放射性衰变放射性核素的衰变规律
放射性衰变规律知识点总结
放射性衰变规律知识点总结放射性衰变是指原子核自发地放出射线，转变为另一种原子核的过程。
这一现象在物理学、地质学、医学等众多领域都有着重要的应用和意义。
下面我们来详细总结一下放射性衰变规律的相关知识点。
一、放射性衰变的类型1、α衰变α衰变是指原子核放出一个α粒子（即氦核，由两个质子和两个中子组成），从而转变为另一种原子核的过程。
α粒子具有较大的能量和电荷，穿透能力较弱。
例如，铀-238 经过α衰变会变成钍-234。
2、β衰变β衰变分为β⁻衰变和β⁺衰变。
β⁻衰变是原子核中的一个中子转变为一个质子，并放出一个电子和一个反中微子；β⁺衰变则是一个质子转变为一个中子，放出一个正电子和一个中微子。
β粒子（电子或正电子）的穿透能力比α粒子强。
3、γ衰变γ衰变通常是在α衰变或β衰变之后发生，原子核从激发态跃迁到较低能态时放出γ射线（即高能光子）。
γ射线的穿透能力很强。
二、放射性衰变的规律1、衰变常数（λ）衰变常数是表示某种放射性核素衰变快慢的物理量，它是单位时间内一个原子核发生衰变的概率。
不同的放射性核素具有不同的衰变常数。
2、半衰期（T₁/₂）半衰期是指放射性原子核数目衰变到原来一半所需要的时间。
半衰期与衰变常数的关系为：T₁/₂＝ 0693 ／λ 。
半衰期是放射性衰变的一个重要特征参数，它不随外界条件的变化而改变。
3、平均寿命（τ）平均寿命是指放射性原子核平均存在的时间，它与半衰期和衰变常数的关系为：τ ＝ 1 ／λ 。
三、放射性衰变的数学表达式假设初始时刻（t ＝ 0）放射性原子核的数目为 N₀，经过时间 t 后，剩余的原子核数目为N，则它们之间的关系可以用以下指数函数表示：N ＝ N₀ e^（λt)这一表达式反映了放射性原子核随时间的衰变情况。
四、放射性衰变的应用1、地质年代测定通过测量岩石中放射性元素的衰变产物与剩余放射性元素的比例，可以确定岩石的形成年代，从而了解地球的演化历史。
2、医学诊断和治疗放射性同位素在医学诊断中，如 PET（正电子发射断层扫描）和SPECT（单光子发射计算机断层扫描），可以帮助医生了解人体内部器官的功能和代谢情况。
放射性衰变的规律与计算方法
放射性衰变的规律与计算方法在我们的日常生活中，放射性衰变可能听起来有些遥远和神秘，但实际上它在许多领域都有着重要的应用，从医疗诊断到能源生产，从考古测定年代到环境保护。
那么，什么是放射性衰变？它又遵循着怎样的规律？如何进行相关的计算呢？首先，让我们来了解一下放射性衰变的基本概念。
放射性衰变指的是不稳定的原子核自发地放出射线，转变为另一种原子核的过程。
这些射线包括α射线（由两个质子和两个中子组成的氦核）、β射线（高速电子流）和γ射线（高能量电磁波）。
放射性衰变遵循着一定的规律。
其中最重要的规律之一就是指数衰变规律。
简单来说，就是在每一个固定的时间间隔内，放射性原子核发生衰变的概率是恒定的。
这意味着，随着时间的推移，未衰变的原子核数量会以指数形式减少。
我们可以用一个数学公式来描述这个过程。
假设初始时刻有 N₀个放射性原子核，经过时间 t 后，还剩下 N 个未衰变的原子核，那么它们之间的关系可以用公式 N ＝ N₀ × e^（λt) 来表示。
这里的λ被称为衰变常数，它反映了某种放射性核素的衰变快慢程度。
那么，衰变常数λ又与什么有关呢？它主要取决于原子核的内部结构和性质。
不同的放射性核素具有不同的衰变常数，因此它们的衰变速度也各不相同。
为了更直观地理解放射性衰变的规律，我们可以来看一个具体的例子。
比如，有一种放射性核素的半衰期为 5 天。
半衰期是指放射性原子核衰变到初始数量一半所需要的时间。
那么，经过 5 天后，原来的放射性原子核数量就会减少一半；经过 10 天，就会减少到原来的四分之一；经过 15 天，就会减少到原来的八分之一，以此类推。
在实际应用中，我们常常需要计算放射性物质经过一段时间后的剩余量或者已经衰变的量。
这时候，就需要用到上述的公式和概念。
假设我们有 100 克某种放射性物质，其衰变常数为 01 每天。
那么经过 10 天后，还剩下多少未衰变的物质呢？首先，我们需要计算出经过 10 天后的剩余量 N。
放射性核素的衰变规律
即：只有母核与子核的原子质量之差大于 两个电子的静止质量才可能发生β+ 衰变
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34
β+ 衰变的对象
• 丰质子的核素: 11C, 15O
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35
β+ 衰变的能量
• β+ 粒子的能谱与β- 粒子的能谱相似
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36
β+ 衰变的纲图
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37
β+ 粒子的命运
• 正电子湮没(annihilation) 当β+ 粒子的能量耗尽时，旋即与物质中的 电子结合而转化为电磁辐射的过程
• 短射程α粒子与长射程α粒子
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讨论和提问
（1~3分钟）
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α衰变的纲图(decay scheme)
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一个问题
• 从Ra-226的衰变纲图看，只有α和γ粒子的 发射，为何在发自镭源的射线（图3-1）中 显示有β粒子的发射？
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20
β衰变
beta decay
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• The three processes are electron emission, positron (positive electron) emission, and electron capture.
