放射性衰变的发现
放射性原理
放射性原理放射性是指某些物质自发地发射出粒子或电磁辐射的现象。
这种现象是由放射性元素的原子核内部发生变化而引起的。
放射性元素的原子核不稳定，通过放射性衰变来寻求稳定状态，这种衰变过程是放射性现象的基础。
放射性现象最早被发现于1896年，当时亨利·贝克勒尔发现了镭元素放射出的射线能够使照相底片曝光。
这一发现引起了科学界的广泛关注，放射性现象的研究也因此展开了。
放射性现象的基本原理是放射性元素的原子核不稳定，会自发地发生衰变。
衰变过程中，原子核会放出粒子或电磁辐射，转变成另一种元素。
放射性衰变的方式包括α衰变、β衰变和γ衰变。
α衰变是指放射性元素放出α粒子，原子序数减2，质量数减4；β衰变是指放射性元素放出β粒子，原子序数增1，质量数不变；γ衰变是指放射性元素放出γ射线，原子序数和质量数均不变。
放射性现象对人类和环境都具有一定的危害性。
放射性元素的辐射会对人体细胞造成损伤，导致各种疾病，甚至致癌。
因此，对放射性现象的研究和应用需要十分谨慎，必须严格控制放射性物质的使用和处理，以防止对人类和环境造成伤害。
放射性现象在医学、能源和科研领域都有着重要的应用。
放射性同位素在医学影像学中被广泛应用，如放射性核素扫描、正电子发射断层扫描等，可以帮助医生诊断疾病。
在能源领域，核能是一种清洁、高效的能源形式，通过控制核反应实现能量释放，被广泛应用于发电、航天等领域。
在科研领域，放射性同位素的标记技术被用于研究生物、化学和材料等领域，为科学研究提供了重要的手段。
总之，放射性现象是一种自然现象，具有重要的科学意义和应用价值。
但是，我们必须认识到放射性现象的危害性，严格控制放射性物质的使用和处理，以确保人类和环境的安全。
同时，我们也应该充分利用放射性现象的科学意义和应用价值，推动科学技术的发展，造福人类社会。
放射性衰变
放射性__衰变一、天然放射现象的发现1．1896年，法国物理学家贝可勒尔发现，铀和含铀矿物能够发出看不见的射线，这种射线可以穿透黑纸使照相底片感光。
物质放出射线的性质称为放射性，具有放射性的元素称为放射性元素。
2．玛丽·居里和她的丈夫皮埃尔·居里发现了两种放射性更强的新元素，命名为钋(Po)、镭(Ra)。
二、三种射线的本质1．α射线实际上就是氦原子核，速度可达到光速的110，其电离能力强，穿透能力较差。
在空气中只能前进几厘米，用一张纸就能把它挡住。
2．β射线是高速电子流，它的速度更大，可达光速的99%，它的穿透能力较强，电离能力较弱，很容易穿透黑纸，也能穿透几毫米厚的铝板。
3．γ射线呈电中性，是能量很高的电磁波，波长很短，在10－10m 以下，它的电离作用更小，但穿透能力更强，甚至能穿透几厘米厚的铅板和几十厘米厚的混凝土。
三、原子核的衰变1．放射性元素的原子核放出某种粒子后变成新原子核的变化叫衰变。
2．能放出α粒子的衰变叫α衰变，产生的新核，质量数减少4，电荷数减少2，新核在元素周期表中的位置向前移动两位，其衰变规律是A Z X ―→A －4Z －2Y ＋42He 。
3．能放出β粒子的衰变叫β衰变，产生的新核，质量数不变，电荷数加1，新核在元素周期表中的位置向后移动一位，其衰变规律A Z X ―→A Z ＋1Y ＋__0－1e 。
4．γ射线是伴随α衰变、β衰变同时产生的。
β衰变是原子核中的中子转化成一个电子，同时还生成一个质子留在核内，使核电荷数增加1。
四、半衰期1．放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间，叫做这种元素的半衰期。
2．放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的因素决定的。
3．跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系。
4．半衰期是大量原子核衰变的统计规律。
衰变公式：N ＝N 0(12)tτ，τ为半衰期，反映放射性元素衰变的快慢。
1．判断：(1)放射性元素发生α衰变时，新核的化学性质不变。
放射性的一般现象和衰变规律
A Z
X
e Z A1Y
e
如：
7Be e 7Li e
在β衰变中，子核与母核的质量数相同，只是电荷数相差１。 衰变相当于原子核的一个中子变成了质子； 衰变和轨道电子俘获相
当于原子核的一个质子变成了中子。
4、γ放射性
γ放射性既与γ跃迁相联系，也与α衰变或β衰变相联系。 α衰变 和β衰变的子核往往处于激发态，处于激发态的原子核要向基态跃迁，这 种跃迁成为γ跃迁。
γ跃迁一般是伴随α或β射线产生的。 放射性有天然放射性和人工放射性之分。 天然放射性是指天然存在的三个放射系，即钍系、铀系和锕系。
