原子核物理课件第三章(杨福家版)

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1、第3章放射性衰变一、放射性衰变的规律（一）放射性的一般现象α、β、γ射线的本性及贯穿本领：Ø①α射线是高速运动的氦原子核，在磁场中的偏转方向与正离子流的偏转方向相同，电离作用大；Ø②β射线是高速运动的电子流，电离作用较大；Ø③γ射线是波长很短的电磁波，电离作用小，贯穿本领大。第3章放射性衰变•1.放射性•绝大多数不稳定核素会自发的兑变，变为另一种核素，同时放出各种射线，原子核的这种性质称为放射性。Ø原子核的衰变：原子核自发地放射出α或β等粒子而发生的转变。Ø实验证明，对放射性核素加温、加压或加磁场，都不能抑制或显著地改变射线的发射。第3章放射性衰变2、放射性衰变的

2、模式（1）α衰变：放出带两个正电荷的氦核；（2）β衰变：包括β+衰变、β-衰变和电子俘获（EC）；（3）γ衰变（即γ跃迁）与内转换（IC）；（4）自发裂变（SF）（5）几种罕见的衰变模式第3章放射性衰变（二）放射性衰变的基本规律1、指数衰变率N=Ne-lt0这就是放射性衰变服从的指数规律，也称为放射性衰变的统计规律，即放射性原子核的数目随时间呈指数规律减少。N0表示最初的原子核数；N表示经过时间t后剩余的原子核数；λ表示衰变常数。第3章放射性衰变2、衰变常数、半衰期和平均寿命（1）衰变常数λ：其大小反映原子核衰变的快慢。-dN/Nl=dtl物理意义：衰变常数λ表是

3、一个原子核在单位时间内发生衰变的几率。l任何一个放射性核素在什么时候衰变是不可预告的，但在任一时刻的衰变几率是完全可以预告的。第3章放射性衰变（2）半衰期：放射性核素衰变其原有核数一半所需时间，称之为半衰期，用T1/2表示。1-lTN=N=Ne1/2002ln20.693T1/2==llT1/2和λ一样，是放射性核素的特征常数，即原子核的衰变常数和它的半衰期成反比第3章放射性衰变（3）平均寿命：所谓原子核的平均寿命，是指母体原子核在衰变前的平均生存时间，用τ表示。若t=t0时，放射性核素的数目为N0，当为t时减为-ltN0e，在t到t+dt这段时间内衰变的原子核数

4、目为-dN=lNdt，这些核的寿命为t，总寿命为lNtdt。第3章放射性衰变¥•所有原子核的总寿命为：òlNtdt0•任一核素的平均寿命为：¥òlNtdt1T0t====1.44TNlln20•当t=t，则有：-lt-1N=Ne=Ne»37%N000•可见平均寿命表示：经过这段时间以后，剩下的核素数目约为原来的37%。第3章放射性衰变•（4）λ是放射性核素的特征量•衰变常数、半衰期和平均寿命可以作为放射性核素的特征量，可以根据测量的衰变常数λ判断是哪种核素。•大量实验表明，衰变常数λ几乎与外界条件没有任何关系，当环境温度从24K到1500K，压力从0atm到200

5、0atm，磁场从0到8.3T变化时，λ无显著变化。第3章放射性衰变•当核素具有多支衰变时，总的衰变常数λ应当是相当于各种衰变方式的部分衰变常量之和，即l=ålii第3章放射性衰变（三）放射性活度1.放射性活度我们定义放射性物质在单位时间内发生衰变的原子核数即-dN/dt为该物质的放射性活度，也叫放射性核素的衰变率-dN-λt-λtA==λNe=λN=Ae00dt第3章放射性衰变单位：习惯上采用居里（Ci）作为放射性活度单位，它的定义是，一个放射源如果在每秒钟产生3.7×1010次衰变，这个放射源的放射性活度即为1居里。换算关系：1Ci=3.7×1010Bq1mCi

6、=3.7×107Bq1μCi=3.7×104Bq第3章放射性衰变2.放射性活度和放射性核素质量之间的关系A=lNmN=NAMmAMAMA=lNAm==T1/2MlNANAln2第3章放射性衰变•例题：60Co是重要医用放射性同位素，半衰期为5.26年，试问1克60Co的放射性活度？100mCi的钴源中有多少质量的60Co？第3章放射性衰变78解：T1/2=5.26a=5.26´3.15´10s=1.657´10smln2m0.693´1´6.022´1023A=lN=×N==4.2´1013BqAA8MT1/2M1.657´10´609当A=100mCi=3.7´

7、10Bq时，有AMAMm==T1/2lNANAln2983.7´10´60´1.657´10-5==8.8´10(克)=88微克236.022´10´0.693第3章放射性衰变比活度（放射性活度）为了反映放射性物质的纯度，引入比活度，定义为放射性活度与放射性物质总质量之比，即单位质量放射源的放射性活度Ala==NAmM第3章放射性衰变•例题：实验测得纯235U样品的比放射性活度为80.0Bq.mg-1，试求235U的半衰期？第3章放射性衰变3.射线强度及总放射性活度放射源在单位时间内放出某种射线的个数，是与放射性活度有区别的一个物理量。60Co衰变一次放出能量为1

8、.17和1