放射性基础知识
放射性物质基础知识
关于放射性物质基础知识（α、β、γ射线）一、放射性元素有些元素能够自发地从不稳定的原子核内部放出粒子或射线（如α、β、γ射线等），同时释放出能量，最终衰变形成稳定元素，这种性质称为放射性，这类元素称为放射性元素。
在元素周期表上，原子序数大于 83 的元素都是放射性元素，83 以下的元素中只有锝（Tc，原子序数 43）和钷（Pm，原子序数 61）是放射性元素。
放射性元素可以分为天然放射性元素和人工放射性元素。
天然存在的放射性元素只有钋、氡（气体）、钫、镭、锕、钍、镤和铀，其中铀和钍最为常见；人工放射性元素是通过核反应人工合成的元素，如锝、钷和原子序数大于 93 的元素，比较出名的就是锝（用于医疗）和钚（用于核工业）。
二、放射性同位素同位素是同一元素的不同种原子，它们具有相同的质子数，但中子数却不同。
例如原子序数为 1 的氢就有三种同位素，分别是氕（H）、氘（D）、氚（T），它们的原子内都只有一个质子，但分别有 0、1、2 个中子。
在自然界，H 占氢元素的 99.98%，D 占 0.016%，T 主要通过人工合成（自然界里极微量的 T 是宇宙射线与上层大气间作用，通过核反应生成的）。
这三种同位素里，T 具有放射性。
碳（C）在自然界有 3 种同位素，它们是 C-12，C-13，C-14，其中 C-14 具有放射性（占碳元素的百万分之一），可以用来测文物年代。
钾（K）在自然界也有 3 种同位素，它们是 K-39，K-40，K-41，其中 K-40 具有放射性（占钾元素的 0.01%，它是岩石和土壤中天然放射性本底的重要来源之一。
铀（U）在自然界同样有 3 种同位素，它们是 U-234（0.005%），U-235（0.720%），U-238（99.275%），它们都具有放射性。
同位素分为稳定同位素和放射性同位素，它们按一定的比例在自然界存在。
碳和钾虽然有天然的放射性同位素，但含量极少，所以这两种元素不被认为是放射性元素。
放射性的基础知识
一、放射性1、放射性核衰变核衰变：有些原子核不稳定，能自发地改变核结构，这种现象称为核衰变；放射性：在核衰变过程中总是放射出具有一定动能的带电或不带电的粒子，即α、β、γ射线，这种现象称为放射性；天然放射性：天然不稳定核素能自发放出射线的特性；人工放射性：通过核反应由人工制造出来的核素的放射性。
2、放射性衰变的类型①α衰变：不稳定重核(一般原子序数大于82)自发放出4He核(α粒子)的过程；α粒子的质量大，速度小，照射物质时易使其原子、分子发生电离或激发，但穿透能力小，只能穿过皮肤的角质层②β衰变：放射性核素放射β粒子（即快速电子）的过程，它是原子核内质子和中子发生互变的结果；负β衰变（β-衰变）：核素中的中子转变为质子并放出一个β-粒子和中微子的过程。
β-粒子实际上是带一个单位负电荷的电子。
β射线电子速度比α射线高10倍以上，其穿透能力较强，在空气中能穿透几米至几十米才被吸收；与物质作用时可使其原子电离，也能灼伤皮肤；正β衰变(β+衰变)：核素中质子转变为中子并发射出正电子和中微子的过程；电子俘获：不稳定的原子核俘获一个核外电子，使核中的质子转变成中子并放出一个中微子的过程。
因靠近原子核的K层电子被俘获的几率大于其他壳层电子，故这种衰变又称为K 电子俘获；③γ衰变：原子核从较高能级跃迁到较低能级或者基态时所发射的电磁辐射；γ射线是一种波长很短的电磁波（约为0.007~0.1nm），穿透能力极强，它与物质作用时产生光电效应、康普顿效应、电子对生成效应等；3、放射性活度和半衰期①放射性活度：单位时间内发生核衰变的数目；A—放射性活度（s-1），活度单位贝可（Bq），其中1Bq=1s-1，1贝可表示1s内发生1次衰变；N—某时刻的核素数；t—时间（s）；λ—衰变常数，放射性核素在单位时间内的衰变几率；②半衰期(T1/2)：放射性核素因衰变而减少到原来的一半所需时间；4、核反应：用快速粒子打击靶核而给出新核(核