原子核衰变
合集下载
第2章-原子核的放射性与衰变-2
电磁辐射谱
γ 射线：波长很 短的电磁辐射
—频 式中，h—普朗克常数； 率(Hz)；c—光速，是射线在真空 中的传播速度；—波长。
•
能量： E h
hc
γ射线的产生：来自于原子核的γ衰变
α衰变形成的子核： 往往处于激发态，不稳定，退激过程放出γ 射线
+ + + + + + + + +
• 都具有干涉、衍射等波动性；
• 都是一种粒子流； • 射线与X射线产生的方式不同；
• 射线与X射线的能量范围不同（由 E h
hc
决定）；
Electromagnetic radiation (电磁辐射) of Energy E<40KeV is denoted as X-ray. Gamma rays comprise that of the electromagnetic spectrum where E>40KeV.
原子核跃迁时，发射光子和内转换电子的总跃迁概率， 应是这两种过程的跃迁概率之和，即：
e (1 )
各个壳层的内转换系数：
用NK,NL,NM,…分别表示单位时间内发射的K,L,M,…层的 内转换电子数，则定义相应于各个壳层的内转换系数为：
E Ee (i) Wi
实例1—由Ee(i)求E的值 ：
E Ee (i) Wi
137m 56 137m 56 Ba 137 Ba e 56 Ba 137 56 Ba
实验测得137Ba的K层内转换电子的动能Ee(K)=624.2KeV， 查表得WK=37.4KeV，则得137Ba的跃迁的能量，即激发态的能 量： E=624.2+37.4=661.6KeV。 • 采用Ee(i)求解E的优点：
原子核的衰变 PPT
原子核衰变
原子核放出α粒子或β粒 子，由于核电荷数变了，它 在周期表中的位置就变了， 变成另一种原子核。 1.定义：原子核放出 α粒子或 β粒子 转变为新核的变化叫做原子核的衰 变（decay）．
2.衰变遵循的 质原量则数：守恒，电荷 数守恒。
3.原子核衰变的 （分1）类:衰变:原子核放出粒子的衰变
例：29328U 经过一系列衰变和衰 变后，可以变成稳(28026P定b) 的元素铅 206 ，问这一过程衰变和 衰解变：次设数经？过x次衰变，y
次29328U衰变28026Pb x24He y10e
238＝206＋4x x＝8
92 = 82 + 2x - y
y＝6
练习：
钍232经过6次衰变和4次衰变 后变成一种稳定的元素，这种元 素是什么？它的质量数是多少？ 它的原子序数是多少？
23920T（h 钍）624He 410e28028p（b 铅）
叫做ZA X衰变．AZ42Y 24He
226 88
Ra（镭）28262Rn（氡）24He
U 238
92
?
29328U（铀）23940Th（钍）24He
23900Th ?
23900Th28286Ra(镭)24He
衰变理论
•α 衰变的基本理论
核中的2个中子、2个质子紧密结合在一 起形成α 粒子，因此α 衰变产生的α 粒子来自 原子核.α 粒子在核内受到核力(吸引力)和库仑 力(排斥力).
4
3.原子核衰变的 （分1）类:衰变:原子核放出粒子的衰变
叫做ZA X衰变．AZ42Y 24He
（2）β衰变:原子核放出β粒子的衰变
叫做β衰ZA X变．ZA1Y 10e
23940Th 29314Pa（镭） 10e
原子核放出α粒子或β粒 子，由于核电荷数变了，它 在周期表中的位置就变了， 变成另一种原子核。 1.定义：原子核放出 α粒子或 β粒子 转变为新核的变化叫做原子核的衰 变（decay）．
2.衰变遵循的 质原量则数：守恒，电荷 数守恒。
3.原子核衰变的 （分1）类:衰变:原子核放出粒子的衰变
例：29328U 经过一系列衰变和衰 变后，可以变成稳(28026P定b) 的元素铅 206 ，问这一过程衰变和 衰解变：次设数经？过x次衰变，y
次29328U衰变28026Pb x24He y10e
238＝206＋4x x＝8
92 = 82 + 2x - y
y＝6
练习：
钍232经过6次衰变和4次衰变 后变成一种稳定的元素，这种元 素是什么？它的质量数是多少？ 它的原子序数是多少？
23920T（h 钍）624He 410e28028p（b 铅）
叫做ZA X衰变．AZ42Y 24He
226 88
Ra（镭）28262Rn（氡）24He
U 238
92
?
