夫妇
居里夫妇
第一章 原子核与放射性物理基础
1) “原子” 概念的提出 古希腊时代 哲wk.baidu.com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……
中微子
- 原子轨道电子被俘获
中子转变成质子，并且 带走一个单位的负电荷
-
反中微子
三种子体分享裂变能——因此电子具有连续能量
基本衰变——衰变（动画）
Radiocarbon Formation and Exchange
Cosmic rays
n
14N proton
14CO2
14C CO2
衰变——3H 3He
受激原子
作用机制
光子同(整个)原子作用把自己的全部能量传递给原子,
壳层中某一电子获得动能克服原子束缚跑出来,成为
自由电子，光子本身消失了。
γ + A A* + e- （光电子）
原子
A + X 射线
• 电子对效应
能量≥1.02 MeV 的γ射线 与原子核作用可能产生一对 正-负电子。
能量转化成 质量
M = E /C2
M ＋ γ → M + e+ + e- → γ1 + γ2
1.02 MeV
me
me
0.511MeV 0.511MeV
基本条件： γ射线能量 Eγ 1.02 MeV 为什麽？
3 轫致辐射
电子打在荧光屏上 产生X射线
电视机显像管
产生机制
特征: x 射线能量连续 0 – EMax(电子能量)