辐射安全与防护知识培训

核素名称 60-Co 137-Cs 192-Ir 241-Am 14-C 226-Ra 131-I 半衰期 5.26a 30.1a 74d 433a 6730a 1600a 8.04d
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电离辐射及其生物效应
微观粒子间碰撞有动量和能量的传递
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一 带电粒子与物质的作用
库仑作用
e- 自由电子 + 正离子
• 核力
将核中质子与中子结合
核与电子处于不同的能量状态(能级结构) 核力>>>电磁力，核力是短程力，只有在
距离很短的时候才发生作用
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• 核素 ：具有确定质子数和中子数的原子核的一种 统称
• 同位素：质子数相同而中子数不同的核素
核素 氢 氘 氚
碳-12 碳-13 碳-14
质子数 1 1 1 6 6 6
中子数 0 1 2 6 7 8
质量数 1 2 3 12 13 14
符号 1H 2H 3H 12C 13C 14C
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放射性衰变
• 原子（或分子、离子）有趋稳性，它总是力图使 自己的能量状态处于基态上，处于不稳定态或被 激发到高能级后的粒子，力图回到基态上去，与 此同时放出激发时所吸收的能量。基态是粒子能 量最平衡最稳定的状态，从高级回到低能级去的 过程称为跃迁，跃迁时释放的能量即辐射。
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
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电离作用
• α、β、γ、×射线与物质（包括液体、气体、固体 和人体等）发生作用时，微观粒子间会产生碰撞并 有动量和能量的传递，导致物质发生电离作用。
N: 经过t时间后未发生衰变 的放射性原子核数目
N = N0e-t
: 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
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半衰期 (T1/2)
定义：一定量的某种放射性原子核衰变至原来
的一半所需要的时间。
T1/ 2
n2
时间 t 0 1 2
3
4
5
n
(T1/2 )
放射性原 N0 N0/2 N0/4 N0/16 N0/32 N0/64 N0/2n 子核数目
• 原子核自发地放射出射线后，原子核本身就从一 种核素转变成另一种核素，这种过程就叫做原子 核的衰变，又叫放射性衰变。
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放射性活度
• 原子核衰变：原于核由于自发地放出某种粒子而转 变为新核的变化过程。
• 放射性：原子核自发地发射各种射线或粒子的现象。 • 放射性核素 ：能自发地发射各种射线或粒子的核素。
辐射安全与防护 知识培训
主讲：阮积海 2009年3月31日
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• 一放射性基础知识 • 二电离辐射及其生物效应 • 三辐射安全与防护 • 四柳钢放射源使用和管理现状 • 五电磁辐射介绍
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现代原子结构
原子核
中子
++
+
质子
电子 (电子云)
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原子半径：10-10m 原子核半径：10-14m
• 电磁力 将原子核与电子结合
++
++ -+ -
+ ++-++-+-++--++--++--+-++----
+-++--+-
+ -- -
-
α射线是一种带电粒子流，β射线也是一种高速带电 粒子，与物质作用时，物质中原子被电离，在粒子通 过的路径上形成许多离子对：正离子和自由电子
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γ射线Fra Baidu bibliotek物质的相互作用
γ射线是波长很短能量高的电磁辐射 不带电， 静止质量 0 。 （ ﹤ 10-11 米，keV，MeV），
• 发生机理 • 原子核外层电子发生跃迁时会伴随发生X射线，高
速运动的电子与物体碰撞时，发生能量转换，电 子的运动受阻失去动能，其中一小部分（1％左右） 能量转变为X射线，而绝大部分（99％左右）能量 转变成热能使物体温度升高。
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放射性衰变规律
• 某种原子核在时刻t的数量与其起始时刻（t=0）的数 量之间存在着指数衰减的关系，即这种原子核的数量 由于衰变而按指数规律减少，这就是放射性核素指数 衰减规律。
• γ跃迁不会导致核素质量数和原子序数的变化， 只是原子核内部能量状态发生了改变。
• γ射线是波长很短、频率很高的电磁波，所以它 在磁场中不发生偏转。它具有间接电离作用，贯 穿本领很大。它在空气中的射程通常为几百米。
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X射线
• X射线不属于原子核的衰变形式，但它跟γ射线一 样是波长很短的电磁波，并具有电离作用。
核素放射性的强弱用放射性活度表示， 放射性核素在单位时间(dt)内发生核衰变的数目(dN) ，称 为放射性活度（A），即A= dN/ dt
单位为贝可勒尔，简称贝可，符号Bq。1Bq等于放射性 物质在1秒钟内有1个原子核发生衰变。1Bq = 1 次衰变/秒
专用单位：居里 1Ci=3.7×1010Bq 7
不能直接使原子电离但同物质原子发生作用能够产生载能次 级带电粒子，次级带电粒子能够对物质发生电离作用。 当 光子与物质原子中的一个电子发生弹性相撞时，将部分 能量传给电子，电子获得能量后脱离原子而运动，该电子称康 普顿－吴有训电子，而使物质电离。
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2 γ射线对物质的作用--两步过程
γ射线
第1 步 初级作用
• 它的电离作用大，贯穿本领小，在空气中的射程 只有几个厘米。
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β衰变
• 原子核的β衰变有三种形式。它们是正离子 衰变、负离子衰变和电子俘获。
• β射线是高速运动的电子流，它的电离作用 较小，贯穿本领较大。它在空气中的射程 因其能量的不同而有较大差异，一般为几 米。
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γ跃迁
• 原子核通过放射γ射线由高能态自发地向低能态 跃迁，叫做γ跃迁，也叫γ衰变。
•
N = N0e-t
• λ为核素的衰变常数，即放射性核素在单位时间内发
生衰变的几率；它的单位为1/秒。它只与核素的种类
有关，是放射性原子核的特征量；由放射性核素本身
的性质决定的，与放射性核素有确定的对应关系。
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放射性衰变基本规律
1. 指数衰减规律 N = N0e-t
N0:（t = 0）时放射性原子 核的数目
放射性衰变的类型
• 在放射性的衰变中，发生衰变的原子核叫 母核，衰变后所产生的核叫子核。放射性 原子核的衰变主要有三种类型：
• α衰变 • β衰变 • γ跃迁
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α衰变
• 原子核自发地放射出α粒子而发生的转变，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。
• α粒子是由高速运动的氦原子核（又称α射线） 组成的，所以它在磁场中的偏转方向与正离子流 相同。