【正文】 的基本性質(zhì)、原子核的放射性、射線及其與物質(zhì)相互作用和核反應(yīng)。 20世紀(jì) 50年代，逐步形成了研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)的三個(gè)分支學(xué)科，即 原子物理、原子核物理和粒子物理 ，這三者各有獨(dú)立的研究領(lǐng)域和對(duì)象，但又緊密關(guān)聯(lián)。 ? ? 第一節(jié) 原子和原子核的基本性質(zhì) ? … ……………………… ……… …………………… ………… 輻射防護(hù)與環(huán)境保護(hù)研究窒 8/132 ………………… ? ? ? …………… …… …………… …………………… 第一節(jié) 原子和原子核的基本性質(zhì) 輻射防護(hù)與環(huán)境保護(hù)研究窒 9/132 原子核的大小 ?電子帶負(fù)電荷 ，電子電荷的值為： e=，且電荷是量子化的，即任何電荷只能是 e的整倍數(shù)。 第一節(jié) 原子和原子核的基本性質(zhì) 輻射防護(hù)與環(huán)境保護(hù)研究窒 10/132 第一節(jié) 原子和原子核的基本性質(zhì) 輻射防護(hù)與環(huán)境保護(hù)研究窒 11/132 Nobel Prize in 1903 1896年法國(guó)科學(xué)家貝克勒爾 (A. H. Becquerel)發(fā)現(xiàn)天然放射性現(xiàn)象，人類(lèi)歷史上第一次在實(shí)驗(yàn)室觀察到核變化。 第一節(jié) 原子和原子核的基本性質(zhì) 輻射防護(hù)與環(huán)境保護(hù)研究窒 14/132 原子模型 核子 中子 質(zhì)子 電子 + + + 一、原子的殼層結(jié)構(gòu) 第一節(jié) 原子和原子核的基本性質(zhì) 輻射防護(hù)與環(huán)境保護(hù)研究窒 15/132 第一節(jié) 原子和原子核的基本性質(zhì) ? ? ……………… ………………… …………………… 輻射防護(hù)與環(huán)境保護(hù)研究窒 16/132 第一節(jié) 原子和原子核的基本性質(zhì) ……………… ……………………………… …………………………… 輻射防護(hù)與環(huán)境保護(hù)研究窒 17/132 第一節(jié) 原子和原子核的基本性質(zhì) ? ? ……………………………… … ……………………………… 輻射防護(hù)與環(huán)境保護(hù)研究窒 18/132 ?原子的核外電子稱(chēng)為軌道電子。 結(jié)合能是負(fù)值 ，通常以 KeV為單位， K殼層電子的結(jié)合能的絕對(duì)值最大。例如 （氕）、 （氘）、 （氚）。 Tl20886 Pb20882 兩種核素， A 同， Z、 N 不同。 aT 21 ?H、2 ；3 第一節(jié) 原子和原子核的基本性質(zhì) 輻射防護(hù)與環(huán)境保護(hù)研究窒 35/132 穩(wěn)定性同位素和放射性同位素 ?根據(jù) 原子核的穩(wěn)定性 ， 可以把核素分為穩(wěn)定的核素和不穩(wěn)定的放射性核素 。 ? ? ConCo 6059 , ?人工放射性核素 第一節(jié) 原子和原子核的基本性質(zhì) 輻射防護(hù)與環(huán)境保護(hù)研究窒 37/132 題 例 ?單選題例 ： ?根據(jù)原子核的（ C ）性，可以把核素分為穩(wěn)定的核素和 不穩(wěn)定的核素。這正是聚變堆的物理基礎(chǔ)。 ?因此，當(dāng)重原子核分裂成中等質(zhì)量的核時(shí)，核子在較輕的核內(nèi)會(huì)結(jié)合得更緊密，就可能會(huì)大量釋放能量，這就是裂變能；當(dāng)兩個(gè)較輕的核發(fā)生聚合時(shí)，釋放出的能量更大，就是聚變能。 但是對(duì)于同一種特定的核素來(lái)說(shuō) ， 它的每一個(gè)不穩(wěn)定的核 ，在某一時(shí)刻發(fā)生核衰變的幾率都是相等的 ， 所以核衰變從總體上說(shuō)是服從統(tǒng)計(jì)規(guī)律的 。 