,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,贝克勒尔与,居里夫妇,贝克勒尔与,1,居里夫妇,居里夫妇,2,第一章,原子核与放射性物理基础,第一章原子核与放射性物理基础,3,1)“,原子”概念的提出,古希腊时代,哲学思辩,泰勒斯:万物源于水,自然现象归于自然物质,水 空气 土 火 等,德谟克利特:万物由,原子,构成,原子是物质世界的共同基础.不能再分割.,原子 思辩性概念,思辩球,思辩性“原子”在沉睡了 2000 多年后,2）1803道耳顿原子科学概念球,科学概念球,1)“原子”概念的提出 泰勒斯:万物源于水 德谟,4,公元前4世纪,德寞克利特,1803,道尔顿,1911,卢瑟福,1913,玻耳,1932海森堡,？,人类认识物质“基本砖块”历程,电子,2000 多年,6 0 多 年,100,1990年代,“基本砖块”,轻子 12,夸克 36,媒介子 13,希格斯粒子 1,合计 62,其中 2个粒子尚未发现：引力子和希格斯粒子。,1964夸克,公元前4世纪 1803 191119131932海森堡？,5,原子结构,原子核,中子,质子,电子,(电子云),+,+,+,原子结构原子核中子质子电子+,6,+,+,+,+,+,+,+,+,+,从母核中射出,的,4,He原子核,粒子得到,大部分衰变能,238,U,4,He+,234,Th,放射性母核!,一 基本衰变类型:,衰变,+从母核中射出 粒子得到大部分衰变能23,7,衰变,241,Am,237,Np,衰变241Am 237Np,8,+,+,+,+,+,+,+,+,+,发生原因母核中子或质子过多,质子转变成中子，并且,带走一个单位的正电荷,中子转变成质子，并且,带走一个单位的负电荷,+,中微子,-,反中微子,三种子体分享裂变能因此电子具有连续能量,基本衰变类型:,衰变,-,中微子,原子轨道电子被俘获,+发生原因母核中子或质子过多质子转变成中,9,基本衰变,衰变（动画）,基本衰变衰变（动画）,10,Radiocarbon Formation and Exchange,Cosmic rays,n,proton,14,C,14,N,CO,2,14,CO,2,Radiocarbon Formation and Exch,11,衰变,3,H,3,He,衰变3H 3He,12,延迟的中子发射过程产物,-缓发中子,裂变中子中有0,.6%的缓发中子使得,热中子反应堆可控！,延迟的中子发射过程产物裂变中子中有0.6%的缓发中子使得,13,正衰变,11,C,11,B,正衰变11C 11B,14,质子变成中子,X射线,电子俘获,质子变成中子X射线电子俘获,15,电子俘获,7,Be,7,Li,电子俘获7Be 7Li,16,+,+,+,+,+,+,+,+,+,中微子,光子,基本衰变类型:,衰变,+中微子光子基本衰变类型:,17,3,）衰变,137,Cs,137,Ba*（激发态）,母核,-,衰变 衰变,137,Ba+射线（661.7 keV）,子核（基态）（0.0）,光子是什麽？（学生举例说明光子的来源和分类）,射线就是高能量的光子：几百keV-MeV 量级,衰变发生由于原子核能量态高，从高能态向低能态跃,迁，在这个过程中发射,射线，原子核能态降低。,射线是高能量的电磁辐射,光子,3）衰变 137 Cs 137 B,18,衰变:,特点：,1、从原子核中发射出光子,2、常常在,或 衰变后核子从激发态退激,时发生,3、产生的射线能量离散,4、可以通过测量光子能量来区分母体的核素,类别,衰变:特点：,19,衰变,3,He,3,He,衰变3He 3He,20,衰变,-,衰变,+,衰变,衰变,衰变-衰变+衰变 衰变,21,二 衰变规律,半衰期(half-live),二 衰变规律,22,1.3.3,放射性衰变基本规律,1,指数衰减规律,N=N,0,e,-,t,N,0:,（,t=0,）时放射性原子,核的数目,N:,经过,t,时间后未发生衰变的放射性原子核数目,:,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,N=N,0,e,-,t,1.3.3 放射性衰变基本规律 1 指数衰减规律N=N0,23,衰变规律:,衰变规律:,24,核辐射与物质的基本作用,。,。,。,。,原子,。,n,物 质：气体 液体 固体,包括人体 等,微观粒子间碰撞有动量和能量的传递,库仑作用 1 电离作用,2 电离效应,核辐射与物质的基本作用。