29328U（铀）23940Th（钍）24He
23900Th ?
23900Th28286Ra(镭)24He
衰变理论
•α 衰变的基本理论
核中的2个中子、2个质子紧密结合在一 起形成α 粒子，因此α 衰变产生的α 粒子来自 原子核.α 粒子在核内受到核力(吸引力)和库仑 力(排斥力).
4
3.原子核衰变的 （分1）类:衰变:原子核放出粒子的衰变
叫做ZA X衰变．AZ42Y 24He
（2）β衰变:原子核放出β粒子的衰变
叫做β衰ZA X变．ZA1Y 10e
23940Th 29314Pa（镭） 10e
原子核衰变
M
X
X
M
Y ]c
2
( Z , A) M
Y
( Z 1, A )
衰变
氚的 -衰变：
3 3 1 H 2 He
3H
(T=12.33a)
e
e
- 18.6keV (100%)
3He
纲图规则：Z小左画，Z大右画
衰变
+衰变的能量条件：
A Z
X
A Z 1Y
e
i ( k e k v ) r
l 0
( 2 l 1)( i ) ( 2 l `1)! !
l
( kr ) Pl (cos )
l
衰变
-衰变的分类：
l=0项有贡献, 允许跃迁 l=n-1项没有贡献，l=n项有贡献, n级禁戒跃迁 选择定则：有母核和子核的自旋和宇称及跃迁类型所决定
原子核衰变
放射性衰变的基本规律
衰变 衰变
衰变
穆斯堡尔效应
放射性衰变基本规律
核衰变
原子核是一个量子体系，核衰变是一个量子跃迁过程。
对一个特定的放射性核素，其衰变的精确时间是无法 预测的；
但对足够多的放射性核素的集合，其衰变规律是确定 的，并服从量子力学的统计规律。
( l B l A )( l C l A )
, hB
l AlB
( l C l B )( l A l B )
l Al B
( l A l C )( l B l C )
放射性衰变基本规律
N
n (t )
N 1 (0)
X
X
M
Y ]c
2
( Z , A) M
Y
( Z 1, A )
衰变
氚的 -衰变：
3 3 1 H 2 He
3H
(T=12.33a)
e
e
- 18.6keV (100%)
3He
纲图规则：Z小左画，Z大右画
衰变
+衰变的能量条件：
A Z
X
A Z 1Y
e
i ( k e k v ) r
l 0
( 2 l 1)( i ) ( 2 l `1)! !