§2.2、放射性衰变的基本规律 一种放射性原子核经过α 或β 衰变成为另一种原子核，这种变化即使 对于同一核素的许多原子核来说，也不是同时发生的，而是有先有后。因 此，对于任何放射性物质，其原有的放射性原子核的数量将随时间的推移 变得越来越少。
第二章 放射性
§2.1、放射性的一般现象
1、放射性的一般现象
1896年，A.H.Becquerel发现铀的放射线，从此开创了人类研究原子核 放射性的新纪元。
1897年，居里夫妇（Pierre-Curie, Marie-Curie）发现放射性元素钋 和镭。
1898年，E.Rutherford在放射性实验中发现了α，β，γ三种射线。它 们的本性和贯穿本领如下：
1）α射线是高速运动的氦原子核（α粒子）组成的。所以它在磁场中的 偏转方向与正离子流的偏转方向相同。它的电离作用大，贯穿本领小。
2）β射线是高速运动的电子流。它的电离作用较小，贯穿本领较大。
3）γ射线是波长很短的电磁波。它的电离作用小，贯穿本领大。
许多天然的和人工生产的核素都能自发地发射各种射线。有的发射α 射线，有的发射β射线，有的发射α或β射线的同时也发射γ射线，有的 三种射线均有。此外还有发射e+，p, n等其他粒子。
原子核的三种主要衰变特性及其比较
----- . -zj资料- 分类号：TQ242．3单位代码：XXXX密级：一般学号：XXXXX本科毕业论文（设计）题目：原子核的三种主要衰变特性及其比较专业：物理学姓名：XX指导教师：XX职称：教授答辩日期：二0一五年六月十四日原子核的三种主要衰变特性及其比较摘要：物理学是研究物质运动最一般规律和物质基本结构的学科。
是一门以实验研究为基础的自然学科。
核物理学又称原子核物理学，是20世纪新建立的一个物理学分支。
它是一门既有深刻理论意义，又有重大实践意义的学科。
核物理与核技术已经成为当今世界上最有生命力、发展最为迅速、影响力最大、成果最多的学科之一。
所以说，对于原子核物理的认识也就必不可少了。
然而对于原子核物理的了解，最重要的手段就是对原子核衰变的研究。
原子核的衰变是极其复杂的，为了更好的认识原子核，加深对原子核衰变的理解，我们对原子核的三种主要衰变特性进行比较。
关键词：原子核三种衰变比较Abstract: Subject matter physics is the study of the most general laws of motion and the basic structure of matter. Is a research-based experimental natural sciences. Nuclear physics, nuclear physics, also known, is a branch of physics newly established 20th century. It is both a profound theoretical significance and great practical significance of the subjects. Nuclear physics and nuclear technology has become the world's most vital, the fastest growing, most influential, one of the largest achievement disciplines. So, for the understanding of nuclear physics also indispensable. However, for the understanding of nuclear physics, research is the most important means of nucleus decay. Nuclear decay is extremely complex, in order to better understand the nucleus, to deepen understanding of nuclear decay, we have three main nuclei decay characteristics were compared.Key Words: Atomic nucleus; three kinds of decay; Compare衰变亦称"蜕变"。
第五讲 放射性 衰变1
以走几十米远，而碰到几毫米厚的铝片就不能穿过了； γ射线本质上是一种波长极短的电磁波，穿透力极强，能穿过厚的混
凝土和铅板。
3.衰变方程举例： (1)α 衰变：23982U→23940Th＋42He (2)β 衰变：23940Th→23941Pa＋－01e.
