放射性第一章第一节ppt课件
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最低的能级状态叫基态。 比其高的各个能级叫做激发态，可以有多个，称为第一、 第二、第三激发态等。 原子核处于某个激发态时它不稳定，往往要放出光子回到 基态。能级状态改变时所放出的光子波长很短，能量很大，常 称为γ光子。 某核发射的各种能量的γ光子的集合，即构成该核的能谱。 不同的原子核能谱成分不同,故为特征能谱 γ能谱分析的基础
1.436
0.788
2.23
-
0.42 0.0025
0.306 0.202 0.088
-
衰变 产物
C4 0
20
a
40 18
A
r
87 38
S
r
C 1 3 8
58
e
138 56
B
a
143 60
N
d
176 72
H
f
1
Y7 6
70
b
O 1 8 7
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sBaidu Nhomakorabea
1.1.3 放射性核素的射线谱
一、概念 射线谱：射线按其能量大小的分布，或各种能量的射
1.1 核衰变及放射性元素
1.1.1、原子结构及核衰变 按照卢瑟福的原子结构的模型为：
复习! ! !
原子A
原子核X 核外电子e
中子N 几个核参数： 质子P 原子核直径：10-12~10-13cm
质子质量：1.6726×10-24g
中子质量：1.6749×10-24g
电子质量：9.1093×10-28g
放射性现象及核衰变
放射性现象：在自然界中一些元素的原子核不稳定， 能自发的衰变成另一种原子核，并放出α、β、γ射线 或轨道电子俘获后放出X射线，这种过程称为放射性 现象，即放射性衰变
核衰变方式：
1、α衰变
Z A X N Z A 4 2 Y N 2 2 4 H e 2
β Z A X N Z A 1 Y N 1 1 e
线之集合，称为射线谱。 单色谱：衰变时所放出的射线若是单一能量的，叫单
色谱，如137Cs的γ射线谱为0.661MeV的单色谱。 复杂谱：放出的射线若具有几种能量，则叫复杂谱。
天然放射系中大多数元素的α谱都是复杂谱，又如平 衡铀系和平衡钍系所放出的大于0.1MeV能量的γ谱， 都是复杂谱， 连续谱：如果射线所带能量是这连续分布的，叫连续 谱。如β谱即为连续谱。
β射线连续谱
平 衡 铀 系 的
伽 玛 射 线 谱
二、表1.5～1.7示出了三个系的谱表，表的使用 说明：
1、每百次衰变的粒子数n——α、β 一次衰变的光子数n——γ
2、表中α粒子的能量为加权平均值:是核素α衰 变的各能量的加权能量计算的。即100次衰变 时，该核素所放出的能量按衰变分支比例进行 加权计算
5
10
15
20
25
γ衰变特征：衰变谱为分立谱，可以是单能谱也可是 多能谱。
能级迁跃的形式
发射γ射线 发射内转换电子（或电子对）
内转换就是处于激发态的核直接把激发能交给核 外某壳层。使之成为自由电子，称为内转换电子。
特征X射线 俄歇电子 同质异能跃迁 有些核素在激发态存在时间较长（大于0.1秒）便 可做为独立核素。它们具有相同的质量数A和电荷数Z， 故称为同质异能素。
些元素的半衰期。
镎系 M=4n+1,n=51-58 母体Np-93 半衰期为:2.25×106年
238Un237U2n 237Np 232Thn233Th 233Pa
不成系数的天然放射性核素
核素
K 2 4 0
19
87 37
R
b
138 57
L
a
147 62
S
m
176 71
L
u
丰度 （%）
0.012
27.85 0.089
半衰期（a）衰变类型
1.27×109
4.6×1010 1.2×1011
β-89%） K（11%）
ββ-，K
14.97 1.07×1011 α
2.60 3×1010 β-
187 75
R
e
62.5 5×1010 β-
人工放射性核素
能量（MeV）
粒子
γ射线
1.31
1.46
0.28
0.21
1.1.2、 天然放射性核素 一、成系列的天然放射性核素— 铀系、钍系、锕铀系
A
B
214At 1.3s
C C”
E F
C’ 210Tl 1.32m D
E’ 206Tl 4.2m