l
( kr ) Pl (cos )
l
衰变
-衰变的分类：
l=0项有贡献, 允许跃迁 l=n-1项没有贡献，l=n项有贡献, n级禁戒跃迁 选择定则：有母核和子核的自旋和宇称及跃迁类型所决定
原子核衰变
放射性衰变的基本规律
衰变 衰变
衰变
穆斯堡尔效应
放射性衰变基本规律
核衰变
原子核是一个量子体系，核衰变是一个量子跃迁过程。
对一个特定的放射性核素，其衰变的精确时间是无法 预测的；
但对足够多的放射性核素的集合，其衰变规律是确定 的，并服从量子力学的统计规律。
( l B l A )( l C l A )
, hB
l AlB
( l C l B )( l A l B )
l Al B
( l A l C )( l B l C )
放射性衰变基本规律
N
n (t )
N 1 (0)
原子核衰变的基本规律
4. 自发裂变(SF)：自发裂变为两个或多个质量
相近的原子核。
2
二、放射性衰变的规律
1. 指数衰变规律 母核减少，射线强度减弱，都遵从指数衰减。
-dN=Ndt，为衰变常量，是放射性核素的
特征量，表示母核随时间衰减的快慢，对确定
的放射性核素和确定的衰变方式，是常量。
-dN / dt 分子是单位时间内发生衰变的
6
衰变常量、半衰期T 和平均寿命之间存在
一定联系，知道一个，另外两个也就完全确定了， 任何一个都可以作为放射性核素的特征量。
每一种放射性核素都具有特定值(T值、值)， 可以根据测量的值，来判断是哪种放射性核素。
实验表明，原子核的放射性是原子核自身性质 的反映，其特征量以及所遵从的规律不受外界条 件(如温度、压强和磁场等)的影响，也不会由于 核是处于单质中或是处于化合物中而有所变化。
7
*三、放射系 (radioactive series) 放射性核素衰变为另一种核素，此核素还要继
续衰变，最后到达一种稳定的核素，形成放射系， 也称级联衰变链。已知三天然一人工。
(1) 钍系：钍(32930Th)→铅(28028 Pb).A=4n,4n系。
(2)
铀系：铀(
238 92
U
)
→铅(
206 82
N
原子核数，分母是当时的原子核总数，表示
一个原子核在单位时间内发生衰变的概率。
NN0e-t指数衰减规律，N0是t=0时母核数目。 3
2. 放射性活度 A
表示放射性的强弱程度，
定义为单位时间内发生衰变的核的数目。
A-ddNt N0e-t N AA0e-t
A0=N0是t=0时的放射性活度。放射性活度也
第二章衰变规律
（二）半衰期 T
1、定义：如果经过一段时间 T，放射性核素的数目
减少到原数的一半，则称 T为半衰期。
2、意义:半衰期是用来表示放射性核素衰变快慢的物
理量。
T 和 的关系为：
T ln 2
经过n 个T
后，将衰减到原来的
1 2
n
，则
N
N
0
1 2
t /T
（三）平均寿命
N0 个母核的平均寿命
二、衰变平衡
1、递次衰变 2、放射族 天然存在的放射族有：
铀族：母核 238u ,稳定产物206 pb ，系中各放射。
锕族：母核 235u ，稳定产物 207 pb ，系中各放射性
核素的质量数都是4的整数倍家3，所以也叫4n+3系。
钍系：母核 232Th，稳定产物 208 pb，系中各放射性
核素的质量数都是4的整数倍，所以也叫4n系
课堂测试
1、可以用来描述放射性核素衰变快慢的物理量是
A．衰变常数 B．半衰期 C．平均寿命 D．放射性活度
E．以上都是
2、一放射性核素经过3个半衰期的时间后放射性核素数为
原来的
A．1／2 B．1／3 C．1／4 D．1／8 E．1／16
3、放射性活度的国际单位是
A．居里 B．秒-1 C．戈瑞 D．伦琴 E．贝可勒尔
4、下列公式中错误的是
A．Te=T+Tb D．T ln 2
BE．．A 1A0et
C．N
N0
(1) 2
t
T
谢谢大家
第二节 原子核的衰变规律
一、衰变规律
（一）衰变常数
1、物理意义： 描写放射物放射衰变快慢的一个物理量。
2、公式：
第三章 原子核的衰变
3 3 −
N→ C + e +νe 在轨道电子俘获过程中放出中微子，
3 3 + 7
Be + e → Li +νe
− k 7
22
中微子性质： 电荷为零； 静止质量几乎为零，质量上限不超过7.3eV； 自旋为1/2； 遵从费米统计； 磁矩非常小，上限不超过10−6µN 。 与物质的相互作用非常弱，属弱相互作用，作用 截面σ ~10−44cm2，通常物质的原子密度n ~1023/cm3。 平均自由程l为， 1 1 l= ≈ 23 cm =1021cm =1016 km −44 nσ 10 ×10 比较：地球直径约为 1.3×104 km 。
16
β衰变中原子核只改变电荷数Z，不改变质量数A .