n 物 质,25,二 带电粒子通过物质,自由电子,正离子,+靶原子 ,正离子,+,电子,+,4,He +Ar ,Ar,+,+,e,-,+,4,He,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,+,e-,+,-,+,-,+,-,+,-,+,-,+,-,+,-,+,-,+,-,+,-,+,-,+,-,+,-,+,-,+,-,+,-,+,-,+,-,+,-,+,-,+,-,+,-,+,-,+,-,+,-,+,-,+,-,+,-,+,-,库仑作用,二 带电粒子通过物质自由电子正离子 +靶原子,26,射线与,射线,电离效应比较,射线,射线,径迹 粗 直 细 弯,电离作用强,电离作用严重,产生离子对数目多,电离作用,Z,1,Z,2,/v,2,Z,1,入射粒子原子序数,Z,1,靶粒子原子序数,v 入射粒子速度,实验结果,射线与射线电离效应比较 射线 射,27,粒子,径迹是一条直线,5.3 MeV粒子在空气中,的射程3.83 cm,电子径迹是折线,粒子径迹是一条直线电子径迹是折线,28,射线对物质的电离,作用:两步过程,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,电离效应,次级电子使,物质原子电离,射线,第 1 步,初级作用,第 2 步,次级作用,射线对物质的电离作用:两步过程三种作用效应电离效应射线第,29,光电效应,自由电子,作用机制,光子同(整个)原子作用把自己的全部能量传递给原子,壳层中某一电子获得动能克服原子束缚跑出来,成为自由电子，光子本身消失了。,+A,A*+,e,-,（光电子）,原子,A +X 射线,原子,受激原子,光电效应 自由电子 作用机制原子受激,30,电子对效应,能量1.02 MeV 的射线,与原子核作用可能产生一对正-负电子。,M M +e,+,+e,-,1,+,2,1.02 MeV m,e,m,e,0.511MeV 0.511MeV,基本条件：射线能量 E,1.02 MeV 为什麽？,能量转化成质量,M=E/C,2,电子对效应M M +e+,31,3 轫致辐射,电子打在荧光屏上产生X射线,电视机显像管,特征:x 射线能量连续,0 E,Max,(电子能量),电视机 高压15 kV,电子束能量15 keV,x 射线能量 0-15 keV,应注意玻璃含有,40,K U Th,产生机制,原子核,3 轫致辐射电子打在荧光屏上产生X射线特征:x 射线能量连,32,4 正电子湮灭,正电子与负电子相遇发生湮灭，产生两个 0.511,MeV,的 光子。,e,+,+e,-,+,m,e+,+m,e-,=0.511 +0.511 MeV,质量转化为能量 转化效率,(100%）,4 正电子湮灭正电子与负电子相遇发生湮灭，产生两个 0.5,33,相互作用系数,质量减弱系数,质量能量转移系数,质量能量吸收系数,相互作用系数质量减弱系数,34,相互作用系数,碰撞阻止本领,辐射阻止本领,总阻止本领,相互作用系数碰撞阻止本领,35,中子不带电不能直接使原子电离,但中子容易进入原子核内,同原子核发生作用引起核反应,1）与 H 原子核的弹性碰撞,传递能量 质子跑出来 中子被慢化,n+H n +p,第一步 打出质子（载能）,第二步 质子引起物质电离,慢化剂:轻水(,1,H,2,O),重水(,2,D,2,O),五 中子与物质的作用,n,H,n,n,p,电离,中子不带电不能直接使原子电离 1）与 H 原子核的弹性碰撞五,36,2,）中子核反应,例如,(n,p),反应,n +,14,N,14,C +p,第一步 核反应产生质子,第二步 质子对物质产生,电离作用,n,p,电离,14,N,14,C,人体有大量 H 和 N 原子,中子对人体电离效应严重,伤害也严重,1,2,2）中子核反应n p14N14C 人体有大量 H,37,电离辐射,直接或间接使介质发生电离,效应的带电或不带电的射线,或粒子,(,能量,keV),、,、,、,x,、,n,、,p,、,裂变碎片,介子等,来 源,1),放射性物质,(,人造 天然）,2),加速器,3),反应堆,4),宇宙射线,5),地球环境,电离辐射和非电离辐射,非电离辐射,紫外线、红外线、微波等,这些粒子虽能够同物质发生作用但都不能使物质发生电离效应,eV 量级,移动电话 800-1800 MHz,0.01 eV,(没有电离作用）,电离辐射 电离辐射和非电离辐射 非电离辐射,38,