《放射性基础知识》课件

世界上第一张X光照片In1895,WilliamRoentgen,achemistinGermany,hadbeenstudyinglightfromaCrookestube(nowcalledX-raytubes)andnoticedthatitexposedsomephotographicfilmthatwasnearby,thusprovidingthefirstevidencethatraysotherthanvisiblelightcouldexposephotographicplates.Henamedtheseinvisibleraysa“X-rays”because“X”representstheunknowninphysics.Thatsameyearhemadethefirstradiographicimage,showninleftfigure.In1901hereceivedtheNobelPrizeinphysicsforhiswork.X-raytubes1精选ppt世界上第一张X光照片In1895,WilliamRoe贝克勒尔与居里夫妇2精选ppt贝克勒尔与2精选ppt居里夫妇3精选ppt居里夫妇3精选ppt第一章

原子核与放射性物理基础4精选ppt第一章

原子核与放射性物理基础4精选ppt

1)“原子”概念的提出古希腊时代

哲学思辩

泰勒斯:万物源于水自然现象归于自然物质水空气土火等

德谟克利特:万物由原子构成,原子是物质世界的共同基础.不能再分割.原子思辩性概念思辩球思辩性“原子”在沉睡了2000多年后……2）1803道耳顿原子—科学概念球科学概念球5精选ppt1)“原子”概念的提出泰勒斯:万物源于水德谟公元前4世纪德寞克利特1803道尔顿1911卢瑟福1913玻耳1932海森堡？人类认识物质“基本砖块”历程电子2000多年60多年1001990年代“基本砖块”轻子12夸克36媒介子13希格斯粒子1合计62其中2个粒子尚未发现：引力子和希格斯粒子。1964夸克6精选ppt公元前4世纪1803191119131932海森堡？原子结构原子核中子质子电子(电子云)+++7精选ppt原子结构原子核中子质子电子+++7精选ppt+++++++++从母核中射出的4He原子核

粒子得到大部分衰变能238U

4He+234Th放射性母核!!一基本衰变类型:衰变8精选ppt+++++++++从母核中射出粒子得到大部分衰变能23衰变——241Am

237Np9精选ppt衰变——241Am237Np9精选ppt+++++++++发生原因——母核中子或质子过多质子转变成中子，并且带走一个单位的正电荷中子转变成质子，并且带走一个单位的负电荷+中微子-反中微子

三种子体分享裂变能——因此电子具有连续能量基本衰变类型:衰变-中微子原子轨道电子被俘获10精选ppt+++++++++发生原因——母核中子或质子过多质子转变成中基本衰变——衰变（动画）11精选ppt基本衰变——衰变（动画）11精选pptRadiocarbonFormationandExchangeCosmicraysnproton14C14NCO214CO212精选pptRadiocarbonFormationandExch衰变——3H

3He13精选ppt衰变——3H3He13精选ppt

延迟的中子发射过程产物-------------缓发中子裂变中子中有0.6%的缓发中子使得热中子反应堆可控！14精选ppt延迟的中子发射过程产物裂变中子中有0.6%的缓发中子使得正衰变——11C

11B15精选ppt正衰变——11C11B15精选ppt质子变成中子X射线电子俘获16精选ppt质子变成中子X射线电子俘获16精选ppt电子俘获——7Be

7Li17精选ppt电子俘获——7Be7Li17精选ppt+++++++++－中微子

光子基本衰变类型:衰变18精选ppt+++++++++－中微子光子基本衰变类型:18精选ppt

3）衰变

137Cs137Ba*（激发态）母核-衰变衰变

137Ba+射线（661.7keV）子核（基态）（0.0）光子是什麽？（学生举例说明光子的来源和分类）

射线就是高能量的光子：几百keV-MeV量级

衰变发生由于原子核能量态高，从高能态向低能态跃迁，在这个过程中发射

射线，原子核能态降低。

射线是高能量的电磁辐射——

光子19精选ppt3）衰变137Cs137B衰变:特点：1、从原子核中发射出光子2、常常在或衰变后核子从激发态退激时发生3、产生的射线能量离散4、可以通过测量光子能量来区分母体的核素类别20精选ppt衰变:特点：20精选ppt衰变——3He