β衰变能谱
β衰变能谱特点： β粒子的能量连续； 有确定的最大能量Eβmax ； 随能量分布有极大值。 而且，Eβmax =E0 .
17
212Bi的衰变
212 83
Bi
α 6.05 E0 =6.21
208 81
212Po分支的总衰变能：
212 84
E0 (β − ) = [mX (Z, A) − mY (Z +1, A) − me ]c2
= {[MX (Z, A) − Zme ] −[MY (Z +1, A) − (Z +1)me ] − me}c2
= [MX (Z, A) − MY (Z +1 A)]c ,
2
27
发生β−衰变的条件为，
MX (Z, A) > MY (Z +1 A) ,
E0 = EY + Eα = [mX − (mY + m )]c2 α
N→ C + e +νe 在轨道电子俘获过程中放出中微子，
3 3 + 7
Be + e → Li +νe
− k 7
22
中微子性质： 电荷为零； 静止质量几乎为零，质量上限不超过7.3eV； 自旋为1/2； 遵从费米统计； 磁矩非常小，上限不超过10−6µN 。 与物质的相互作用非常弱，属弱相互作用，作用 截面σ ~10−44cm2，通常物质的原子密度n ~1023/cm3。 平均自由程l为， 1 1 l= ≈ 23 cm =1021cm =1016 km −44 nσ 10 ×10 比较：地球直径约为 1.3×104 km 。
16
β衰变中原子核只改变电荷数Z，不改变质量数A .
β衰变能谱
β衰变能谱特点： β粒子的能量连续； 有确定的最大能量Eβmax ； 随能量分布有极大值。 而且，Eβmax =E0 .
17
212Bi的衰变
212 83
Bi
α 6.05 E0 =6.21
208 81
212Po分支的总衰变能：
212 84
E0 (β − ) = [mX (Z, A) − mY (Z +1, A) − me ]c2
= {[MX (Z, A) − Zme ] −[MY (Z +1, A) − (Z +1)me ] − me}c2
= [MX (Z, A) − MY (Z +1 A)]c ,
2
27
发生β−衰变的条件为，
MX (Z, A) > MY (Z +1 A) ,
E0 = EY + Eα = [mX − (mY + m )]c2 α
原子核衰变和半衰期
贝塔衰变
定义：原子核中的一个中子转变为质子，同时释放一个电子和反中微子 类型：核衰变的一种方式，包括三种类型：β+衰变、β-衰变和轨道电子俘 获 特点：释放的能量较高，通常伴随着放射性元素的衰变
应用：在核能、核医学、核物理等领域有广泛应用
伽马衰变
定义：原子核发射 出伽马射线而发生 的衰变
类型：α衰变、β 衰变、γ衰变等
释放出能量以射线形式释放
添加标题
添加标题
放射性元素分解为更稳定的元素
添加标题
添加标题
最终形成稳定的核素
原子核衰变的能量释放
衰变过程中释放的能量以伽 马射线的形式释放
原子核衰变时释放出大量的 能量
衰变产生的能量与质量亏损 成正比，遵循爱因斯坦的质
能方程
衰变产生的能量可用于核能 发电等领域
03 半衰期的定义和计算
半衰期的定义
半衰期是放射性原 子核数减少到原来 数目的一半所需的 时间
半衰期是描述放射 性原子核衰变速度 的物理量
半衰期的大小由原 子核的类型决定， 不受外界环境的影 响
半衰期可以通过实 验测量得到
半衰期的计算方法
定义：半衰期是指一个放射性原子核发生衰变的平均时间间隔
计算公式：M(t) = M(0) * (1/2)^(t/T)，其中M(t)表示经过时间t后 的剩余质量，M(0)表示初始质量，T表示半衰期 影响因素：半衰期与原子核内部结构和外部环境因素有关，如温度、压 力等
02 原子核衰变的过程
原子核的稳定性
