放射性测量方法

放射性测量方法课后练习

xxxxxxxxxxx xxxxx

第一章放射性方法勘查的基本方法

1.何为放射性现象？放射性现象是何时何地何人首先发现的？核科学有何发

展前景？

答：放射性现象是某些核素原子核能够自发的发生衰变放出α、β、γ等射线的现象叫放射性现象。放射性现象1896年法国物理学家贝克勒尔在对一种荧光物质硫酸钾铀研究时发现了天然放射性。核科学在以下方面有较好的发展前景如下：

首先核基础研究和支撑技术领域，如加快各种强留加速器和同步辐射加速器的发展；其次核能技术领域，发展新型核电设备，研制空间核动力系统，研制大功率激光器等；核燃料循环技术领域，建设更全面的核废料处理循环产业。提高利用率降低环境破坏和污染。最后核技术应用领域，开发新型核探测和放射源制造工艺，在环境治理上的应用。

2.请写出α衰变、β衰变、γ跃迁定义。绘出U-238放射性系列衰变图。

答：放射性核素的原子核自发的放出α粒子而变成另一种核素的原子核的过程称为α衰变。放射性核素的原子核自发的放出β粒子或俘获一个轨道电子而变成另一个核素的原子核的过程称为β衰变。（β衰变分β-，β+，轨道电子俘获三种。）原子核由激发态跃迁到较低能态，而核的原子序数Z和质量数A均保持不变的过程，称为γ跃迁。

3.写出天然放射性系列中的主要放射性核素，分析放射性系列及其主要的辐射

体。

答：主要放射性核素：铀U，镤Pa，钍Th，锕Ac，镭Ra，钫Fr，氡Rn，砹At，钋Po，铋Bi，铅Pb，铊Tl。、铀系列的母体核素为238U，铀系列的质量数都是

4的整数倍再加2，即服从A=4n+2的规律（其中n=51~59），所以铀系也叫做4n+2系列。在整个系列中母体核素238U的半衰期最长，为4.468x10^9年，子体核素

中218Po、214Pb、214Bi、214Po、210Tl等的寿命都很短，234U的半衰期最长，为2.45x10^5年。钍系列的母体核素为232Th，他经过10次衰变后称为稳定的核数208Pb。钍系中核数的质量数都服从A=4n的规律（n=52-58），所以钍系又叫4n系列。系列中母核素232Th半衰期最长，为1.41x10^10年，钍系列子体核素寿命一般比较短，寿命最长子体核素238Ra半衰期为5.76年。锕系列的母体核素为235U92（AcU）经过11次衰变后形成稳定铅同位素207Pb，质量数服从A=4n+3的规律（n=51-58）。其中母体235U92的半衰期最长为，7.038x10^8年，子体核素中231Pa的半衰期最长为，3.28x10^4年。

4.画出几种常用的放射性核素衰变图。

衰变图如下：

5.讨论放射性衰变基本规律及其主要名词术语。

答：放射性衰变的基本规律为，放射性核素的原子核数N随时间增长而成负指数规律衰减。即：N=N

*e-λt。主要名词术语有：半衰期、λ衰变常数、平均寿命τ6.讨论母核与子核两个放射性核素的衰变和积累规律。

答：假定两个放射性核素A，B。核素B是核素A的衰变产物。讨论

λA<<λB时，核素A衰变速度要比核素B衰变速度慢得多，在测量过程中，可

以认为核素A的数量实际上保持不变。N

B =λ

A

N

0A

/λ

B

*（1-e-λBt）。当N

B

*λB=N

*λ

A≈N

A

*λA。即单位时间内核素B衰变的原子核数等于核素A衰变的原子核数，此时称A，B两核素达到放射性平衡。即在经过10倍B核素半衰期后A，B达到放射性平衡。

λA<λB时，这是一种母核素A较子核素B衰变的慢，且慢的不多的情况，此时A原子数也随时间变化。核素B原子数量增加到极大值所需要的时间为：

tmax=[1/(λB-λA)]*ln(λB/λA)。得到B极大值的原子核数N

B ,max=N

A

*λA/λ

B。当t足够长时（大于10倍B半衰期），NB/NA=λA/(λB-λA),即两个核素的原子核数的比值保持不变，这时A，B两核素所处的状态称为放射性动平衡，这类例子有：214Pb→214Bi，212Pb→212Bi。

λA>λB时，核素A的半衰期比核素B的半衰期短，当t大于10倍核素A的半

衰期时，核素A已经衰变完了，子核数达到最大值，NB便按照自己的衰变规律变化。

7.写出放射性平衡、半衰期、衰变常数、放射性核素平均寿命的定义。

答：放射性平衡：设核素B是核素A的衰变子体，则单位时间内核素B的衰变原子数等于核素A衰变的原子数，此时称核素A和B达到放射性平衡。半衰期：指放射性核素的数目衰减到原来数目一半所需要的时间的期望值叫做半衰期。衰变常数：每个原子核在单位时间里衰变的几率就是衰变常数。放射性核素平均寿命：平均寿命是放射性原子核平均生存的时间，表示放射性核素的衰变速度。（平均寿命与衰变常数互为倒数，且是半衰期的1.44倍）。

第二章射线与物质相互作用

1.什么是电离辐射和非电离辐射？什么是电离，什么是激发，什么是次级电离？答：电离辐射：能通过直接过程、次级过程引起物质电离的不带电粒子和带电粒子组成的辐射。非电离辐射：非电离辐射是指能量比较低，并不能使物质原子或分子产生电离的辐射，例如紫外线、红外线、激光、微波都属于非电离辐射。电离：当带电离子从靶物质原子近旁掠过时，入射粒子与核外电子之间库仑力的作用，使电子受到吸引或排斥，从而使电子获得一部分能量。如果传递给电子的能量足以使电子克服原子核的束缚，并脱离原子成为自由电子，则原子就分离成一个自由电子和一个正离子，这个过程称为电离。激发：如果入射带电粒子传递给电子的能量较少，不足以使电子摆脱原子核的束缚而成为自由电子，但可以使原子从低能级跃迁到相对高的能级状态，这时原子则处于激发态，这种过程称为激发。次级电离：入射粒子在物质中由于直接碰撞打出能量较高的电子，这个电子再次与物质中束缚电子起作用。而发生一次新的电离，形成离子对，这一过程称为次级电离。

2.带电粒子与物质相互作用的主要过程有哪些？

答：（1）与核外电子发生非弹性碰撞；

（2）与原子核发生非弹性碰撞；

（3）与原子核发生弹性碰撞；

（4）与核外电子发生弹性碰撞。

3.什么是轫致辐射？

答：当高速电子或其他带电粒子通过物质时，而被原子核库仑场阻止而减速或加速时，伴随的电磁辐射，称为韧致辐射。

4.什么是粒子的射程？

答：粒子在穿过物质某一距离后耗尽能量而完全停下来，这段距离，称为粒子在该物质中的射程。其中，对于β射线的射程采用新的含义：对于某一能量的β粒子通过介质时，几乎被完全吸收时的介质厚度，称为β粒子的射程。

5.简述γ 射线与物质相互作用主要过程及其与光子能量、物质原子序数的关系？答;

（1）光电效应：