产物)和另一粒子的过程称为核反应；方法：用快速中子轰击发生核反应；吸收慢中子的核反应；用带电粒子轰击发生核反应；用高能光子照射发生核反应；二、照射量和剂量1、照射量dQ——γ或x射线在空气中完全被阻止时，引起质量为dm的某一体积元的空气电离所产生的带电粒子（正或负）的总电量值（C，库仑）；x——照射量，国际单位制单位：库仑/kg，即C/kg伦琴（R），1R=2.58×10-4C/kg伦琴单位定义：凡1伦琴γ或x射线照射1cm3标准状况下（0℃，101.325kPa）空气，能引起空气电离而产生1静电单位正电荷和1静电单位负电荷的带电粒子；2、吸收剂量：在电离辐射与物质发生相互作用时单位质量的物质吸收电离辐射能量的大小；D——吸收剂量；——电离辐射给予质量为dm的物质的平均能量；吸收剂量D的国际单位为J/kg，专门名称为戈瑞，简称戈，用符号Gy表示：1Gy=1J/kg拉德(rad) 1rad=10-2Gy吸收剂量率（P）：单位时间内的吸收剂量，单位为Gy/s或rad/s3、剂量当量（H）：在生物机体组织内所考虑的一个体积单元上吸收剂量、品质因数和所有修正因素的乘积，H=DQND——吸收剂量（Gy）；Q——品质因数，其值决定于导致电离粒子的初始动能，种类及照射类型；N——所有其他修正因素的乘积，通常取为1；剂量当量(H)的国际单位J/kg，希沃特(Sv)，1Sv=1J/kg雷姆(rem)，1rem=10-2Sv剂量当量率：单位时间内的剂量当量，Sv/s或rem/s；4、第二节环境中的放射性本节要求：了解环境中放射性的来源，放射性核素在土壤、水、大气等环境中的分布，了解放射性核素对人体的危害及内照射概念。
放射性防护知识培训【2024版】
一、放射性基础知识
1、基础概念
2、射线分类及危害
3、常用的辐射量及单位
二、放射卫生法规
1、《职业病防治法 》
2001年
国务院令60号
1、《放射工作人员健康管理规定》（卫生部令第52号）
2、《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》（GB 18871-2002）
3、《放射性同位素与射线装置放射防护条例》国务院令第44号
（ GBZ101-2002 ） 《放射性白内障诊断标准》 （ GBZ67-2002） 《职业性放射性疾病诊断标准》 （总则）等
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二、放射卫生法规与标准
主要管理对象及范围
放射工作卫生 防护管理办法
放射防护器材与 含放射性产品卫 生管理办法
放射事故管理 规定
放射工作单位
生产、销售和 进口企业
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二、放射卫生法规与标准
（一）放射卫生防护基本标准
《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》 （ GB 18871-2002 ）
《用于X、γ线外照射放射防护的剂量转换因 子》（GB11712-89）
《不同年龄公众成员的放射性核素的ALI值》 （GB/T16142-1995）等为剂量估算提供基本 参数的标准也属于放射卫生防护基本标准。
国家标准
专业标准 地方标准 企业标准
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二、放射卫生标准
2、放射卫生标准按其性质和使用范围共分6类： （一）放射卫生防护基本标准 （二）职业照射的防护标准 （三）公众照射的防护标准 （四）医疗照射的防护标准 （五）放射病诊断标准及处理原则 （六）监测规范和方法标准
发给放射工作人员上岗证，方可上岗 放射工作人员上岗证每年复核一次，每5年焕
放射性基础知识
放射性活度旧的专用单位是居里（Ci），它表示放射性 核素在1秒钟发生3.7×1010次核衰变即：