原子核衰变的原因：原子核内部的不稳定性 半衰期的定义：原子核衰变一半所需的时间 不同元素的半衰期：不同元素的原子核衰变速度不同 衰变产物的性质：衰变后产生的元素性质与原元素不同
什么是原子核衰变
什么是原子核衰变原子核衰变是指原子核内部发生变化，通过放射出射线或释放粒子的方式转变为另一种原子核的过程。
在原子核衰变中，可能发生的变化包括α衰变、β衰变和伽马射线的放射。
这些衰变过程是由不稳定的原子核中发生的，以达到更加稳定的状态。
一、α衰变α衰变是原子核中放出α粒子的过程。
在α衰变中，原子核释放出两个质子和两个中子组成的α粒子。
α粒子是带有正电荷的核子，相当于一个氦原子核。
例如，铀-238（U-238）发生α衰变后，衰变成钍-234（Th-234），其中U-238原子核释放出一个α粒子。
二、β衰变β衰变是指原子核中的中子或质子转变为一个电子或正电子的过程。
1. β-衰变：在β-衰变中，一个中子转变为一个电子，同时释放出一个质子。
这个电子以高速离开原子核，进入外部空间。
这个电子被称为β-粒子。
例如，碳-14（C-14）发生β-衰变后，变为氮-14（N-14），其中一个中子转变为了一个质子，并释放出一个β-粒子。
2. β+衰变：在β+衰变中，一个质子转化为一个正电子，同时释放出一个中子。
这个正电子称为β+粒子。
例如，锝-99（Tc-99）发生β+衰变后，衰变成了钌-99（Ru-99），其中一个质子转变为了一个中子，并释放出一个β+粒子。
三、伽马射线伽马射线是一种高能量的电磁辐射。
当一个核发生α或β衰变后，通常会释放伽马射线，以平衡核内的能量。
伽马射线没有电荷和质量，可以穿透物质，并且对人体有一定的辐射危害。
例如，铯-137（Cs-137）发生β-衰变后，衰变产物碱土金-137（Ba-137）会释放出伽马射线。
原子核衰变是一种自发的过程，不能通过外界条件干预或加速。
衰变速率可以用半衰期来衡量，即衰变物质的一半数量所需的时间。
每种放射性核素都有其特定的半衰期。
原子核衰变在许多领域都具有重要的应用，包括核能产生、放射治疗和碳测年等。
人们对原子核衰变的研究使得我们对原子核的结构和性质有了更深入的了解，并为核物理学和天体物理学的发展提供了重要的基础。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
(早期定义：1g 226Ra 在1s内的放射性衰变数.)
1Ci 3.7 1010 Bq (即 1Ci 3.71010 次核衰变/秒)
17
A的其它单位
“伦琴”、“拉德”、“戈瑞”： 为放射性物质产生的射线对其它物质的效应大小的单位,
它们取决于放射物射线的特性和接受射线的材料的性质.
1伦琴(R)：使1kg空气中产生 2.5104 c 的电量的辐射量;
226 88
Ra
222 88
Rn
+
4 2
α(
4 2
He)
α衰变的位移定则:子核在元素周
放
期表中的位置左移2格。
射
性
衰
β衰变
210 83
Bi
210 84
Po
+
0 -1
e
（电子）
变
的
β衰变的位移定则:子核在元素
类
周期表中的位置右移1格。
型
γ衰变
60 27
Co*
60 27
Co
+
高能短波电磁辐射（即电子波）
4
K
3
5
b衰变 b衰变
6
• b 衰变: 核电荷数1，核子数不变。 b -衰 变、b +衰变和轨道电子俘获
b -衰变的能量条件：
A Z
XZ
A1Y
e
e
E0 Eb Er [mX (mY me )]c2
[M X M Y ]c2
M X (Z , A) M Y (Z 1, A)
7
氚的b -衰变：
放射性衰变的基本规律
在迄今为止发现的2000多种核素中,绝大多数都不稳定,会自发地蜕变为 另一种核素,同时放出各种射线.这种现象称为放射性衰变.
