射线检测物理基础

图13
* 均匀分布
* 不同数量的质子和不同数量的中子构成不同性质（元素） 的原子核
* 原子的原子量A代表该原子的原子核的质子和中子的总和: A=Z+ N
3 原子核的电荷 正电荷=原子序数 Z
4 原子核的半径 10-13----10-12 cm
5 原子核的质量 原子核的质量 >>电子的质量;
原子的质量 原子核的质量
间接电离辐射X射射线线

中子射线
过程。 辐射电粒磁子辐辐射射:：X射射线线、、射射线线、质子射线、中子射线
不带电离子 电中性 贯穿物质的本领较强 广泛用于无损检测
2 α衰变 * 放射性原子核释放出α粒子的过程称为α衰变，放出带2个正电荷的氦核。 * α衰变后，原子核内核子数的变化： α粒子是氦的原子核（He) 核内：2个质子，2个中子 一次α衰变：质子数减少二个，中子数减少二个，原 子量减少4。图13 * α粒子所形成的α射线是一种电离辐射。α 射线穿透能力很小，在空气中也只能
* 稳定同位素与不稳定同位素 * 放射性同位素与人工放射性同位素.
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射线和辐射

射线:由各种放射 性核素发射出的
非电离辐射
微波辐射 红外线辐射
、具有特定能量 的粒子或光子束 流。

阴极射线
辐射直接电离辐射射线

质子射线
带电离子 贯穿物质的本领较差
辐射：射线由射 线源向外发射的
（2）原子从一个能量为En的稳定状态过度到能量为Em的稳定状态
时，它发射（或吸收）单色的辐射，其频率υ 决定于下列关系式 （称为玻尔频率条件）：
hυ （光wk.baidu.com子能量）=En-Em
En、Em分别为较高、较低
能级的能量值。稳定状态的改变（或能量的改变）是不连续的
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4 玻尔理论中的几个概念：
图11
* 基态：原子处于最低能量的状态称为基态，是稳定状态；
射线检测初、中级人员培训
射线检测的物理基础
本章节的内容
原子与原子结构 射线的种类和性质 射线与物质的相互作用 射线照相法的原理与特点
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第一节 原子与原子结构
一 原子 1 原子的概念: * 定义：组成单质和化合物分子的最小微粒，是元素的具体体 现,是体现元素性质的最小微粒,由原子核和核外电子构成。 2 原子的构成：图11 动画演示 * 原子是由原子核和核外电子所构成。 * 电子围绕原子核作行星运动；电子在一定轨道上饶核运动。 * 原子是有质量、有尺寸的一种粒子。
图12
2 同位素
* 质子数相同而质量数不同的元素称为同位素。
如：1H，2H，3H
图12
10
3 元素周期律 * 1869门捷列夫发现元素周期律 * 自然定律: 玻尔理论对元素周期律的科学解释 元素周期律揭示了：元素的性质是随着元素原子序数的增
加而呈现出周期性的变化，这一变化的原因是它们的原子结构随 着原子序数的增加而呈现周期变化的规律。 四 放射性衰变 1 原子核的重要性质----放射性 * 核的稳定性概念 * 处于基态的稳定性原子核.… *处于激发态的原子核是不稳定的。总是通过衰变释放能量，变成 另一种核素回归到基态。 * 衰变的定义：在无外界作用下，不稳定原子核自发释放出中 子和质子，转变为另一种元素的原子核，这种现象称为衰变。 * 自然衰变与人工衰变
* 跃迁：电子从一个轨道向另一个轨道的运动，称为跃迁（包括 从低到高；或从高到低的运动）；
* 能级：用平行线表示核外电子所处的能量级别称为能级，外壳 层能级最高，但外壳层上的电子结合能最低。
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二
原子核
1 原子核的结构
* 精确的结构模型自今尚未建立
* 多种模型并存的状态：壳层模型，液滴模型...、
2 原子核的构成
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6 核的稳定性 * 核的稳定性取决于质子与中子数量的组合 质子与中子数量： 2、8、20、28、50、82、126 最稳定。
7 核内的几种作用力 * 库仑力：库仑力是静电力，是电荷间的作用力 * 核力 ：存在于质子和中子间，是核稳定性的重要因素 核力的性质： （1）核力与电荷无关； （2）核力是短程力； （3）核力比库仑力约大100倍，是强相互作用力； （4）核力促成粒子的二种结合形式 成对结合： 质子 + 中子 对对结合： 一对质子 +一对中子
* 激发态：电子获得能量从低能级轨道进入高能级轨道，该过程 称为激发；此时原子处于高能量状态，称为激发态， 激发态是 不稳定的状态；
* 原子的状态特性：任何不稳定状态的原子必将自动的回到稳定 状态即回到基态；该过程将释放出原子高于基态的能量，即产生 辐射。释放能量的过程可以一次回到基态，也可以逐次回到基态；
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三 元素及元素周期律
1 元素的概念
（1）定义：具有相同核电荷的一类原子称为元素。
例如：所有一个核电荷数的原子称为 氢元素， 所有八个 核电荷数的原子称为氧元素...
（2）元素符号: 表示某种元素的一个符号
A：原子量（原子质量数）。
Z：原子序数：原子在元素周期表中的排列序号。原子核所
带的正电荷数。
10-8 / 10-13 = 100000 倍
（3）电荷：原子核带正电；电子带负电；原子为中性。
（4）构成：原子核（质子 + 中子）+电子
数量关系：原子量 = 质子数 + 中子数
A= Z + N
例：60钴 60 = 27 + 33
质子数Z=核的正电荷数=电子数=原子序数
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原子结构理论
.
3 原子结构理论
* 20世纪初二种不同的原子结构模型
1903年：汤姆森假设：核子与电子在原子内均匀分布 #
1911年：卢瑟福模型：行星分布
图11
* α 散射实验否定了汤姆森假设肯定了卢瑟福模型
* 卢瑟福模型不完善，1913年玻尔提出了完善的原子结构模型 ---玻尔模型. 玻尔理论（玻尔模型）的要点：
（1）原子只能存在一些不连续的稳定状态，这些稳定状态各有一 定的能量E1、E2、E3.....En。处于稳定状态中运动的电子虽然 有加速度，但不发生能量辐射。能量的改变，是由于吸收或 放射辐射的结果或由于碰撞的结果。
（1）质量：几乎集中在原子核内，核的密度非常大！ 如果：把核集中在 1cm3 的体积内，那么：这1cm3 的体积内核 的总重量为 108 吨！ （一万万吨！）
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（2）大小：原子半径 10-8 cm 数量级。 原子核半径 10- 13cm 数 量级。如果：核的半径为 1cm
核（1cm）
电子
*——————————*（约1000米）