(1)核辐射探测基础知识-40页PPT资料

3.993
Ra-224
5.677
Rn-220
6.282
Po-216
6.774
Pb-212
Bi-212
6.051 0.337
Po-212
8.785 0.663
Tl-208
γ 射线
几率
能量(MeV)
0.197
0.06
0.030
0.241
--
--
--
--
0.470
0.239
0.337 0.293
2.620 0.583
1535 C 7 s1536 B 7 a
7
放射性衰变种类
２. β衰变
衰变； 1535 C 7 s1536 B 7 a
β 8%
↘ 1.17 MeV ↘
↘ ↘
Cs 137
55
30 年
0.51 MeV
↘ 92 %
↓γ 0.661 MeV
↘
↓
基态
137 56
Ba
8
放射性衰变种类
２. β衰变
衰变:原子核内，一个质子转变成一个中子，放出
一个正电子
Z AX Z A 1Y
1247S i 1237A l
9
放射性衰变种类
3. K俘获 K-capture 或称轨道电子俘获 EC
原子核俘获一个轨道电子，核内一个质子变成中子
A Z
X
eZ A1Y
2565Fe e2555Mn
镎系
neptunium series Np- 237
13
14
15
天然放射性元素射线谱
1.铀系
核素 α 射线
γ 射线
(MeV)
几率 能量(MeV)
U-238 4.185
0.187 0.048
Th-234
0.148 0.093
Ra-226 4.761
0.012 0.184
Rn-222 5.482
0.00064 0.51
例：
60 27
Co
基态
↘
↓γ 0.059MeV,99.7%
β 1.54MeV↘
↘ β 0.31MeV
0.3%
↘
↓γ 1.17MeV
60 28
↓γ 1.33MeV
Ni 基态
12
放射性系列
铀系
uranium series U - 238
钍系
thorium series Th- 232
锕铀系 actinium uranium series U- 235
放射性现象及天然放射性系列
1.放射性现象 2.放射性衰变种类 3.放射性系列及天然放射性元素射线谱 4.放射性衰变的基本规律 5.多种放射性元素衰变、积累规律 6.放射性测量中的统计误差 7.放射性测量统计误差 8.反射性测量的主要单位
1
放射性现象
1.放射性现象
定义：原子核自发的发生核结构的变化，由一个元素的 原子核转变为另一个元素的原子核，同时伴随放射出粒子或电磁 辐射的现象。称为放射性衰变
9.492
0.004
10.422
0.002
10.543
0.018
6
放射性衰变种类
２. β衰变
放出 β粒子 beta particle 高速运动的电子
分为 衰变； 衰变
衰变
Z AX ZA 1Y
np
293T 04 h2931 P 4 a 2 67 C 0 o2 68 N 0 i
形成过程：原子核最外围的两个中子和两个质子形成α粒子。
当它们的结合能(28.3MeV)大于对原子核的分离能总和, α粒子 可能穿过核的位垒，可能出现α衰变。
4
放射性衰变种类
1.α衰变
例2 2828R 6 a2826R 2 n24He
↙
α 4.602 MeV ↙
5%
↙
↓γ 0.183MeV
↓
226 88
Ra
1602年
↙
↙ α 4.785 MeV
↙
95 %
↙ ↙
222 86
Rn
3.825天
5
放射性衰变种类
1.α衰变
α射线能谱的精细结构：
Bi-212 5.48 MeV 0.016 %
5.603
1.1
5.622
0.15
5.765
1.7
6.047
69.9
6.086
27.2
Po-212 8.78
100.0
Po-218 6.002
-
-
Pb-214 --
0.377 0.352
0.189 0.295
Bi-214 --
0.052 2.204
0.163 1.764
0.166 1.120
0.471 0.609
Po-214 7.687
0.1ms
16
天然放射性元素射线谱
2.钍系
核素 α 射线
(MeV)
Th-232
dN/ dt
N
2.半衰期
N
N0 2
N eT1/ 2 0
T1/ 2
L n1 /
2
0.693
21
放射性衰变的基本规律
N N0 1000
N 0e t
1 et 1000
t Ln 1000
6 .93
10 T1/ 2
经过十倍半衰期，只剩下1/1024。认为衰变完了
22
多种放射性元素衰变、积累规律
放出的粒子： α粒子、β粒子、γ辐射、碎片 不受 物理的、化学的条件的影响 是一个随机过程
2
放射性衰变种类
1.α衰变
He 放出
α粒子 （alpha particle）
4 2
ZAXZ A 42Y24He
例1
2932U 8 2930T4 h24He
3
放射性衰变种类
1.α衰变
α粒子
4 2
He
原子核内并不存在。
1.基本规律
在 t 到 t + dt 的时间间隔内，原子的衰变数 dN 与存在的原子总数 N 成正比。
dN Ndt
dN N
dt
N dN
N N 0
t
dt
0
ln N ln N 0 t
N N 0e t
20
放射性衰变的基本规律
1.衰变常数
每个原子在单位时间内衰变的几率， 量纲 t-1(秒-1、日-1、年-1）
10
放射性衰变种类
3. K俘获 K-capture
例：
40 19
K
1.26 * 109 年
↙↘
e
↙
↘ β 1.32 MeV
11 %
↙
↘ 89 %
↓γ 1.461 MeV
↘
基态
↓
基态
40 18
Ar
40 20
C
a
11
放射性衰变种类
４. γ跃迁 γ- transition
在α衰变 、 β衰变 过程中，伴随放出γ辐射 gamma radiation
1.两个放射性元素相继衰变的规律
dNB dt
A N A B NB
t 0, N0B 0
NB
AN0A B A
eAt [1 e(B A )t ]
23
多种放射性元素衰变、积累规律
17
天然放射性元素射线谱
3.不成系列的天然放射性核素的射线谱
K-40 1.46 MeV T=1.3 X 109a
Rb-87
T=5.0 X 1010a
Sm-147
T=1.06 X 1011a
18
思考题
1.天然放射性系列 2.Rn及其衰变子体 3.天然放射性主要的谱线及 与核素间的一一对应关系
19
放射性衰变的基本规律