m
m
A. 4
B. 8
答案 C
m C.16
m D.32
四、放射性的应用： 放射性的应用主要表现在以下三个方面：一是利用射线的电离作
用、穿透能力等特征，二是作为示踪原子，三是利用衰变特性. 1、利用射线的特性 ①α射线：α射线带电量较大，利用其能量大、电离作用强的特性可 制成静电消除器等。 ②β射线：利用β射线可穿过薄物或经薄物反射时，由透射或反射后 的衰减程度来测量薄物的厚度或密度。 ③γ射线：由于γ射线穿透能力极强，可以利用γ射线探伤，也可以 用于生物变异，在医学上可以用于肿瘤的治疗等。
答案 B 【解析】由三种射线的本质和特点可知，α射线贯穿本领最弱，一 张黑纸都能挡住，而挡不住β射线和γ射线，故A正确；γ射线是 伴随α、β衰变而产生的一种电磁波，不会使原核变成新核．故B 不正确；三种射线中α射线电离作用最强，故C正确；β粒子是电 子，来源于原子核，故D正确。
【例 2】 原子核23892U 经放射性衰变①变为原子核23490Th，
二、衰变：
1.放射性衰变：放射性元素是不稳定的，它们会自发地蜕 变为另一种元素，同时放出射线，这种现象为放射性衰变。
2.衰变形式：常见的衰变有两种，放出α粒子的衰变为α 衰变，放出β粒子的衰变为β衰变，而γ射线是伴随α射线或 β射线产生的。
放射性的发现衰变及其统计规律
汇报人：XX
• 放射性现象与发现 • 放射性衰变类型及过程 • 衰变统计规律与数学描述 • 放射性在自然界中分布及影响 • 放射性在医学、工业等领域应用 • 放射性安全防护与监管措施
目录
01
放射性现象与发现
贝克勒尔实验
铀盐实验
贝克勒尔发现铀盐能使照相底片感光 ，即使在黑暗中也能产生这种现象， 从而揭示了天然放射性的存在。
其他领域应用简介
农业
利用放射性同位素研究植物生理生化 过程，如光合作用、肥料吸收等。
环境科学
利用放射性同位素研究环境污染物的 迁移转化规律，如大气、水体中污染 物的扩散和降解。
考古学
利用放射性同位素测定文物年代，如 碳-14测年法。
核能利用
通过核裂变或核聚变反应释放能量， 用于发电、推进等。
06
02
放射性衰变类型及过程
α衰变1Biblioteka 原子核内两个质子和两个中子结合成α粒子（氦 核）并释放出来的过程。
2
α粒子带正电荷，质量数为4，相对原子质量为4 。
3
α衰变后，原子核的电荷数减少2，质量数减少4 。
β衰变
原子核内一个中子转变为一个质子和一个电子 ，电子释放出来。
释放出来的电子称为β粒子，带负电荷，质量数 为0，相对原子质量为0。
放射性安全防护与监管措施
放射性安全防护原则和方法
时间防护
尽量缩短从事放射性工作的时间，以达到减少受照剂量的目的。
距离防护
通过增加与放射源间的距离来减少受照剂量。
屏蔽防护
在人与放射源之间设置一道防护屏障，使射线被吸收，达到减少 受照剂量的目的。
国际国内相关法规和标准介绍
放射性衰变放射性核素的衰变规律
放射性衰变放射性核素的衰变规律放射性衰变是一种自然现象，指的是放射性核素在时间上逐渐减少自身的不稳定性。
本文将深入探讨放射性衰变的规律，并解释放射性核素的衰变过程。
一、放射性衰变的概念及特点放射性衰变是指放射性核素发生自发性的衰变现象，通过释放射线和/或粒子来达到更稳定的状态。
放射性衰变具有以下几个特点：1. 随机性：放射性衰变是完全随机的，不受任何外界影响。
2. 自发性：放射性核素在不依赖外界因素的情况下自行发生衰变。
3. 不可逆性：放射性核素一旦发生衰变，就无法逆转。
二、放射性衰变类型及衰变规律放射性衰变可以分为α衰变、β衰变和γ衰变。
下面将逐一对三种衰变类型进行阐述。
1. α衰变α衰变是指放射性核素通过释放氦离子（α粒子）来衰变。
α粒子包括两个质子和两个中子，其电荷为+2。
α衰变的衰变规律符合指数衰减定律，即放射性核素的数量随时间按指数函数减少。
衰变速率与放射性核素的数量成正比，可以用以下公式来计算α衰变的放射性核素数量N：N = N0e^(-λt)其中，N是某一时刻的放射性核素数量，N0是初始放射性核素数量，λ是衰变常数，t是经过的时间。
2. β衰变β衰变是指放射性核素通过释放电子（β粒子）或正电子（β+粒子）来衰变。
β衰变可以进一步分为β-衰变和β+衰变。
β-衰变的衰变规律与α衰变相似，也符合指数衰减定律。
β+衰变则是通过正电子与电子的相遇并湮灭，释放出γ光子。
