核辐射物理学基础知识
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条件： （1）电子-------灯丝 （2）加速-------高压 （3）靶面-------阳极 （4）真空
X射线的本质
X射线的本质是电磁波，与可见光完全相 同，仅是波长不同而已，具有波粒二像性。
波动性 粒子性
波动性
1906年，英国物理学家巴克拉显示了X射线的偏振现 象，首次用实验证明了X射线的波动性。1912年，德国物 理学家冯·劳厄提出设想，认为X射线是波长很短的电磁 波，晶体中各原子有规则的排列可以使X射线发生衍射。 冯·劳厄的建议很快为实验所证实，从而有力地证明了X 射线的波动性，并首次测量了X射线的波长。
1、β-衰变
β-衰变是指从核内放射出一个β-粒子的过程。 这里子核的质量数与母核质量数相同，只是生 成的子核增加了一个质子。所以，原子序数增 加1，即在元素周期表中后移一位（右移法则）。 由原子核发射的粒子叫做β-粒子。
对β-射线进行荷质比的测量可以断定它就是高速 运动的电子流，被物质阻止后就成为自由电子，和其它 一般的电子没有什么差别。
N（t)=Noe-λt 其中，λ为衰变常数，表示各核素衰变的 相对速度，即每秒衰变的核数为原有放射性核数 的几分之几。
代表一个原子核在单位时间内发生衰变的几率 半衰期（half life）放射性原子核数因衰变而减少到 原来的一半所需要的时间称为半衰期（T1/2）。
t = T1/2 时，N=1/2 N0 N0 /2 = N0e- t
α衰变：
放射性原子核自发地放射出α粒子而变为另 一种原子核的过程称为α衰变
+ +
+
放射性++ 母核++!!
从母核中射出 的4He原子核
238U4He + 234Th
+ +
粒子得到大部分衰变能
二、β衰变（beta decay） 当一个原子核电荷数改变±1，而质量数保持不
变时，这种核衰变叫β衰变。 1、β-衰变 2、β+衰变 3、轨道电子俘获 EC
在实验室内装起了阴极射线管，开始研究阴极射 线。有一包用黑纸包着的照相底片全部感了光。 11月8日晚上，他把阴极射线管用厚的黑纸包了起 来，在黑夜却看见一块涂有铂氰酸钡的荧光屏发 出绿光。他把手伸到荧光屏和阴极射线管之间， 看见了自己的手骨骼。
X射线的产生
当在真空中，高速运动的电子轰击金属靶时， 靶就放出X射线。
T1/2=Ln2/ =0.693/
不同核素的T1/2值差别很大，例如232Th的半衰期 为1.39×1010年，而212PO的半衰期只有3.0×10-7秒。
几种常源自文库放射性核素的半衰期是：
24Na的T1/2 ＝15.6小时 32P 的T1/2 ＝14.3天 60Co的T1/2 ＝5.3年 14C 的T1/2 ＝5720年
131I的T1/2 ＝8.1天； 59Fe的T1/2 ＝47.1天； 3H的T1/2 ＝12.4年；
238U T1/2 ＝4.5109a
放射性活度（Activity）
放射性物质在单位时间内发生衰变的原子核数为该物质 的放射性活度，用A标记。
A= N = N0 e - t = A0 e - t 放射性活度单位
1977年，国际辐射单位和测量委员会（ICRU）规定活 度的国际单位制单位为贝可勒尔，简称贝克（Bq）。 其定义为
1贝可＝1衰变秒-1 （1Bq＝1s-1） 它表示每秒钟有一次核衰变。
X 射线
X射线的发现 X射线的产生 X射线的本质 X射线的能谱 X射线的应用
“偶然”的大发现－－X射线 1895年10月，德国波恩的物理学教授伦琴，
子核的过程--------衰变。
在这种转变过程中，常伴随着带电粒子和 γ射线发射出来，其本身变成另一种核素，该 过程称放射性衰变，这种现象称放射性现象， 这类物质称放射性物质。
