放射性衰变lecture3decay_mechanisms

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1、放射衰变机制（续）β衰变：该衰变中核素的电荷改变而核子数目不变。有三种类型的β衰变：•βpp-衰变•β＋衰变•电子俘获β-衰变具有过多中子的核素需要将一个中子转换为一个质子，这样就会离稳定线更近些。必须遵守电荷和核子数目守恒。ν代表中微子，ν代表其反粒子，即反中微子例如：•60Co中子数太多而不稳定•60Co的一个中子转换为质子•核子中产生一个电子，该电子从核子中发射出来β＋衰变动能学质能守恒方程：•β-衰变，e-逸出核子•需要另外的一个e-去填充轨道位置来使电荷平衡（Z+1）•反应中没有电子质量的净增加或减少•对于电子移位变换

2、不再需要质能计算等效于（从质量均衡观点）对例子：附录D中使用Δ值对于β-衰变，可能任何多余的能量Q会被3个衰变产物分得。β-衰变的必备条件（什么是中微子）“中微子，很小/不带电、没有质量/并且根本没有相互作用”“CosmicGall”JohnUpdike,19601900s早期：研究人员对β衰变的现象感到迷惑ò他们认为他们是在研究一两体衰变过程ò衰变应该产生固定能量的电子ò相同的β-反应会产生具有可变能量的电子ò似乎能量被破坏了ò这违反了能量守恒ò放出的电子和反冲核没有在一条直线上分开运动ò这点违反了动量守恒走进中微子：我做了件

3、可怕的事情，我假定了一种探测不到的粒子”WolfgangPauli,1930•为解释这种显然违背动量和能量守恒的现象，Pauli发明了中微子，它是一种没有电荷，具有很小或没有质量（会带走能量和动量）的粒子•实际上他当时建议的名字是“中子”（我们知道中子于1932年被发现）•EnricoFermi建议叫“中微子，即很小的中性粒子”在1956年，中微子被首先探测到•需要精心制作的探测器•中微子质量非常小，但不是0•意味着什么？•中微子无处不在：太阳中的聚变，反应堆产生大量的中微子•没秒有数十亿个中微子穿过你的身体•在一光年厚的铅中只

4、能发生几个作用•中微子的质量是宇宙中的一个大问题能量Q如何分配β-衰变产生三种产物，包括子核，β粒子和反中微子子核的质量大，获得的能量可忽略不计能量由β粒子和反中微子分担根据方向性，粒子可以具有0－Q间的任何能量这样，β粒子具有连续能谱β粒子平均能量~Q/3β衰变纲图60Co衰变详见附录Dβ+衰变具有过多质子的核子可以由正电子发射衰变核素通过将一个质子转变为一个中子来增加N/Z比以增加平衡性。β+衰变动力学•β+从核素中发射出来：丢失1me•产物Z-1个核子必须发射一个轨道电子以平衡电荷：丢失了1me净结果是：注意：两个的电子的

5、质量能够在质能计算中得到。如果母原子的质量比次级原子质量超出至少2个电子质量，β+衰变在动力学上是可行的（2×0.000549AMU或者其能量等效为1.02MeV）。例如：核医学中的正电子成像β+为正电子，是电子的反粒子。正电子淹没放出两个反向运动的0.511MeV的光子。这是正电子断层成像的基础电子俘获•为了达到稳定，核素具有太多质子•当时，不会发生正电发射衰变就像β+衰变一样，电子被核子俘获具有同样的效果。•一个轨道电子被母核俘获•消耗的能量超过电子束缚能，EB•反应产物是子核和中微子电子俘获动力学：•质能守恒•比较箭头两边

6、的质量只有当Δ-Δ>E时采用发生电子俘获PDB电子俘获仅产生两种作用产物（不像β-和β+衰变）M和中微子均分其能量，相反方向运动，且具有相同的动量D因为能量差异，中微子（事实上不可探测）几乎带走了所有能量22可以通过EC和β+路径衰变11Naγ发射•能谱是离散的，元素的特征谱线•激发核状态的许多衰变模式均会发射γ射线•Z和A都不变的γ发射叫同质异构跃迁亚稳态激发的核态通常在<10-10sec内衰变具有更长寿命的核激发态称作亚稳态•99mTc的半寿命为6hrs•在核医学成像中使用0.14MeV的γ发射内转换•激发核态的能量转换为轨

7、道电子•电子从原子中发射出来（K或L壳层）IC是从核子中发射γ的另外一种方式IC系数=N/N[分支比]eγ发射电子的能量=激发能-电子束缚能