核物理基础知识.pptx
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1、 同位素同位素 质子数相同而中子数不同的一类核素的互称质子数相同而中子数不同的一类核素的互称。名称名称质子数质子数中子数中子数质量数质量数举例举例同位素同位素相同相同不同不同不同不同1 1H H 2 2H H 3 3H H同中素同中素不同不同相同相同不同不同2 2H H 3 3HeHe同量素同量素不同不同不同不同相同相同3 3H H 3 3HeHe 核辐射的基本性质核辐射的基本性质1.0086651.008665 0 0 n n中中 子子1.0072761.007276+1+1 p p质质 子子 0 0 0 0 5.486105.48610-4-4 1 1 e e 4.002794.00279
2、+2+2 4 4He He 质质 量量 (u)(u)电荷电荷(e)e)符号符号种类种类 核衰变核衰变 衰变衰变 原子核自发地放出原子核自发地放出粒子而发生的转变。粒子而发生的转变。范围:范围:A140A140,T T49 MeV49 MeV,T T1/21/21010-7-7ss10101515y y 过程:过程:能谱能谱衰变衰变 原子核自发地放出原子核自发地放出粒子粒子(e(e+,e e-)或俘获一或俘获一个轨道电子而发生的转变。个轨道电子而发生的转变。范围:范围:全周期表,全周期表,T T1/21/21010-7-7s10s101818y y,几,几MeVMeV过程:过程:-:|反中微子反
3、中微子 +:EC EC:正电子发射断层扫描E EC C的伴随过程的伴随过程o特征特征X射线射线:莫塞莫塞莱莱关系:关系:o欧歇电子欧歇电子图.质子诱导激发X荧光分析的周期表72种元素。样品可以是固态、液态火薄膜。谱特点谱特点 连续分布连续分布 ,对某种核素是确对某种核素是确定的。定的。说明说明:三个未知量仅二个约束方程,因而是可变的。三个未知量仅二个约束方程,因而是可变的。r r跃迁跃迁 处于激发态的核向较低能态或基态退激时放处于激发态的核向较低能态或基态退激时放出出r r射线的过程射线的过程.o射线性质射线性质 波长较短波长较短 (0.1)0.1)的电磁波。的电磁波。o并行过程并行过程 内转
4、换,激发能交给壳层电子,使内转换,激发能交给壳层电子,使其发出。其发出。核衰变核反应E=h ,=c/电磁辐射谱电磁辐射谱 1.21.2质能联系定理质能联系定理o爱因斯坦公式爱因斯坦公式 质量与能量是物质同一属性的两个表象质量与能量是物质同一属性的两个表象,具具有质量为有质量为m m的物体的物体,便具有由爱因斯坦公式确定便具有由爱因斯坦公式确定的能量:的能量:E=mcE=mc2 2 式中,式中,m m为物体的运动质量,为物体的运动质量,m m0 0为物体的静止质为物体的静止质量。量。质能变化联系质能变化联系 对对爱因斯坦公式两边差分有:爱因斯坦公式两边差分有:更具体可写为更具体可写为:其中其中
5、是体系的广义质量亏损,是体系的广义质量亏损,和和 是体系变化前后的动能。是体系变化前后的动能。能量单位电子伏-一个电子在真空中通过1V电位差所获得的能量。一个电子的静止能量一个原子质量单位对应的能量 应用举例应用举例1.3 1.3 核衰变的一般规律核衰变的一般规律推证推证 由由 积分定解,有积分定解,有 N=N0e-t放射性衰变的基本规律放射性衰变的基本规律1 1 指数衰减规律 N=N0e-t N0:(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。放射性活度放射性活度o活度活度 单
6、位时间发生衰变或跃迁的原子核个数。单位时间发生衰变或跃迁的原子核个数。o定义定义:o单位单位 国际:贝可勒尔国际:贝可勒尔(Bq),1Bq(Bq),1Bq1 1次衰变次衰变/秒秒 专用专用:居里居里(Ci)(Ci),1Ci1Ci3.7103.7101010BqBq 导出:导出:1Ci1Ci10103 3mCimCi10106 6CiCi 有关常数有关常数q衰变常数衰变常数q半衰期半衰期 核数目减少一半时所用时间核数目减少一半时所用时间 按定义按定义:,所以所以 质量与活度的关系质量与活度的关系 式中:式中:ff核素丰度,一种核素在其所属的同位核素丰度,一种核素在其所属的同位素中所占的原子百分数
7、;素中所占的原子百分数;MM核素的摩尔原子量;核素的摩尔原子量;N NA A阿伏加德罗常数。阿伏加德罗常数。o比活度比活度1.4 1.4 电离辐射与物质的相互作用电离辐射与物质的相互作用辐射辐射 o非电离非电离 能量低能量低,不能使物质电离,如红外、微不能使物质电离,如红外、微波等。波等。o电离电离 能直接或间接使物质电离,如能直接或间接使物质电离,如、等等带电粒子和中子、带电粒子和中子、光子等非带电粒子。光子等非带电粒子。带电粒子与物质的作用带电粒子与物质的作用1.1.电离和激发电离和激发 电离电离 入射粒子入射粒子 核外电子核外电子 激发激发 电离电离 原电离原电离 由入射粒子直接产生的。
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