放射性衰变
提供原子核内部的信息 用于为人类造福
放射性衰变 过程中,原来的 核素(母体)或 者变为另一种 核素(子体), 或 者进入另一种 能量状态。
1
α衰变
3 1
H23
He
e
e
3H (T=12.33a)
纲图规则：Z小左画，Z大右画b - 18.6keV (100%)
3He
8
b +衰变的能量条件：
A Z
XZ
A1Y
e
e
E0 Eb Er [mX (mY me )]c2
[M X M Y 2me ]c2
M X (Z, A) M Y (Z 1, A) 2me
1拉德(rad)：1kg受照射物质吸收100尔格的辐射能量; 1戈瑞(Gr)：1kg受照射物质吸收1J的辐射能量.
2
a衰变：
a 衰变
AБайду номын сангаасZ
核
A4 Z2
核
4 2
He(a
)
或记为：
A Z
核a AZ42
核
如
263
Sg
a
259
Rf
106
104
3
• a 衰变的能量条件
a
衰变方程：
A Z
X AZ42Y
a
能量守恒方程：mXc2 mYc2 ma c2 Ea Er
E0 Ea Er [mX (mY ma )]c 2 a 衰变能： [M X (M Y M He )]c 2
单位时间内发生衰变的原子核数.
t
0
(A也称“放射性强度”,or“放射率”、“衰变率”)
[注意：只描述放射源每秒发生核衰变的次数,并不表示 放射出的粒子数.]
导出要点：A
dN dt
N
N 0e t
A0e t
A的单位(1975年规定)：贝克勒(或贝可)(Bq). 1Bq＝1次核衰变/秒.
A的辅助单位：居里(Ci);毫居(mCi)、微居(μCi)
10
补充内容
当WK/c2>MX-MY>WL/c2时， K俘获不能发生，而发生L 俘获；
2mec2 > > Wi ， b +衰变的原子核，总可以发生电子俘获；但 发生电子俘获的原子核不一定发生b +；
轨道电子俘获将伴随X射线或Auger电子产生； K壳层靠近原子核，所以K俘获几率最大； K俘获与Z3成正 比， Z越大，K俘获越容易发生。轻核K俘获几率很小，中
2)半衰期：放射性核素衰变掉原有 核素一半所需的时间.
N/No 1.00
ln 2 0.093
T1/ 2
0.50
T 10min
0.25
T1/ 2 29a
1T
2T 3T 4T
0 1T 2T 3T 4T
t
13 N 衰变
90 38
Sr
衰变
15
3)平均寿命： 1 1.44T
导出要点：在 t t dt 内,发生衰变的核数为 dN Ndt ,
等核EC俘获和b +衰变同时存在，重核EC俘获占优势
11
跃迁：
A Z
核*
AZ
核
h
A 核*表示
Z
A核
Z
的“激发态”
如：
Dy 152 * 152Dy 1.2MeV
66
66
12
衰变纲图
EC0.34(0.6%)
2+ 1.34MeV
64Cu (T=12.7h) 2mec2
1+
b -0.573(40%)
1.34 EC1.68(40.4%)
这些核的寿命为t ,则所有核素的总寿命为
Ntdt
0
于是任一核素的平均寿命为:
0 Ntdt 1 T 1.44T
N0
ln 2
可见τ比半衰期长一点.将上 式代入衰变规律还可得到：
N N 0e1 37%N 0
表示：经过时间τ后,余下的核素数目约为原来的37%.