3. γ衰变γ衰变是指放射性核素通过释放γ光子来衰变。
γ光子是高能量电磁波，具有较强穿透力。
γ衰变的衰变规律较为特殊，不依赖于时间或数量的指数函数。
放射性核素的γ衰变是连续的，直到衰变成一个稳定的核素。
三、半衰期和衰变常数半衰期是指放射性核素衰变至原始数量的一半所需的时间。
每种放射性核素都有其独特的半衰期。
半衰期与放射性核素的衰变常数有关，它们之间的关系可以用以下公式表示：t(1/2) = ln2 / λ其中，t(1/2)是半衰期，λ是衰变常数，而ln2是自然对数的2为底的对数。
放射性衰变的基本规律
（1）指数衰变律
dN Ndt
发生衰变的 t 时刻未发 原子核数目 生衰变的原
子核数目
时间 间隔
N N0 e t
衰变常数： dN / dt
N
（2）半衰期( T1 2 )
半衰期 (half life period) ：放 射性核素的原子核数目衰变到原 来的一半所需要的时间。
即：t T1 2 时，N N0 2
Po
级联衰变 级联衰变 125
207 82
Pb
233 91
Pa
237 93
Np
233
140
92
229
225 88
Ra
90
135
235 89
Ac
28271Fr
213 83
Br
130
20891Tl
217 85
At
213 84
Po
209 82
Pb
209 83
Bi
125
80
85
90
26
Z
80
85
90
Z
系、锕系(图中均为自然界存在的放射过程).
N
145
N
145
23940Th
U 238
92
234 91
Pa
23920Th
140
228 88
Ra
22980Th
135
224 88
Ra
20881Tl
220 86
Rn
216 84
Po
130
212 82
Pb
212 84
Po
钍系(4n)
125
208 82
Pb
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研究各种核转变过程的产物及其化学分离、 纯化、鉴定和产额的测定，研究核转变过 程中产生的反冲原子的结构、性质和化学 行为。
4、应用放射化学
研究放射性核素的生产和放射性标记化合 物的合成、放射性核素在化学领域的应用 以及放射化学方法在其他学科中的应用。
因此，放射化学是研究放射性物质和原子核 转变过程产物的结构、性质、制备、分离、 鉴定和应用的学科。
7. 1919： a人工核反应—卢瑟夫
8. 1920：预言存在中子
9. 1925：国际放射医学会议召开
10. 1932：发现中子—查德威克
11. 1934：人工放射性物质的制造—小居里夫妇
展
12. 1938： U裂变发现—奥托 汗
放射化学— 成就辉煌（续）......
13. 1942：第一座反应堆 CP-1 临界—费米 曼哈顿计划开始（美国）
Monograph on Radiochemistry and Radiochemical Techniques
美国科学院 放射化学单行本 60年，积累 76册，共 7000余页
3. 1898：84Po, 88Ra发现—居里夫妇 1899： b ； 1900 ：g ； 1903 ：a
放射化学 核基础时代
4. 1903：放射性衰变的发现—卢瑟夫
5. 1905：相对论原理，物质—能量换: E=MC2 Einstein
6. 1911：原子结构模型—卢瑟夫
发
1913：原子结构模型—波尔模型
放射化学的内容
1、基础放射化学
研究放射性物质行为的物理化学规律，其 中包括放射性物质在低浓度下在气相、液 相和固相中存在的状态，放射性物质在两 相中间的分配，电化学行为，同位素交换 以及放射性物质的分离方法及其相关的理 论基础。
2、放射性元素化学
研究天然和人工放射性元素的制备、分离、 纯化和鉴定，研究放射性物质的结构和化 学性质。
§1-3 放射化学发展简史
Outline of Talk(s)
1. 过去的放射化学—— 成就辉煌 2. 曾经的放射化学—— 骄傲迷惘 3. 现在的放射化学—— 蒸蒸日上 4. 将来的放射化学—— 前途无量
1. 过去的放射化学— 成就辉煌
1. 1895：X-ray 发现—伦琴
2. 1896：U化合物中发现看不见的射线—贝科勒尔
26. 2004：日本福井核电站事故（4死7傷 ）
放射化学— 成就辉煌（续）......
