放射物理与防护全套课件汇总.

基态
→
↑ 激发
受激态
hv ↗ → 基态
↑ 跃迁
当原子从基态 到受激态再回到基态E1 υ = --------h
四、同位素 凡其有相同的质子数（原子序数）和不同的中子 数的同一类元素称为同位素(isotope)。几乎所有元素 都有同位素。 例如氢元素H， H在元素周期表中处于同一位置， 因质量数不同．它有三种核素，分别为氕、氘、氚。 其中，氕是一个不含中子的氢原子，氘含有一个中子， 是重氢，氚则含有两个中子，是超重氢，但它们的原 子序数相同，可互称同位素。重氢和超重氢是制造氢 弹的原材料。 已知107种元素有2000余种同位素。
原子的质量和体积都极其微 小，一个氢原子的质量是 1.6735×10-27 kg ， 较 重 的 铀 原 子也只有3.951× 10-25 kg。原子 的直径为 10-10 m 数量级，如果 把1亿个原子挨个排成一行，它 的长度仅有lcm。
原子核比原子还要小，核半径仅为原子半径的万分 之一到十万分之一，原子核的几何截面积仅为原子的 几千亿分之一。假设原子有一座 10 层楼那么大，原子 核只有樱挑那么小。由此可见，原子内有一个相对来 说很大的空间，核外电子就像几粒尘埃一样在这个庞 大的空间里绕核旋转。由于原子的这种“空虚”性， 一个高速电子或X线光子可以很容易地穿过许多原子后， 才会与某个原子发生碰撞。
半衰期： 放射性核素的数目减少到原来的一半所需要的时间称之。
放射性活度 ： 单位时间内原子核衰变的数目称为放射性活度 (radioactivity)，简称活度。
第二章 X线的产生
一、X线的发现 X线是德国著名物理学家伦琴于1895年11月8日发现的。 X线的发现在科学史上是个极其重大的事件，它给人类历 史和科技发展带来巨大的影响，并由此开创了物理学和 影像医学的崭新时代。
只要知道上述3个数中任意2个，就可推算 出另1个的数值来。如钨原子核内有74个质子， 质量数为184，则中子数为： N = A – Z = 184 – 74 =110 碘的原子质量数为 131 ，核内具有 53 个质 子，则中子数为： N = A – Z = 131 – 53 = 78
核外轨道电子 核外电子按一定轨道高速绕核运行。 通常每个轨道上只有一个电子，由于 其运行受到多个参数的影响，故参数 相近的电子近乎在同样的空间运行， 这个容纳多个轨道的空间范围称为电 子层。距原子核由近及远依次可分为 K 、 L 、 M 、 N 、 O…… 层。各层轨道 电子均有特定的能量。
三、原子能级 (P5) 各层轨道电子均有特定的能量。这是因 为核外带负电的轨道电子处于带正电的核 电场中，具有负电势能；轨道电子绕核运 动具有动能，这两部份能量的代数和，就 是该壳层电子在原子中的总能量。 电子在不连续的轨道上运动,原子所具有 的能量也是不连续的,这种不连续的能量 状态称为原子的能级.
同位素又有稳定性同位素和不稳定性同位素之分，已 知稳定性同位素有270余种，而不稳定性同位素有1700余 种。不稳定性同位素又称为放射性同位素。放射性同位 素又分为天然放射性和人工放射性同位素 (简称人造放射 性同位素)。人造放射性同位素主要由反应堆和加速器制 备。原子序数很高的那些重元素，如铀 (u) 、钍 (Tu) 、镭 (Ra)等，它们的核很不稳定，自发地放出射线，变为另一 种元素的原子核。
原子核对核外电子有很强的吸引力， 离核最近的K层电子所受引力最大。 显然，要从原子中移走K电子所需能 量也最多，外层电子受核的引力较小， 移走外层电子所需能量也较少。通常 把移走原子中某壳层轨道电子所需要 的最小能量，称为该壳层电子在原子 中的结合能。
基态 ：原子处于最低能量状态，电子运行时如既 不向外界辐射也不向外界吸收能量，处于基态的原子最稳 定。 受激态：电子吸收了一定大小的能量后（某两个能 级差的能量），电子跳跃到一更高的能级轨道上，此时原 子不稳定，称受激态。 跃迁：外层轨道电子或自由电子填充空位，同时放出一个 能量为hv的光子。（该光子的能量大小取决于两轨道之间 的能级差） 电离：电子吸收了足够大的能量而摆脱原子核的束缚而成 为自由电子。
放射物理与防护
Radiological Physics and Radiation Protection
第一章 物质结构 一、原子的基本状况
目前已知的地球元素有 107 种，其中 93 种 是地球上天然存在的，15种是人造元素。 任何原子都是由小而致密的原子核和核外 高速绕行的电子所组成的。一个原子就如 同太阳系一样，它的核如同太阳，核外电 子如同行星，沿一定轨道绕原子核旋转。 原子核带正电荷，核外电子带负电荷。在 正常情况下，原子核所带正电荷量与核外 电子所带负电荷量相等。因此整个原子对 外呈现中性。
二、原子核及核外轨道电子
原子核由质子和中子所组成，通常又把质子和中子 统称为核子。每个质子带1个单位的正电荷，中子不带 电呈中性。因此，原子核所带电荷数由质子数决定。 核电荷数用Z表示。即 核电荷数(Z)=核内质子数=核外电子数
其中X表示原子，A为质量数；Z为质子数(即原子序数)
质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N)
电子在不同轨道上的能量大小与其所 在的轨道数有关，内层轨道的能级低， 外层轨道能级高。正常情况下，电子先 填满内层轨道，然后依次向外填充，这 时原子处于最低能量状态（能量最低原 理）。 当内层轨道电子从外界得到能量 时会转移到能量较高的外层轨道上去,此 时的原子处于不稳定状态(受激态),根据 能量最低原理,内层轨道空位立刻有外层 电子填充并释放能量.
原子核的衰变：放射性同位素原子核不稳定，能自发地 放出α、β、γ射线而变成另一种元素 的现象。 α 射线：由α 粒子组成， α 粒子是有2个质子和2个中 子组成的带2个正电荷的氦核。 β 射线：由β粒子组成， β粒子就是从原子核内释放 出的带一个负电荷的电子。 γ 射线：由γ 光子组成，它是在原子核衰变时从核内释 放出的不带电的高能量光子。