A=Aoe λ t 式中： Ao—在 t＝０時(shí) ， 即原始的放射性核素 的活度 ， Bq ； A—在 t時(shí)刻 ， 該放射性核素經(jīng)核衰變 后剩余的活度 ， Ｂ q； λ—放射性核素的衰變常數(shù) ， 1/s ； t— 經(jīng)過(guò)的時(shí)間 ， s 。 137Cs T1/2= 135Cs T1/2= 1010s； 60Co T1/2=； 14C T1/2=5730a； 238U T1/2= 109a。 1Ci=1010Bq 第二節(jié) 原子核的放射性 輻射防護(hù)與環(huán)境保護(hù)研究窒 64/132 第二節(jié) 原子核的放射性 ? ? ……… ………………………………… ……… … 輻射防護(hù)與環(huán)境保護(hù)研究窒 65/132 137Cs的衰變綱圖 第二節(jié) 原子核的放射性 輻射防護(hù)與環(huán)境保護(hù)研究窒 66/132 60Co的衰變綱圖 第二節(jié) 原子核的放射性 輻射防護(hù)與環(huán)境保護(hù)研究窒 67/132 第二節(jié) 原子核的放射性 ? ? ……………………… 輻射防護(hù)與環(huán)境保護(hù)研究窒 68/132 比活度 ?在實(shí)際工作中還經(jīng)常用到“比放射性活度”或“比活 度”的概念。 A 衰變常數(shù) B 射線能量 C 平均壽命 D 半衰期 E 平均自由程 第二節(jié) 原子核的放射性 輻射防護(hù)與環(huán)境保護(hù)研究窒 70/132 題例 ?單選題例 ： ?輻照生產(chǎn)放射性核素一般只需要照射半衰期的（ C）倍時(shí)間，即可得到放射性活度為的 99%的放射源。后來(lái)由人工方法才發(fā)現(xiàn)了這一放射系，以其中半衰期最長(zhǎng)的 （镎）命名，稱(chēng)為镎系（ 4n＋ 1系）。正電子與介質(zhì)中的電子碰撞會(huì)發(fā)生湮滅過(guò)程： e + e+→ γ()+γ()因此，快速運(yùn)動(dòng)的正電子通過(guò)物質(zhì)除了發(fā)生與電子相同的效應(yīng)外，還會(huì)產(chǎn)生 ?湮滅輻射，在防護(hù)上還要注意對(duì) ?射線的防護(hù) 。 第三節(jié) 核輻射射線及其與物質(zhì)相互作用 ? 輻射防護(hù)與環(huán)境保護(hù)研究窒 94/132 第三節(jié) 核輻射射線及其與物質(zhì)相互作用 輻射防護(hù)與環(huán)境保護(hù)研究窒 95/132 軔致輻射 由經(jīng)典電磁理論可知， 高速運(yùn)動(dòng)的帶電粒子受到突然加速或減速會(huì)發(fā)射出具有連續(xù)能量的電磁輻射，通常稱(chēng)做軔致輻射，能量最小值為 0，最大值為電子的最大動(dòng)能。 Μ與前面所述的作用截面 σ的關(guān)系為： μ＝ σ 第三節(jié) 核輻射射線及其與物質(zhì)相互作用 輻射防護(hù)與環(huán)境保護(hù)研究窒 103/132 （ 1）光電效應(yīng) ?在光電效應(yīng)中，入射光子能量的一部分用來(lái)克服被擊中電子的結(jié)合能，另一部分轉(zhuǎn)化為光電子動(dòng)能；原子核反沖能量很小，可忽略不計(jì)。 輻射防護(hù)與環(huán)境保護(hù)研究窒 106/132 第 II 階段： 激發(fā)態(tài)退激 特征 X射線 俄歇電子 入射光子的能量 次級(jí)電子 （ 光電子 、俄歇電子 ） 的動(dòng)能 第三節(jié) 核輻射射線及其與物質(zhì)相互作用 輻射防護(hù)與環(huán)境保護(hù)研究窒 107/132 （ 2）康普頓效應(yīng) ?入射 ?光子同原子中外層電子發(fā)生碰撞，入射光子僅有一部分能量轉(zhuǎn)移給電子，使它脫離原子成為反沖電子；而光子能量減小，變成新光子，叫做散射光子，運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生變化，這一過(guò)程叫康普頓散射或效應(yīng)。