第1章放射性测量基本知识概要

主要参考教材
• 核辐射测量方法
葛良全等编著 成都理工大学自编教材
• 原子核物理实验方法
复旦大学，清华大学，北京大学. 原子能出版社（1997年）
• 放射性测量勘探方法
章晔,华荣洲,石柏慎.原子能出版社，1995
• 核辐射场与放射性勘查
程业勋等编著
地质出版社（2005年）
课程的成绩评定
本课程的成绩评定按照：
1903年， Becquerel 和Marie Curie夫妇分别获得物理 诺贝尔奖。
1911年， Marie Curie 获得化学 Nobel Prize for isolating radium（ Pierre died in 1906）。
Marie Curie died in 1934 at the age of 67 years as a result of prolonged exposure to radioactivity Ra.
①电子是平均的分布在整个原子上的，就 如同散布在一个均匀的正电荷的海洋之中，它 们的负电荷与那些正电荷相互抵消；
②在受到激发时，电子会离开原子，产生 阴极射线。
卢瑟福完成的α粒子轰击金箔实验（散射实验），否认了葡萄 干面包式模型的正确性。
原子的核式模型：
1911年卢瑟福提出了核式模型：原子的 大部分体积是空的，电子按照一定轨道围绕着 一个带正电荷的很小的原子核运转。
首先发现放射性：1896年，贝可勒尔(Becquerel)发现 铀矿石使胶卷暴光，称之为radiation actives。
1898年，施密特发现钍（Th）具有与铀矿石相同的特征。
1899年，卢瑟福（Rutherford）和欧文斯（Owens）发现 射气（emanation）现象。
1901年，Pierre 和Marie Curie发现镭（Ra）之后又发 现了钋（Po）。通过研究铀钍矿石的放射性，发现Ra比铀、 钍具有更强的放射性，于是从沥青中提炼出镭。
x ray
中子
第一章 放射性测量的基本知识
§1.1 §1.2 §1.3 §1.4 §1.5 §1.6
原子和原子核 核衰变 放射性系列 天然放射性核素的射线谱 放射性核素衰变的基本规律 中子辐射
第一节 原子和原子核
一、原子的概念
原子结构模型发展
原子的葡萄干蛋糕模型：
汤姆逊在发现电子的基础上提出了原子的 葡萄干蛋糕模型，是第一个存在着亚原子结构 的原子模型，汤姆逊认为：
4 2
He(
)174N
187O11H
(
p)
或 14N (, p)17O
214Po α 7.68 MeV
1919年，卢瑟福
1932年，发现中子（neutron)。
1934年，人工放射性核素合成成功。
产生机理：
地-空界面上伽玛射线的来源
从空间分布角度
宇宙射线 12.8% 电离成份 10.5% 中子 2.3%
陆地放射性 80.0% 铀系列核素 钍系列核素 钾-40 其它核素
人工放射性 7.2% 大气核试验
核工业与核技 术应用
核医学诊断
一些核辐射的特征:
Type of particle symbol
neutron Proton Deuteron Triton Alpha particle positron
平时成绩（出勤率、课堂回答问题、课堂 测试等） — 占30%；
注：课堂点名3次不到者取消期末考试资格
期末考试成绩—占70%。
核科学的发展历程（放射性的历史）
自从1896年贝克勒尔发现天然放射性以来，核科 学已经走过了百余年的历史。
核科学的诞生及其发展不仅对自然科学本身起 到了巨大的推动作用，而且对人类社会也产生了巨 大的影响。
放射性(radioactivity)这一名词首次被利用是Marie Curie。 在1898，她首先用来描述能发出电离辐射(ionizing radiation) 的物质的外部特征，进一步证明了电离辐射与电磁辐射的差别。
放射性的最早研究者：伦琴（Roentgen)；1895年，伦 琴用阴极射线（电子束）在放电管壁上的作用产生x射线（x –ray）。
n p d t α β+ e+
Electrons or beta particle
µ meson meson Gamma ray neutrino Fission fragment
β- e-
µ γ v
Charge (relative)
0 1 1 1 2 1
Approximate rest mass 1 1 2 3 4 1/1840
-1
1/1840
±1
210/1840Байду номын сангаас
±1
276/1840
0
0
20
95
Rest mass
1.008982 1.007593 2.014187 3.01645 4.002777 0.000549
0.000549
0.115 0.152 0 0
核辐射的分类：
电子 带电粒子辐射
重带电粒子
非带电辐射
γ ray 电磁波（辐射）
核式模型以经典电磁学为理论基础，主要内容有：
①原子的大部分体积是空的； ②在原子的中心有一个很小的原子核； ③原子的全部正电荷在原子核内，且几乎全部质量均集中在原 子核内部。带负电的电子在核空间进行绕核运动。
玻尔原子结构模型：
1913年，玻尔在行星模型的基础上提出 了核外电子分层排布的原子结构模型，即电 子不是随意占据在原子核的周围，而是在固 定的层面上运动，当电子从一个层面跃迁到 另一个层面时，原子便吸收或释放能量。
成都理工大学核自院 主讲教师: 杨 佳
《辐射探测技术基础》课程讲授的 主要内容
本课程的理论学时24学时，主要讲授内容包括： 放射性测量的基本知识（4学时）；
射线与物质相互作用（4学时）；
核辐射测量单位及核辐射防护（3学时）；
带电粒子测量方法（6学时）； γ射线测量方法（3学时）； 核辐射测量的统计误差和数据处理（4学时）；
1911年，卢瑟福（Rutherford）用α射线轰击各种原子， 测到α射线发生偏折，从而确定了核结构，并提出了原子结 构的行星模型，从而奠定了原子结构和原子核结构的研究 基础。
此后不久，玻尔提出了原子的壳结构和电子在原子中的 运动规律，同时建立了描述微观世界的量子力学。
1919年，在卡文迪许实验室，实现了人工核蜕变核反应， 它是用α粒子轰击氦核能放出质子，反应式如下：