3He21精选ppt衰变——3He3He21精选pptα衰变β-衰变β+衰变

衰变22精选pptα衰变β-衰变β+衰变衰变22精选ppt二衰变规律半衰期(half-live)23精选ppt二衰变规律23精选ppt1.3.3放射性衰变基本规律

1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大小只与原子核本身性质有关，与外界条件无关;数值越大衰变越快N=N0e-t24精选ppt1.3.3放射性衰变基本规律1指数衰减规律N=N0衰变规律:25精选ppt衰变规律:25精选ppt核辐射与物质的基本作用

。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。原子。。。αβγn

物质：气体液体固体包括人体等微观粒子间碰撞有动量和能量的传递库仑作用1电离作用2电离效应26精选ppt核辐射与物质的基本作用。。。。。。αβγn物质二带电粒子通过物质自由电子正离子α+靶原子→正离子+电子+α

4He+Ar→Ar+

+e-+4He物质中原子被电离，在粒子通过的路径上形成许多离子对：正离子和自由电子

+e-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-库仑作用27精选ppt二带电粒子通过物质自由电子正离子α+靶原子α

射线与β射线电离效应比较

α射线

β射线径迹粗直细弯

α

电离作用强电离作用严重产生离子对数目多电离作用Z1Z2/v2

Z1入射粒子原子序数Z1靶粒子原子序数

v入射粒子速度实验结果28精选pptα射线与β射线电离效应比较α射线β射α粒子径迹是一条直线5.3MeVα粒子在空气中的射程3.83cm电子径迹是折线29精选pptα粒子径迹是一条直线电子径迹是折线29精选pptγ射线对物质的电离作用:两步过程三种作用效应

光电效应康普顿效应电子对效应

产生次级电子电离效应次级电子使物质原子电离γ射线第1步初级作用第2步次级作用30精选pptγ射线对物质的电离作用:两步过程三种作用效应电离效应γ射线第光电效应

自由电子

作用机制光子同(整个)原子作用把自己的全部能量传递给原子,壳层中某一电子获得动能克服原子束缚跑出来,成为自由电子，光子本身消失了。

γ+A

A*+e-

（光电子）

原子

A+X射线原子受激原子31精选ppt光电效应自由电子作用机制原子受激电子对效应能量≥1.02MeV的γ射线与原子核作用可能产生一对正-负电子。

M＋γ→M+e++e-→

γ1+γ2

1.02MeVmeme0.511MeV0.511MeV基本条件：γ射线能量Eγ1.02MeV为什麽？能量转化成质量M=E/C232精选ppt电子对效应M＋γ→M+e+3轫致辐射电子打在荧光屏上产生X射线电视机显像管特征:x射线能量连续0–EMax(电子能量)电视机高压15kV电子束能量15keVx射线能量0-15keV应注意玻璃含有40KUTh产生机制原子核33精选ppt3轫致辐射电子打在荧光屏上产生X射线特征:x射线能量连4正电子湮灭正电子与负电子相遇发生湮灭，产生两个0.511MeV的γ光子。

e++e-→

γ+γme++me-=0.511+0.511MeV质量转化为能量转化效率(100%）

γ

γ34精选ppt4正电子湮灭正电子与负电子相遇发生湮灭，产生两个0.5相互作用系数质量减弱系数质量能量转移系数质量能量吸收系数35精选ppt相互作用系数质量减弱系数35精选ppt相互作用系数碰撞阻止本领辐射阻止本领总阻止本领36精选ppt相互作用系数碰撞阻止本领36精选ppt中子不带电不能直接使原子电离但中子容易进入原子核内同原子核发生作用引起核反应1）与H原子核的弹性碰撞传递能量质子跑出来中子被慢化n+H→n+p第一步打出质子（载能）第二步质子引起物质电离慢化剂:轻水(1H2O)重水(2D2O)五中子与物质的作用nHnnp电离37精选ppt中子不带电不能直接使原子电离1）与H原子核的弹性碰撞五2）中子核反应例如(n,p)反应n+14N→14C+p第一步核反应产生质子第二步质子对物质产生电离作用np电离14N14C人体有大量H和N原子中子对人体电离效应严重伤害也严重1238精选ppt2）中子核反应np14N14C人体有大量H

电离辐射直接或间接使介质发生电离效应的带电或不带电的射线或粒子(能量