1居里（Ci）＝3.7×1010秒－1（S－1）
活度常用kBq( k＝103）、MBq（M＝106）、GBq（G＝ 109）、TBq（T＝1012）、PBq（P＝1015）和mCi（毫居 里）、Ci（微居里)等由词头和贝可或居里构成的十进 位数或分数单位表示。它们之间的关系：
内容
第一部分：核与辐射技术应用概况 第二部分：放射性基础知识 第三部分：辐射量及其单位
第一部分 核与辐射技术应用概况
应用范围广泛，遍及国民经济各部门。
核电站、医疗卫生、工业探伤、油田测井、地
质勘探、辐照加工、计量仪表(核子秤、料位
计、密度计、水分计等)、辐照育种、同位素
示踪、教育科研等。
一、民用电离辐射源
子核在单位时间内发生衰变的概率。
每一种放射性核素都有其固定的衰变常量， λ值越 大，表示放射性核素衰变的快。
半衰期T½
定义：放射性母体原子核数目衰减至原来数目的一半所需要的时间。
物理意义：表示核衰变快慢的物理量。 各种放射性核素都有一定的半衰期，如碘-131的半衰期是8天， 铯-137是30年，钴-60的半衰期是5.26年，铱-192的半衰期是74.3 天，硒-75的半衰期是118天碳-14是5730年，钚-239是24000年，铀 -238是4 470 000 000年，等等。
三、放射性衰变规律
衰变定律
母体原子核的数目随时间呈指数规律减少 N=N0e-λt 式中：N0是当t=0时刻放射核素母体的原子核数目。 母体总核数N的值随时间t的增加按指数规律衰减；λ为
一比例常数，称为衰变常数。
放射性基础知识
Q
92238U
α（24He）+90234Th
蜕变产物的确定用位移定律确定， 即：蜕变前后总质量数和总电荷数不变。
衰变—— 238U 234Th
+
+
+
++
+
Parent nu+cleus
+ +
4He nucleus emitted
238U4He + 234Th
particle gets the most decay energy
原子核或原子称为核素。
A Z
X
N
C 12 66
12 6
C
12 C
核子数、中子数、质子数和能态只要有一个不同，就 Nhomakorabea不同的核素。
20886Tl 3980Sr
60Co
28028Pb Y 91
39
58Co
两种核素，A同，Z、N不同。 两种核素，N同，A、Z不同。 两种核素，Z同，A、N不同。
60Co 60Com 两种核素，A、Z、N同，能态不同。
A Z
X
e Z A1Y
Q
电子俘获
A proton changes to neutron
Electron
X ray
衰变
+
+ ++
+ +
+
+ +
photon
99mTcT1/2 6h99Tc (E 0.140MeV)
射线特点：
1、光子是从原子核中发射的； 2、常常伴随在 、 衰变之后； 3、单能； 4、 射线的能量与原子核相关。
放射性基础知识
都是电子的质量。约为α 粒子1/7300。能量是连续分布的，从最低能
到最高能都有。1MeV的β粒子 速度接近光速，能穿透几毫米厚的铝 板，电离比α 粒子弱，但也能使空气电离。
8
γ射线：是一种波长短、能量大的电磁波。它从原子核里面发出来， 不带电，以光速运动。 γ射线能量一般在几十KeV至几MeV，穿透力 很强。 放射性核素的放射性与核素的温度、压力以及所处的环境（如电磁场） 等都无关。 除了上述的三种射线外，还有X射线，中子等。 X射线主要来源于原子核外电子从高能级到低能级的跃迁（称为特
放射性基础知识
1
什么是辐射？
辐射指的是能量以电磁波或粒子的形式向外扩散。
1. 非电离辐射：指能量低、无法导致电中性物质发生电
离的辐射,如太阳光、灯光、红外线、微波、无线电波、 雷达波等。能量小于10eV 2. 电离辐射：指能量高、能使物质发生电离作用的辐射。 能量大于10eV 电离辐射分为： 粒子辐射，如α、β、中子等； 波的辐射， 如x、γ射线等。
16
α衰变：