从伦琴获得第一次诺贝尔物理学奖 至今，
1/3的诺贝尔物理学，诺贝尔化学奖， 与放射性，放射线（粒子）有关
成就举例
同位素性质表 14193页
Revised: December 2000
National Academy of Sciences ― National Research Council ―Nuclear Science Series
不列斯列尔在他所著的“放射性元素”一书 中定义：放射化学是研究放射性物质的制 备、分离、纯化和鉴定，主要放射性常数 的测定以及研究放射性元素生成和蜕变的 核过程。
放射化学的定义是与时俱进的。比较全面的 定义应该是以上几个定义有机的结合。
放射化学是研究放射性同位素和原子核转变 产物的行为和化学性质，研究它们的制备、 分离、纯化和鉴定，以及研究放射性示踪 原子在化学和其他领域的应用的一门学科。
4、采用特殊的研究方法
放射性核素不断发射特征的核辐射，因此 便可根据射线的类型、能谱和强度来进行 放射性核素的定性和定量测定，这就形成 了特有的放射化学研究方法。这种放射性 测量方法的灵敏度一般要比其他方法高出 几个数量级。
5、需要注意辐射防护问题
6、妥善处理处置放射性废物，防止环境污染， 确保环境安全
2、不恒定性
放射性核素按照其固有的衰变方式不断衰变，因 此研究对象不是恒定不变的。研究对象的不恒定 性给操作放射性物质的工作者带来了不少的困难， 它使放射性同位素的制备、分离和纯化工作复杂 化，在从事短寿命的放射性同位素时，要格外注 意时间因素。
3、伴随有辐射化学效应
放射性核素衰变放出的核辐射在放射化学研究中 可能造成一些特殊问题。特别是在处理放射性活 度比较高的α辐射体时，它们的核辐射会使体系发 生显著的化学变化，放射性核素存在的化学形式 就会受到辐射分解产物的影响。如水溶液辐射分 解产物自由基、水合电子等会改变所研究元素的 化学状态。
放射化学基础
第一章 绪论
§1-1 放射化学的定义和内容 放射化学(Radiochemistry)这一名词最早在1910年
由卡麦隆(Cameron)提出，其任务是研究放射性元 素及其衰变产物的化学性质和属性。 后来，斯达力克(И.E Cтapиk)在“放射化学基础” 一书中定义：放射化学是研究放射性同位素的普 通化学和物理性质的科学，其特点是研究超微量 物质的状态及行为的规律性，并且有特殊的研究 方法。
19. 1954：5000kW核电站完成（苏联）
20. 1955：核潜艇下水（美国）
21. 1964：中国原子弹爆炸成功 （10月16日）
22. 1967：中国氢弹爆炸成功 （6月14日）
23. 1979：三哩岛事故核电站
24. 1986：切尔诺贝利核电站
25. 1999：日本东海核临界事故（東海村铀处理厂 ）
14. 1945：原子弹爆炸成功（美国）
核工程时代
开始
发
1949：原子弹爆炸成功（苏联）
15. 1950： 国际放射性防护委员会成立
16. 1951：原子能发电试验（150kW, EBR-1,美国）
17. 1952：氢弹爆炸成功（美国） ； 1953：苏联
展
18. 1953：美国总统提议原子能和平利用（联合国）
本课程局限于放射化学的基本理论。包括： 放射性物质；同位素交换反应；核化学技 术；核能；核转变过程引起的化学变化， 放射性核素应用；辐射化学基础等。
§1-2 放射化学的特点
由于放射化学研究的是放射性物质，因此有 以下几个特点：
1、低浓度和微量性 大多数放射性物质以微量和低浓度状态存 在。无论天然或人工合成的放射性核素， 除个别核素（如U-238, Th-232等）外，都 处于微量和低浓状态。这是由于它们的半 衰期很短或生成几率很低造成的。