G
A
B
216At
3.5×10-4s
C’ C
C” D
A
B
216At
1×10-4s
C’ C
C”
铀、钍系列核素衰变列的特点及规律：
2、β衰变
β+ Z A X N Z A 1 Y N 1 1 e
电子俘获 Z A X N 1e Z A 1 Y N 1
γ衰变
激发态与基态之间跃迁的能级差，由α衰变和β 衰变时产生的
α衰变特征：
衰变谱为分立 谱，可以是单 能谱也可是多 能谱。
n
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0 0
E(Mev)
w w i w j h,为 频 率 K n:主量子数
3 2 3/2 3 2 1/2 3 1 3/2 3 1 1/2 3 0 1/2
2 1 3/2 2 1 1/2 2 0 1/2
1 0 1/2
nlj
不同元素其原子的能量差不同，构成原子的特征能谱 l:角量子数
原子光谱分析的基础
j:进动角量子数
原子核能级
3、表中β粒子的能量为最大能量
4、相对强度E：=nE/∑nE
三、铀一镭系射线谱 归纳铀-镭系射谱的特征，有： （l）镭组——α——68.2％，铀组——α——31.8％。 RaC’——7.687MeV——能量最大的α粒子。 （2）铀组——β——41%，镭组——β——59%。 RaC——3.2MeV能量最大。 （3）铀系——γ辐射体—— UX1、RaB和 RaC。 铀组——能量低、几率小，其相对强度——2.1％； 镭组——97.9％，铀系——大于1.0MeV的γ射线都是 镭组核素RaC发射的。镭组发射的γ射线特点是能量高、 几率大，是铀系中的主要的γ辐射体。
1) 母体都为长寿元素，108～1010年。 2) 三个系列有一气态元素，氡-222，氡-219，氡-220，
半衰变分别为3.825天，3.96秒，54.5秒。 3) 铀系氡的子体为固体沉积物，可分为长寿子体和短
寿子体。
4) 三个系列最后都衰变为稳定的铅的同位素。 5) 三个系列的核素原子质量数为: 铀系:4n+2 (n=51-59);钍系4n(n=52-58), 锕系:4n+3(n=51-58); 6) 各系列核素的半衰期,衰变常数见表中,需要记忆一
原子能级
原子中束缚电子按一定的轨道绕原
子核运动，所处的能量状态，即为
MⅤ MⅣ
原子能级。
MⅢ MⅡ
MⅠ
不同原子能级状态不同，对于同一
种原子来说，它的绕行电子的数目
和运动轨道都是一定的，因此每个 LⅢ 原子只能处于一定的，不连续的一 LⅡ
系列稳定状态中，这一系列稳定状 LⅠ
态称为原子能级，用wi表示。
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0.788
2.23
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0.42 0.0025
0.306 0.202 0.088
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衰变 产物
C4 0
20
a
40 18
A
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87 38
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C 1 3 8
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176 72
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Y7 6
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O 1 8 7
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sBaidu Nhomakorabea
1.1.3 放射性核素的射线谱
一、概念 射线谱：射线按其能量大小的分布，或各种能量的射
1.1 核衰变及放射性元素
1.1.1、原子结构及核衰变 按照卢瑟福的原子结构的模型为：
复习! ! !