16
A A e 3.放射性活度A：放射性物质在
在设dt内放发射生性衰核变素的数数目目为－N0d(tN＝为0：时)， dN Ndt
它必定正比于当时所存在的核数目N。
积分后即得 N N 0e t
(此式是一统计规律; λ为衰变常数)
14
2.放射性核素的特征量
1)衰变常数: 表示一个核在单位时间内发生衰变的几率.
dN / dt
N
(分子表示单位时间内发生衰变的核数目,dN 代表N的减少量,为负值,故在它前面加一负号)
64Zn
b +0.66(19%)
0+
0
64Ni
13
放射性衰变的基本规律
1.衰变定律： N N0et
原子核是一个量子体系，核衰变是原子核自发产生的变化， 是一个量子跃迁的过程。核衰变服从量子力学的统计规律。 单一的一个放射性核素的衰变的精确时刻是不可预知的，但 足够多的同种放射性核素的集合体的衰变是有规律的。
9
13N的b +衰变：
13 7
N163
C
e
e
轨道电子俘获：
13N (T=9.96min) 2mec2
A Z
X
ei
Z
A1Y
e
b +1.19(100%)
E0 [mX me mY ]c 2 Wi
[M X M Y ]c 2 Wi
13C
M X (Z, A) M Y (Z 1, A) Wi / c2
能量条件： MX (Z, A) MY (Z 2, A 4) MHe
4
b衰变：又分为b， b及电子俘获三种：
b：
A Z
核ZA1 如：
核
b
(e
)
14
C
β
14
N
b
6
7
b：
A Z
核 A Z1
核
b
v
如：
(e )
F 0 18
β
18
b
9
8
b
衰 变
电子俘获(EC)：A 核 e A 核 v
Z
Z1
如： 7Be e 7Li
1Ci 3.7 1010 Bq (即 1Ci 3.71010 次核衰变/秒)
17
A的其它单位
“伦琴”、“拉德”、“戈瑞”： 为放射性物质产生的射线对其它物质的效应大小的单位,
它们取决于放射物射线的特性和接受射线的材料的性质.
1伦琴(R)：使1kg空气中产生 2.5104 c 的电量的辐射量;
226 88
Ra
222 88
Rn
+
4 2
α(
4 2
He)
α衰变的位移定则:子核在元素周
放
期表中的位置左移2格。
射
性
衰
β衰变
210 83
Bi
210 84
Po
+
0 -1
e
（电子）
变
的
β衰变的位移定则:子核在元素
类
周期表中的位置右移1格。
型
γ衰变
60 27
Co*
60 27
Co
+
高能短波电磁辐射（即电子波）
4
K
3
5
b衰变 b衰变
6
• b 衰变: 核电荷数1，核子数不变。 b -衰 变、b +衰变和轨道电子俘获
b -衰变的能量条件：
A Z
XZ
A1Y
e
e
E0 Eb Er [mX (mY me )]c2
[M X M Y ]c2
M X (Z , A) M Y (Z 1, A)
7
氚的b -衰变：
放射性衰变的基本规律
在迄今为止发现的2000多种核素中,绝大多数都不稳定,会自发地蜕变为 另一种核素,同时放出各种射线.这种现象称为放射性衰变.
放射性衰变
提供原子核内部的信息 用于为人类造福
放射性衰变 过程中,原来的 核素(母体)或 者变为另一种 核素(子体), 或 者进入另一种 能量状态。
1
α衰变
3 1
H23
He
e
e
3H (T=12.33a)
纲图规则：Z小左画，Z大右画b - 18.6keV (100%)
3He
8
b +衰变的能量条件：
A Z
XZ
A1Y
e
e
E0 Eb Er [mX (mY me )]c2
[M X M Y 2me ]c2
M X (Z, A) M Y (Z 1, A) 2me
1拉德(rad)：1kg受照射物质吸收100尔格的辐射能量; 1戈瑞(Gr)：1kg受照射物质吸收1J的辐射能量.
2
a衰变：
a 衰变
AБайду номын сангаасZ
核
A4 Z2
核
4 2
He(a
)
或记为：
A Z
核a AZ42
核
如
263
Sg
a
259
Rf
106
104
3
• a 衰变的能量条件
a
衰变方程：
A Z
X AZ42Y
a
能量守恒方程：mXc2 mYc2 ma c2 Ea Er
E0 Ea Er [mX (mY ma )]c 2 a 衰变能： [M X (M Y M He )]c 2
单位时间内发生衰变的原子核数.
t
0
(A也称“放射性强度”,or“放射率”、“衰变率”)
[注意：只描述放射源每秒发生核衰变的次数,并不表示 放射出的粒子数.]