原子核自发地放射出α粒子而转变成另外一种原子核的过程，叫做α衰 变。经过α衰变以后，子核的质量数比母核减少4，原子序数减少2，其衰变 式如下：
A Z
其中：X为母核，Y为子核，A为质量数，Z为原子序数，Q为衰变能，源于子核的质量亏损。
X
A－4 Z－2
4 Y He2 Q
实验发现，能够发生α衰变的与原子核都为重核，质量数A小于140的原子核 不具有α放射性。
原子质量单位等于一 个碳－ 12 核素原子质 量的1/12，记为u。 1u=1.6605655 × 10 -27 kg。
质子和中子质量几乎 一样，分别为：
A Z
实验室安全-放射
培训实验室人员掌握放射性事故的应 急处理措施，包括应急预案、事故报 告和处置等。
安全教育培训的方式
理论授课
通过专业教师进行理论授课，系统介绍放射性知识和安全操作规 程。
实践操作培训
在专业人员的指导下进行实践操作，掌握安全操作技能和防护措施。
模拟演练
通过模拟演练，提高实验室人员在应对放射性事故时的应急处理能 力。
3
实验环境
确保实验室环境满足放射性实验的要求，包括放 射性物质的储存、通风系统、安全门等。
实验操作规程
操作规范
遵循标准的操作规程，确保实验过程的安全和准确。在操 作放射性物质时，应遵循最小化原则，即使用最少的放射 性物质达到实验目的。
剂量控制
严格控制实验过程中的放射性剂量，避免人员受到过量辐 射。使用剂量监测设备，定期对实验室环境进行辐射检测。
门、防护墙、防护玻璃等，确保工作人员和周围环境的安全。
放射性物质的储存与使用
放射性物质分类管理
根据放射性物质的特性进行分类管理，不同类别的放射性物质应存 放在相应的安全容器或库房内，并配备相应的监测和警报设备。
严格控制使用条件
在使用放射性物质时，应严格控制使用条件，如剂量率、暴露时间 等，避免造成辐射损伤。
保障实验结果准确
避免放射性污染对实验样 本和设备的干扰，确保实 验结果的可靠性。
遵守法规要求
符合国家和地方对放射性 物质管理的法规要求，避 免法律责任。
实验室安全的法规和标准
国家安全标准
个人剂量限制
遵循国家和地方颁布的实验室安全标 准和规范，确保实验室建设和运营的 合规性。
根据国家和国际标准，限制实验人员 接受的辐射剂量，避免超过安全限值。
放射性基础知识(2014年用半天班1月6日工业用源班)
放射性基础知识
山东省环保学校与培训中心
2014. 识
辐射量和单位
关于放射性
― 放射性”：人们常称其为“无形的杀 手”。 “放射性”是一柄“双刃剑”。 放射性是自然界存在的一种自然现象。不 稳定的原子核在发生变化的同时会发射各 种各样的射线，这种现象就是人们常说的 放射性。
和中子以及特定能态的一种原子核或原子。
2.核素的分类：根据原子核的稳定性，核素分为
稳定的核素和不稳定的放射性核素。
1.3 核素及符号表示
3.符号表示：
A Z
X
X－核素代号 Z－原子序数 A－质量数 A=Z+N(中子数)
如：1H、2 He、 6 C等。
1 4
14
在实际应用中，有时只标记核素的质量 数，如14C、C-14、碳-14
原子的结构模型
原子的半径：R约为10-10m
原子核的半径：约为10-14～10-15m 原子的质量：1u=12C原子质量х1/12 =1.6605655х10-27kg 原子核的密度
2.84×108t/cm3
即在每立方厘米体积中有近3亿吨的物质
1.3 核素及符号表示
1.核素：是指在其原子核内具有一定数目的质子
2.1.2 贝克勒尔发现放射性－1896年
亨利 · 贝克勒尔：法国物理学家。他 一直从事铀盐的研究 . 同居里夫妇一 起荣获了1903年度诺贝尔物理奖。 放射性的发现：贝克勒尔在听伦琴发现 X 射线的报告 时，引起了他的联想：“荧光物质在普通光照下也会 发出 X 射线吗？”他用硫酸铀酰钾这种荧光物质做了 实验：让阳光曝晒硫酸铀酰钾 , 在铀盐晶体下放一张 用黑纸包好的照相底片，并剪了一块带花样的金属片
放射性基础知识
放射防护的方法