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22
β- 衰变(negative beta decay)
• 放射性原子核自发放出β- 粒子，变为原子 序数加1而质量数相同的核素的过程
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电子俘获的对象
• 丰质子的核素
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电子俘获的能量
• 子核与中微子的能量都是单一的（杨福家 引述王淦昌探测中微子的思想）
放射性衰变的种类和规律ppt课件
二、基本衰变类型
1. 衰变
+ +
+
++
+
+
+ +
放射性母核
238U → 234Th + 4He + Q 粒子得到大部分衰变能， 粒子含2个质子，
2个中子
238U4He + 234Th
从母核中射出 的4He原子核
7
AX AY 4 Z X ZY -2
α衰变表达式：
元素周期表 左移2格
A Z
X
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α 衰变 β+ 衰变
β- 衰变 衰变
22
第二节 衰变纲图
Decay scheme用以综合反映某核素放射性衰变的主要特征和数的示意图
23
第三节 衰变的基本规律
➢ 对于由大量原子组成的放射源，每个原子核都可能发生衰变，但不是所 有原子在同一时刻都发生衰变，某一时刻仅有极少数原子发生衰变。放 射性核素衰变是随机的、自发的按一定的速率进行，各种放射性核素都 有自己特有的衰变速度。放射性核素原子随时间而呈指数规律减少，其 表达式为： N=N0e-λt
λ: decay constant t: decay time e: base of natural logarithm
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1、衰变规律
指数衰减规律 N = N0e-t
N0: （t = 0）时放射性原子 核的数目
N: 经过t时间后未发生衰变的放射性原子核 数目
:放射性原子核衰变常数（单位时间内一个原 子核衰变的几率）
正电子衰变 137N → 136C + β+ + υ + 1.190MeV
β射线本质是高速运动的电子流
6放射性衰变的基本规律
W.F.Libby(利比) 14 C 鉴年法的先驱
由于宇宙射线的质子流、大气组分相对恒 定,故上述次级中子流也相对恒定,使得 14 6C 的产生率保持恒定,经相当时间后产出与衰 变达平衡,其数目保持不变.而大气中的 12C 是稳定核素. 14 C的半衰期: 5730a 研究表明： 12 大气中 N 1 . 3 10 14 /N 12 C C
A t t NB( t ) N A0 ( e e ) B A A N A ( t )( 1 e ( B A
A B B
A
)t
)
原子核物理概论
1.暂时平衡
§6 放射性衰变的基本规律
A B ; TA TB A t t NB( t ) N A0 ( e e ) B A A ( N A ( t )( 1 e B A A N A( t ) B A NB( t ) A AB A N A ( t ) B A AA B A
29
Si p P Si e : T 2.5 min
30 30
原子核物理概论
§6 放射性衰变的基本规律
5.放射性单位
放射性活度A：为了表示某放射源的放射性强弱， 人们引入放射性活度A，定义为单位时间内发生衰 变的原子核数：
dN t t A N N 0e A0e dt
原子核物理概论
§6 放射性衰变的基本规律
3.平均寿命
对于某种放射性核素，有些核早衰变，有些 核晚衰变，即有的寿命长，有的寿命短，所有原 子核寿命的平均值τ称为平均寿命。
0
Ntdt
N0
T 1.44T ln 2
第二章放射性衰变
三、多次级联衰变 如果母体是长寿命，各代子体与母体相比寿 命都短的多，则经过一定时间后（约大于子 体中最大半衰期的五倍），母体与各代子体 将达到长期平衡，这时各代子体的数量都不 随时间变化，他们的放射性活度相等.