原子A
原子核X 核外电子e
中子N 几个核参数： 质子P 原子核直径：10-12~10-13cm
质子质量：1.6726×10-24g
中子质量：1.6749×10-24g
电子质量：9.1093×10-28g
放射性现象及核衰变
放射性现象：在自然界中一些元素的原子核不稳定， 能自发的衰变成另一种原子核，并放出α、β、γ射线 或轨道电子俘获后放出X射线，这种过程称为放射性 现象，即放射性衰变
核衰变方式：
1、α衰变
Z A X N Z A 4 2 Y N 2 2 4 H e 2
β Z A X N Z A 1 Y N 1 1 e
线之集合，称为射线谱。 单色谱：衰变时所放出的射线若是单一能量的，叫单
色谱，如137Cs的γ射线谱为0.661MeV的单色谱。 复杂谱：放出的射线若具有几种能量，则叫复杂谱。
天然放射系中大多数元素的α谱都是复杂谱，又如平 衡铀系和平衡钍系所放出的大于0.1MeV能量的γ谱， 都是复杂谱， 连续谱：如果射线所带能量是这连续分布的，叫连续 谱。如β谱即为连续谱。
β射线连续谱
平 衡 铀 系 的
伽 玛 射 线 谱
二、表1.5～1.7示出了三个系的谱表，表的使用 说明：
1、每百次衰变的粒子数n——α、β 一次衰变的光子数n——γ
2、表中α粒子的能量为加权平均值:是核素α衰 变的各能量的加权能量计算的。即100次衰变 时，该核素所放出的能量按衰变分支比例进行 加权计算
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γ衰变特征：衰变谱为分立谱，可以是单能谱也可是 多能谱。
能级迁跃的形式
发射γ射线 发射内转换电子（或电子对）
内转换就是处于激发态的核直接把激发能交给核 外某壳层。使之成为自由电子，称为内转换电子。
特征X射线 俄歇电子 同质异能跃迁 有些核素在激发态存在时间较长（大于0.1秒）便 可做为独立核素。它们具有相同的质量数A和电荷数Z， 故称为同质异能素。
些元素的半衰期。
镎系 M=4n+1,n=51-58 母体Np-93 半衰期为:2.25×106年
238Un237U2n 237Np 232Thn233Th 233Pa
不成系数的天然放射性核素
核素
K 2 4 0
19
87 37
R
b
138 57
L
a
147 62
S
m
176 71
L
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丰度 （%）
0.012
27.85 0.089
半衰期（a）衰变类型
1.27×109
4.6×1010 1.2×1011
β-89%） K（11%）
ββ-，K
14.97 1.07×1011 α
2.60 3×1010 β-
187 75
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e
62.5 5×1010 β-
人工放射性核素
能量（MeV）
粒子
γ射线
1.31
1.46
0.28
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1.1.2、 天然放射性核素 一、成系列的天然放射性核素— 铀系、钍系、锕铀系
A
B
214At 1.3s
C C”
E F
C’ 210Tl 1.32m D
E’ 206Tl 4.2m
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C’ C
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铀、钍系列核素衰变列的特点及规律：
2、β衰变
β+ Z A X N Z A 1 Y N 1 1 e
电子俘获 Z A X N 1e Z A 1 Y N 1
γ衰变
激发态与基态之间跃迁的能级差，由α衰变和β 衰变时产生的
α衰变特征：
衰变谱为分立 谱，可以是单 能谱也可是多 能谱。
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E(Mev)
w w i w j h,为 频 率 K n:主量子数
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2 1 3/2 2 1 1/2 2 0 1/2
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不同元素其原子的能量差不同，构成原子的特征能谱 l:角量子数
原子光谱分析的基础
j:进动角量子数
原子核能级
3、表中β粒子的能量为最大能量
4、相对强度E：=nE/∑nE
三、铀一镭系射线谱 归纳铀-镭系射谱的特征，有： （l）镭组——α——68.2％，铀组——α——31.8％。 RaC’——7.687MeV——能量最大的α粒子。 （2）铀组——β——41%，镭组——β——59%。 RaC——3.2MeV能量最大。 （3）铀系——γ辐射体—— UX1、RaB和 RaC。 铀组——能量低、几率小，其相对强度——2.1％； 镭组——97.9％，铀系——大于1.0MeV的γ射线都是 镭组核素RaC发射的。镭组发射的γ射线特点是能量高、 几率大，是铀系中的主要的γ辐射体。
1) 母体都为长寿元素，108～1010年。 2) 三个系列有一气态元素，氡-222，氡-219，氡-220，
半衰变分别为3.825天，3.96秒，54.5秒。 3) 铀系氡的子体为固体沉积物，可分为长寿子体和短
寿子体。
4) 三个系列最后都衰变为稳定的铅的同位素。 5) 三个系列的核素原子质量数为: 铀系:4n+2 (n=51-59);钍系4n(n=52-58), 锕系:4n+3(n=51-58); 6) 各系列核素的半衰期,衰变常数见表中,需要记忆一
原子能级
原子中束缚电子按一定的轨道绕原
子核运动，所处的能量状态，即为
MⅤ MⅣ
原子能级。
MⅢ MⅡ
MⅠ
不同原子能级状态不同，对于同一
种原子来说，它的绕行电子的数目
和运动轨道都是一定的，因此每个 LⅢ 原子只能处于一定的，不连续的一 LⅡ
系列稳定状态中，这一系列稳定状 LⅠ
态称为原子能级，用wi表示。