。外照射防护： （采取屏蔽措施，包括对放射原的屏蔽和对操作 人员的屏蔽。 。内照射防护： （1）防止放射性经消化系统（口腔）； （2）防止放射性经呼吸系统进入体内； （3）防止放射性经皮肤（伤口）进入体内。
现场工作注意防护
利用仪器 。利用辐射仪器可判断放射源是否存在。同时， 也能判断辐射剂量的大小。 。注意标志 。放射源的三叶标志，工作场所有警示标志（当 心电离辐射），放射源的包装体或铭牌上有放射 源的标志。 。依靠经验 a.主要根据不同行业使用的放射源的核素种类、活 a.主要根据不同行业使用的放射源的核素种类、活 度大小的不同，采取不同的防护措施。
放射污染的特殊性
能量流污染 （1）不为器官所感知-------危害性。 ）不为器官所感知-------危害性。 （2）心理影响-------恐慌性。 ）心理影响-------恐慌性。 （3）社会影响-------敏感性。 ）社会影响-------敏感性。
放射防护的目的和原则
目的：防止确定性效应的发生，并限制随 机效应的发生率，保护好环境，使之达到 可接受水平，以保证放射工作人员和广大 公众的健康，促进核技术的应用和发展。 原则：三原则，即包括实践的正当性、防 护与安全最优化、剂量限制和潜在照射危 险限制。
b.发现或疑似放射源物体时，如果无监测仪 b.发现或疑似放射源物体时，如果无监测仪 器，远离这些物品。既不要接触也不要擅 自移动这些物品，更不要随意打开容器， 应及时报告。 c.在现场检查时，不要随意接触和乱碰含放 c.在现场检查时，不要随意接触和乱碰含放 射性物品或放射源。特别在检查开放源 （如医院）过程中不要抽烟或吃东西。检 查结束后要及时洗手。
放射性度量单位
剂量 。某一对象所接受或吸收的辐射的一种量度。 。吸收剂量 。定义：授予该体积的总能量除以该体积的质量 而得的商。 。SI单位是焦耳每千克（J.Kg¯ ¹ ），称为戈瑞 SI单位是焦耳每千克（J.Kg （Gy） Gy） 。有效剂量 。定义：人体各组织或器官的当量剂量乘以相应 的组织权重因数后的和。单位用J.Kg 称为Sv。 的组织权重因数后的和。单位用J.Kg¯ ¹称为Sv。
放射性基础知识
第一讲 放射性基础知识
物质的微观结构 放射性 放射性核素的衰变 放射性强弱的表示- 放射性强弱的表示-放射性活度 辐射源 辐射危害
1.物质的微观结构
所有的物质都是由分子 所有的物质都是由分子构成的 分子构成的 分子是由原子 分子是由原子构成的组成元素的基本单位 原子构成的 原子是由原子核 电子构成的 原子是由原子核和电子构成的 原子核和 原子核由质子 中子构成的 原子核由 质子 和 中子 构成的 , 构成 质子和 构成的, 原子核的质子和中子统称为核子. 原子核的质子和中子统称为核子.
X射线的发现:1895年冬,伦琴在德国维尔茨堡大 射线的发现:1895年冬 年冬,
学的实验室里做阴极射线管辉光实验. 学的实验室里做阴极射线管辉光实验 . 伦琴用高压 电场轰击阴极射线管内的两个金属电极, 电场轰击阴极射线管内的两个金属电极 , 把电子从 金属原子中打出来,此即"阴极射线" 金属原子中打出来,此即"阴极射线" .
玻尔的原子模型 1913年尼尔斯 玻尔对" 年尼尔斯 1913年尼尔斯玻尔对"小太阳系 原子模型"进行了完善, 原子模型"进行了完善,提出了 玻尔模型. 玻尔模型. 1.原子核外的电子只能在一些特定的轨道上运 不连续的, 运动轨道是不连续的 动,运动轨道是不连续的,每个确定的轨道 都具有与其相关的确定能量.电子运动轨道 离原子核越远,相对应的原子的能量越高, 离原子核越远,相对应的原子的能量越高, 这些不连续的能量值组成了原子的不同的 能级" "能级". 2.原子从较高的激发态向较低的激发态或基态 跃迁的过程是辐射能量的过程, 跃迁的过程是辐射能量的过程,该能量以光 子的形式( 辐射出去, 子的形式(波)辐射出去,辐射的能量等于 这两个能级的差值. 这两个能级的差值.