1N1 2 N2 3 N3
例题：已知镭的半衰期为1620a，从沥青 铀矿和其它矿物中的放射性核素数目 N(226Ra)与N(238U)的比值为3.51×10-7， 试求238U的半衰期。
核原子的质量必须大于衰变后子核原子和 氦核质量之和。
M X (Z, A) MY (Z 2, A 4) M He
通常把α衰变过程中放出的能量称为衰变能， 记作Ed，其关系式为
Ed E EY Mc2 [M X (MY M He )]c2
3、α 粒子能量和衰变能的关系 衰变前母核静止，动量为零，则有：
A
m M
NA
ln 2 T1/ 2
m M
NA
0.6931 6.022 1023 1.657 108 60
4.2 1013 Bq
当 A 100mCi 3.7 109 Bq 时，有
m
AM
N A
AM N A ln
2
T1
/
2
3.7 109 60 1.657 108 8.8105 (克) 88微克 6.022 1023 0.693
2、β 能谱的特点： ①β射线的能量是连续分布的； ②有一确定的最大能量Emax，它近似等
于β衰变能； ③曲线有一极大值，即在某一能量处强
度最大。
二、中微子 1、中微子假说 泡利在1930年指出，只有假定在β
衰变过程中，伴随每一个电子有一个轻 的中性粒子（称之为中微子ν）一起被 发射出来，使中微子和电子的能量之和 为常数，方能解释连续β谱。
放射性衰变α衰变与β衰变
放射性衰变α衰变与β衰变放射性衰变是指放射性核素自发地转变为其他核素的过程。
在这个过程中，放射性核素会通过放射射线来释放出能量，以达到稳定状态。
放射性衰变包括α衰变和β衰变两种形式。
一、α衰变α衰变是指放射性核素中的一个α粒子被释放出来的过程。
α粒子由两个质子和两个中子组成，相当于一个氦离子。
在α衰变过程中，原子核的质量数减少4，原子序数减少2，从而转变为一个新的核素。
例如，铀-238（238U）经过一系列的衰变过程，最终衰变为镀金-198（198Au）。
这个过程中，238U先衰变为230Th（锕-230），然后衰变为226Ra（镭-226），再衰变为222Rn（氡-222），最后衰变为218Po（钋-218），释放出一个α粒子。
α衰变是一个自发的过程，其速率是指数衰减的，可以用半衰期来描述。
半衰期是指在一定时间内，一半的原始核素会发生衰变。
不同的放射性核素具有不同的半衰期，有的可能只有几分钟，有的则可以达到几十亿年。
二、β衰变β衰变是指原子核中的一个原子核子发生一定的转变，从而转变为另一个核子的过程。
β衰变包括β-衰变和β+衰变两种形式。
1. β-衰变：β-衰变是指一个中子转变为质子、电子和反中微子的过程。
在β-衰变中，中子发生衰变并转变为质子，释放出一个电子和一个反中微子。
原子核的质量数保持不变，但原子序数增加1，从而转变为一个新的核素。
例如，碳-14（14C）经过β-衰变转变为氮-14（14N）。
在这个过程中，一个中子转变为一个质子，并放出一个电子和一个反中微子。
2. β+衰变：β+衰变是指一个质子转变为中子、正电子和中微子的过程。
在β+衰变中，质子发生衰变并转变为中子，释放出一个正电子和一个中微子。
原子核的质量数保持不变，但原子序数减少1，从而转变为一个新的核素。
例如，钠-22（22Na）经过β+衰变转变为氖-22（22Ne）。
在这个过程中，一个质子转变为一个中子，并放出一个正电子和一个中微子。
第二章 放射性衰变
三、α衰变纲图
各横线表示原子核的 能级 ；
各横线之间带箭头的 斜线表示核衰变的类 型，并用向左箭头表 示α 衰变；
238 图2-2、 94 Pu 的衰变纲图
各水平横线之间带箭头 的垂线表示子核通过发 射γ光子向能量较低的 能级跃迁。
§2.4 原子核的β 衰变和中微子
β衰变是指一种原子核放出β粒子或俘 获轨道电子转变成另外一种原子核的放 射性现象；
2
(226.0254 222.0176 4.002603)uc 2
4.84MeV
E A4 222 Ed 4.84MeV 4.75MeV A 226
EY
4 4 Ed 4.84MeV 0.09MeV A 226
二、α能谱与核能级 1、α 粒子能谱
T1 / 2 1.414T1 / 2 ln 2 1
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
A
dN
dt
λN 0 e
λt
λN A0 e
λt
（2）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
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。
2、放射性衰变的模式 （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
二、放射性衰变的基本规律
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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。
四、应用和意义
放射性衰变的研究对许多领域具有重要意义。
在核能产业中，放射
性衰变是放射性同位素的能量来源。
无论是放射治疗还是放射性测量，都依赖于放射性核素衰变释放出的能量。
此外，放射性衰变也被广泛应用于地质年代学和考古学领域，通过
测量不同放射性同位素的衰变过程，可以推断物质的年龄及历史。
总结：
放射性衰变是放射性核素自发性衰变的自然现象，包括α衰变、β
衰变和γ衰变。
这些衰变类型符合指数衰减定律，而半衰期则是刻画
放射性核素衰变速度的重要参数。
放射性衰变的研究对核能产业、地
质年代学等领域具有重要应用和意义。
本文对放射性衰变规律进行了深入探讨，希望能为读者提供相关知识，并增进对该领域的理解。