衰变过程与物质所处的物理和化学状态无 关。
衰变的种类： 根据在衰变过程中放出射线的种类可将衰变
分为： α 衰变 β 衰变 γ 衰变
γ光子有很强的贯穿本领。它是波长很短的电磁 波，波长小于10nm。
γ跃迁有两种方式： 1）放出γ射线。波长极短（1Å以下）的电磁辐射。 2）内转换即：原子核把激发能直接交给核外电子， 使电子离开原子的过程。
放射性核素的衰变规律 一、衰变规律 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，其衰变的精确时间是
无法预测的； 但对足够多的放射性核的集合，其衰变规律是确
定的，并服从量子力学的统计规律。
1、指数规律 放射性核素的衰变与周围环境的温度、压力
和温度等无关，它遵循指数衰减规律。即每秒内 衰变的原子数与现存的放射性原子数量呈比例。 例如，某种放射性核素最初共有No个原子，经过 时间t以后，只剩下N个，则N和No之间的关系为
核辐射物理学
核物理基础知识
一、 物质的组成 二、 原子核的组成 三、原子核的稳定性 四、衰变及衰变规律 五、放射性 六、相关概念
半衰期 、衰变常数、放射性活度、 单位意义
一 物质的组成
物质的组成： 分子和原子 原子的组成： 原子核、核外电子 原子核分类： 稳定性原子核
不稳定性原子核
放射性： 不稳定的原子核通过自发转变为另一种原
3、轨道电子俘获 EC
它是原子核俘获核外某一层电子，使核发生跃 迁的过程。由于K壳层电子离原子核最近，故俘获K 壳层电子(常称K俘获)的几率最大。电子俘获过程同 样也可以看做是核内一个质子转变为一个中子并放 出中微子的过程。
三、γ衰变
不稳定原子核从高激发态向低激发态或基态跃 迁，称为γ跃迁。γ跃迁可发射γ光子，也可以发 射内转换电子。γ跃迁常常伴随着α、β衰变发生。 因此，γ光子的能量对应于能级差，也就是说是具 有分立的、不连续的值。常见的γ光子能量在keV10MeV量级。
2、β +衰变 β+衰变是指从核内放射出一β+粒子的过程。
这里子核的质量数与母核质量数相同，只是生成的 子核增加了一个中子。所以，原子序数减少1，即在 元素周期表中前移一位。由原子核发射的叫做β+粒 子。可用下式表示：
β+射线实际上就是高速运动的正电子流。正电子 是一种质量和电子质量相等带有一个单位正电荷的粒子。
X射线的本质
X射线的本质是电磁波，与可见光完全相 同，仅是波长不同而已，具有波粒二像性。
波动性 粒子性
波动性
1906年，英国物理学家巴克拉显示了X射线的偏振现 象，首次用实验证明了X射线的波动性。1912年，德国物 理学家冯·劳厄提出设想，认为X射线是波长很短的电磁 波，晶体中各原子有规则的排列可以使X射线发生衍射。 冯·劳厄的建议很快为实验所证实，从而有力地证明了X 射线的波动性，并首次测量了X射线的波长。
1、β-衰变
β-衰变是指从核内放射出一个β-粒子的过程。 这里子核的质量数与母核质量数相同，只是生 成的子核增加了一个质子。所以，原子序数增 加1，即在元素周期表中后移一位（右移法则）。 由原子核发射的粒子叫做β-粒子。
对β-射线进行荷质比的测量可以断定它就是高速 运动的电子流，被物质阻止后就成为自由电子，和其它 一般的电子没有什么差别。
N（t)=Noe-λt 其中，λ为衰变常数，表示各核素衰变的 相对速度，即每秒衰变的核数为原有放射性核数 的几分之几。
代表一个原子核在单位时间内发生衰变的几率 半衰期（half life）放射性原子核数因衰变而减少到 原来的一半所需要的时间称为半衰期（T1/2）。
t = T1/2 时，N=1/2 N0 N0 /2 = N0e- t
α衰变：
放射性原子核自发地放射出α粒子而变为另 一种原子核的过程称为α衰变
+ +
+
放射性++ 母核++!!