放射性基础知识_放射性同位素与射线装置安全和防护1培训
居里夫人在对沥青铀矿进行检测时， 发现其放射强度确实如贝克勒尔所 说，比铀强许多倍。居里夫妇在巴 黎市立理化学校找到一个不避风雨 的废弃厂棚，用奥地利政府免费赠 送的棕色沥青铀矿残渣倒进大锅， 加上化学药品和水煮沸，用铁棒连 续地搅动几小时。 1898 ～ 1902 年，居里夫妇经过 4年的艰苦努力，终于 从几十吨沥青铀矿中提炼出0.1g新的放射性元素镭的 氯化物晶体，发现了镭。镭的放射性强度是铀的 250 万倍。居里夫妇荣获了1903年度诺贝尔物理奖。
7.3 放射性活度的计算
• 放射性活度随时间的延长呈指数规律减 弱. • 计算公式：A=A0e-λt A0表示在t=0时的放射性活度. • 放射性比活度a：样品的放射性活度除以 该样品的总质量（或总体积）。 单位：Bq/kg，Bq/L
8. 辐射源
8.1 辐射
• 辐射分为电离辐射和非电离辐射。 • 非电离辐射：辐射能量较低，照射到物体上时， 不能使物体的分子和原子发生电离（即将原子中 的电子打掉，变成带电的离子），如无线电波、 红外线、可见光、紫外线等。
β放射源：
• 主要用作放射性测厚仪、皮肤科敷贴器和气象色谱 仪的电子捕集器等。常用的放射性核素有58Co、60Co、 63Ni、85Kr氪、137Cs、147Pm钜、204Tl铊等。 • β射线的穿透能力比同样能量α粒子约强100倍，能量 超过70keV的β粒子可穿透皮肤表层。常用的β放射源 的β粒子能量大于70keV，故应考虑β外照射的防护。 • β放射性核素衰变时，常伴随有γ辐射或其他形式的 光子。β粒子穿过周围物质时产生轫致辐射（X射 线），其穿透能力比β粒子强得多。因此，在使用β 放射源时不能忽略γ射线的防护，即使是纯β发射体， 也要减少轫致辐射（X射线）的影响。
放射性的基础知识
放射性的基础知识一、 放射性衰变不稳定的原子核，能自发放出射线，转变成稳定的原子核，这一转变过程称为放射性衰变。
自然界存在着稳定性核素和放射性核素，放射性衰变是原子核内部的物理现象。
稳定的原子核中，中子和质子数目通常保持一定的比例，当中子数或质子数过多时，原子核便不稳定，形成放射性核素。
放射性核素又分为天然放射性核素（自然界存在的，如U-238, Th-232，Ra-226和K-40等）和人工放射性核素（由人工核反应生产的，如Cs-137，Co-60，I-131等）。
1、 核衰变方式，主要有以下几种：① α衰变，放射性原子核放出α粒子（He 原子核）后生成另一个核的过程。
Z X A →Z-2YA-4+2He 4+Q 它一般发生在原子序数较高的重原子核中,尤其为原子序数大于82的重金属原子核中,如88Ra 226→86Rn 222+2He 4+4.879Mev 92U 238→90Th 234+2He 4+4.15Mev ② β衰变，分β-衰变、β+衰变和电子俘获三种情况。
β-衰变为放出负电子（e -）的衰变，它是由于原子核中中子过多而造成，放出一个负电子后，核内一个中子转变为一个质子，原子序数增加1，衰变式为：Z X A →Z+1Y A +β-+ν+Q由于β-衰变产生的能量在β-粒子和反中微子ν之间分配，因此β-粒子的能量是连续分布，最大为Q ，最小为0，如：55Cs 137→56Ba 137+β-+ ν+Q 27Co 60 →28Ba 60+β-+ ν +Q 同理β+ 衰变是放出正电子（e +）的衰变，它是由于原子核内质子过多而引起的，放出一个正电子后，核内一个质子转变为一个中子，原子序数减少1，其衰变式为：Z X A →Z-1Y A +β++ν+Q 自然界中找不到正电子衰变的核素。
电子俘获又称K 俘获，它是原子核自核外层轨道上（通常在K 层）俘获一个电子，使核里的一个质子转变成一个中子，并放出中微子，衰变式为：Z X A +e +→Z-1Y A +ν+Q 很多放射性同位素会发生电子俘获衰变，如：26Fe 55 +e -→25Mn 55+ν+Q 53I 125 +e -→52Te 125+ν+Q 电子俘获过程中会伴随发生标识χ射线，γ射线和俄歇电子（即外层电子跃迁至K 层时，过剩能量传递给另一个壳层电子发出）。
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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。
。。。。。。
。。。。。。
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
++
++ -+ -
+ ++-++-+-++--++--++--+-++----
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……
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
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)
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
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 %）
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
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
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
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
dE dl
col
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
+-++--+-
+ -- -
-
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
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
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）
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
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