导出要点：A
dN dt
N
N 0e t
A0e t
A的单位(1975年规定)：贝克勒(或贝可)(Bq). 1Bq＝1次核衰变/秒.
A的辅助单位：居里(Ci);毫居(mCi)、微居(μCi)
10
补充内容
当WK/c2>MX-MY>WL/c2时， K俘获不能发生，而发生L 俘获；
2mec2 > > Wi ， b +衰变的原子核，总可以发生电子俘获；但 发生电子俘获的原子核不一定发生b +；
轨道电子俘获将伴随X射线或Auger电子产生； K壳层靠近原子核，所以K俘获几率最大； K俘获与Z3成正 比， Z越大，K俘获越容易发生。轻核K俘获几率很小，中
2)半衰期：放射性核素衰变掉原有 核素一半所需的时间.
N/No 1.00
ln 2 0.093
T1/ 2
0.50
T 10min
0.25
T1/ 2 29a
1T
2T 3T 4T
0 1T 2T 3T 4T
t
13 N 衰变
90 38
Sr
衰变
15
3)平均寿命： 1 1.44T
导出要点：在 t t dt 内,发生衰变的核数为 dN Ndt ,
等核EC俘获和b +衰变同时存在，重核EC俘获占优势
11
跃迁：
A Z
核*
AZ
核
h
A 核*表示
Z
A核
Z
的“激发态”
如：
Dy 152 * 152Dy 1.2MeV
66
66
12
衰变纲图
EC0.34(0.6%)
2+ 1.34MeV
64Cu (T=12.7h) 2mec2
1+
b -0.573(40%)
1.34 EC1.68(40.4%)
这些核的寿命为t ,则所有核素的总寿命为
Ntdt
0
于是任一核素的平均寿命为:
0 Ntdt 1 T 1.44T
N0
ln 2
可见τ比半衰期长一点.将上 式代入衰变规律还可得到：
N N 0e1 37%N 0
表示：经过时间τ后,余下的核素数目约为原来的37%.
16
A A e 3.放射性活度A：放射性物质在
在设dt内放发射生性衰核变素的数数目目为－N0d(tN＝为0：时)， dN Ndt
它必定正比于当时所存在的核数目N。
积分后即得 N N 0e t
(此式是一统计规律; λ为衰变常数)
14
2.放射性核素的特征量
1)衰变常数: 表示一个核在单位时间内发生衰变的几率.
dN / dt
N
(分子表示单位时间内发生衰变的核数目,dN 代表N的减少量,为负值,故在它前面加一负号)
64Zn
b +0.66(19%)
0+
0
64Ni
13
放射性衰变的基本规律
1.衰变定律： N N0et
原子核是一个量子体系，核衰变是原子核自发产生的变化， 是一个量子跃迁的过程。核衰变服从量子力学的统计规律。 单一的一个放射性核素的衰变的精确时刻是不可预知的，但 足够多的同种放射性核素的集合体的衰变是有规律的。
9
13N的b +衰变：
13 7
N163
C
e
e
轨道电子俘获：
13N (T=9.96min) 2mec2
A Z
X
ei
Z
A1Y
e
b +1.19(100%)
E0 [mX me mY ]c 2 Wi
[M X M Y ]c 2 Wi
13C
M X (Z, A) M Y (Z 1, A) Wi / c2
能量条件： MX (Z, A) MY (Z 2, A 4) MHe
4
b衰变：又分为b， b及电子俘获三种：
b：
A Z
核ZA1 如：
核
b
(e
)
14
C
β
14
N
b
6
7
b：
A Z
核 A Z1
核
b
v
如：
(e )
F 0 18
β
18
b
9
8
b
衰 变
电子俘获(EC)：A 核 e A 核 v
Z
Z1
如： 7Be e 7Li