从母核中射出 的4He原子核
238U4He + 234Th
+ +
粒子得到大部分衰变能
二、β衰变（beta decay） 当一个原子核电荷数改变±1，而质量数保持不
变时，这种核衰变叫β衰变。 1、β-衰变 2、β+衰变 3、轨道电子俘获 EC
在实验室内装起了阴极射线管，开始研究阴极射 线。有一包用黑纸包着的照相底片全部感了光。 11月8日晚上，他把阴极射线管用厚的黑纸包了起 来，在黑夜却看见一块涂有铂氰酸钡的荧光屏发 出绿光。他把手伸到荧光屏和阴极射线管之间， 看见了自己的手骨骼。
X射线的产生
当在真空中，高速运动的电子轰击金属靶时， 靶就放出X射线。
T1/2=Ln2/ =0.693/
不同核素的T1/2值差别很大，例如232Th的半衰期 为1.39×1010年，而212PO的半衰期只有3.0×10-7秒。
几种常源自文库放射性核素的半衰期是：
24Na的T1/2 ＝15.6小时 32P 的T1/2 ＝14.3天 60Co的T1/2 ＝5.3年 14C 的T1/2 ＝5720年
131I的T1/2 ＝8.1天； 59Fe的T1/2 ＝47.1天； 3H的T1/2 ＝12.4年；
238U T1/2 ＝4.5109a
放射性活度（Activity）
放射性物质在单位时间内发生衰变的原子核数为该物质 的放射性活度，用A标记。
A= N = N0 e - t = A0 e - t 放射性活度单位
1977年，国际辐射单位和测量委员会（ICRU）规定活 度的国际单位制单位为贝可勒尔，简称贝克（Bq）。 其定义为
1贝可＝1衰变秒-1 （1Bq＝1s-1） 它表示每秒钟有一次核衰变。
X 射线
X射线的发现 X射线的产生 X射线的本质 X射线的能谱 X射线的应用
“偶然”的大发现－－X射线 1895年10月，德国波恩的物理学教授伦琴，
子核的过程--------衰变。
在这种转变过程中，常伴随着带电粒子和 γ射线发射出来，其本身变成另一种核素，该 过程称放射性衰变，这种现象称放射性现象， 这类物质称放射性物质。
衰变过程与物质所处的物理和化学状态无 关。
衰变的种类： 根据在衰变过程中放出射线的种类可将衰变
分为： α 衰变 β 衰变 γ 衰变
γ光子有很强的贯穿本领。它是波长很短的电磁 波，波长小于10nm。
γ跃迁有两种方式： 1）放出γ射线。波长极短（1Å以下）的电磁辐射。 2）内转换即：原子核把激发能直接交给核外电子， 使电子离开原子的过程。
放射性核素的衰变规律 一、衰变规律 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，其衰变的精确时间是
无法预测的； 但对足够多的放射性核的集合，其衰变规律是确
定的，并服从量子力学的统计规律。
1、指数规律 放射性核素的衰变与周围环境的温度、压力
和温度等无关，它遵循指数衰减规律。即每秒内 衰变的原子数与现存的放射性原子数量呈比例。 例如，某种放射性核素最初共有No个原子，经过 时间t以后，只剩下N个，则N和No之间的关系为
核辐射物理学
核物理基础知识
一、 物质的组成 二、 原子核的组成 三、原子核的稳定性 四、衰变及衰变规律 五、放射性 六、相关概念
半衰期 、衰变常数、放射性活度、 单位意义
一 物质的组成
物质的组成： 分子和原子 原子的组成： 原子核、核外电子 原子核分类： 稳定性原子核
不稳定性原子核
放射性： 不稳定的原子核通过自发转变为另一种原
3、轨道电子俘获 EC
它是原子核俘获核外某一层电子，使核发生跃 迁的过程。由于K壳层电子离原子核最近，故俘获K 壳层电子(常称K俘获)的几率最大。电子俘获过程同 样也可以看做是核内一个质子转变为一个中子并放 出中微子的过程。
三、γ衰变
不稳定原子核从高激发态向低激发态或基态跃 迁，称为γ跃迁。γ跃迁可发射γ光子，也可以发 射内转换电子。γ跃迁常常伴随着α、β衰变发生。 因此，γ光子的能量对应于能级差，也就是说是具 有分立的、不连续的值。常见的γ光子能量在keV10MeV量级。
2、β +衰变 β+衰变是指从核内放射出一β+粒子的过程。
这里子核的质量数与母核质量数相同，只是生成的 子核增加了一个中子。所以，原子序数减少1，即在 元素周期表中前移一位。由原子核发射的叫做β+粒 子。可用下式表示：
β+射线实际上就是高速运动的正电子流。正电子 是一种质量和电子质量相等带有一个单位正电荷的粒子。