入射光子的能量首先用于轉(zhuǎn)化為正負(fù)電子對(duì)的靜止能量 ( + = )，剩下部分賦予正負(fù)電子的動(dòng)能。由于三種效應(yīng)的作用概率都與入射光子的能量和作用物質(zhì)的原子序數(shù)有關(guān)，所以 線性 吸收系數(shù) ?值也隨 ?光子能量和介質(zhì)原子序數(shù) Z而變化 。） 12C* 輻射防護(hù)與環(huán)境保護(hù)研究窒 123/132 ? 第四節(jié) 原子核反應(yīng) ………………………………………… ………………………………………… ……… （ n， γ ） 輻射防護(hù)與環(huán)境保護(hù)研究窒 124/132 第四節(jié) 原子核反應(yīng) 以及（ p， γ）反應(yīng)等。 A質(zhì)子數(shù) B電荷量 C能量 D中子數(shù) ?反應(yīng)截面的物理意義為：一個(gè)入射粒子入射到單位面積內(nèi) 只含有一個(gè)靶核的靶子上所發(fā)生反應(yīng)的（ B ）。 A 出射粒子 B 入射粒子 C 入射粒子能量 D 出射粒子的電荷 E 靶核的穩(wěn)定性 ?典型的中子核反應(yīng)有 ( ABCDE ) A (n, p) B (n,2n) C (n, γ) D (n, n’) E (n, α) ?核反應(yīng)能可表示為核反應(yīng)前后系統(tǒng) ( ABCD )。 A γ光子 B β 粒子 C 中子 D α 粒子 ?多選題例 ： ?帶電粒子通過(guò)物質(zhì)時(shí)，與物質(zhì)的主要直接作用是（ ABC）。入射的 ?光子束中由于同介質(zhì)作用而被移去的 ?光子稱(chēng)做介質(zhì)對(duì) ?光子的吸收。 第三節(jié) 核輻射射線及其與物質(zhì)相互作用 輻射防護(hù)與環(huán)境保護(hù)研究窒 108/132 （ 2）康普頓效應(yīng) 第三節(jié) 核輻射射線及其與物質(zhì)相互作用 輻射防護(hù)與環(huán)境保護(hù)研究窒 109/132 動(dòng)能守恒、動(dòng)量守恒 第三節(jié) 核輻射射線及其與物質(zhì)相互作用 輻射防護(hù)與環(huán)境保護(hù)研究窒 110/132 原子核場(chǎng)： 能量大于 ， 發(fā)生幾率大； 電子場(chǎng) ：能量大于 ， 發(fā)生幾率很小 。 第三節(jié) 核輻射射線及其與物質(zhì)相互作用 輻射防護(hù)與環(huán)境保護(hù)研究窒 104/132 (1)光電效應(yīng) 光電子動(dòng)能： Ee＝ h?－ Bi （ i＝ K， L， M… ） 第三節(jié) 核輻射射線及其與物質(zhì)相互作用 輻射防護(hù)與環(huán)境保護(hù)研究窒 105/132 ?光電效應(yīng)的幾率與原子序數(shù) Z5成正比； ?光電效應(yīng)的幾率與光子能量 h?或 h?； ?低能光子與高原子序數(shù)物質(zhì)作用 ， 光電效應(yīng)占優(yōu)勢(shì)； ?光電效應(yīng)主要發(fā)生在 K層及 L層電子 。 γ光子能量增高，吸收系數(shù) μ值減??；介質(zhì)原子序數(shù)高、密度大的物質(zhì)，線性吸收系數(shù)也高。所以對(duì)重帶電粒子的軔致輻射能量損失一般忽略不計(jì)。 A負(fù)電荷的負(fù) B正電荷的負(fù) C正電荷的正 D負(fù)電 荷的正 ?多選題例 ： ?常見(jiàn)核輻射 包括（ ABCD）。 A 4n B 4n+1 C 4n+2 D 4n+3 ?由人工方法發(fā)現(xiàn)的 4n+1放射系稱(chēng)為镎系，其中半 衰期最長(zhǎng)核素 237Np的半衰期為 (A)。該系的核素質(zhì)量數(shù)皆為 4n＋ 2，故稱(chēng) 4n＋２系。 A ， B ， C ， D ?平均壽命與半衰期關(guān)系是（ D ）。 規(guī)定 1