【正文】 常說的“ 活化 ”，測量活化核素的放射性可以用來測量中子流的注量率區(qū)分中子的能量范圍。這些特征 ? 光子 不同于 (n,n’?) 的特征 ? 光子。處于激發(fā)態(tài)的靶核退激時放出一個或幾個 特征 ?光子 ，在 核分析技術 中有重要的應用。 ① 中子的散射 出射粒子仍為 中子 、剩余核仍為 靶核 。 主要反應 ： 對 放能反應 ，如 2H(d,n)3He， 3H(d,n)4He，當入射氘核能量不高時 ( Td ?200keV )，反應就可以有效進行，當 ?＝ 90?時，就可得到能量分別為 ~ ~14MeV的 單能中子 。中子平均能量為 。 1克 252Cf 發(fā)射中子率為 1013個中子。 c) 自發(fā)裂變中子源 自發(fā)裂變中子源為超鈾元素。 利用 (?,n)反應獲得中子。 性能： 中子產額 —— 106/s 屬于 (?,n)型中子源。 ④ 特快中子 ： 10MeV。 包括冷中子、熱中子、超熱中子、共振中子。 中子及其與物質相互作用 （ 1） 中子的 分類及性質 ② 中能中子 ： 1keV～ 。 ? ? ? ? xeIExBxI ?? ?? 0,? ??ExB ,積累因子 B是為了考慮散射伽瑪?shù)挠绊懚氲膮?shù) 。窄束 ? 射線強度衰減服從 指數(shù)衰減規(guī)律 ，只有 吸收系數(shù) 及相應的 半吸收厚度 的概念。 0()mmxmI x I e???? 用質量厚度表示的優(yōu)點是便于測量。 0()NxI x I e ????光子束通過物質時的強度為 ： 0DDI I e???其中 ： N??? ?0()xI x I e ???為線衰減系數(shù) 又稱為 宏觀截面 ?當介質厚度為 D: 可以證明 ，又稱 宏觀截面 N??? ?ANN A ?????? ??????][ 1?cm 線衰減系數(shù) 的物理意義為 ： 射線單位厚度物質時發(fā)生相互作用的幾率 。 （ 5）物質對 ?射線的吸收 ① 窄束 ?射線強度的衰減規(guī)律 ??為光子與吸收物質作用的截面； N為吸收物質單位體積的原子數(shù)； I0為 ?射線入射強度 ； D為吸收物質厚度 。 正負電子對的能量 ： 所以， 只有當 射線 能量大于 才可能發(fā)生電子對效應 。 反沖電子能量 ： 與 有關，且呈連續(xù)能量分布。光子的一部分能量交給電子，使 電子從原子中發(fā)射出來， 光子的能量和方向發(fā)生 改變。否則 不能同時 滿足能量 和 動量守恒 。 光電子能量 其中， 為 層電子的 結合能，主要是 K層電子。而且， 總截面 等于 各作用截面之和 ，即： pcph ???? ???總截面 光電效應截面 康普頓效應截面 電子對效應截面 關于截面的概念 ： 射線與物質發(fā)生上述三種相互作用都具有一定概率，用 截面 這個物理量來表示作用概率的大小。 ?射線與 射線的本質 —— 電磁輻射 ?X特征 ?射線： 湮沒輻射 ： 核能級躍遷 正電子湮沒產生 M e VE ??特征 X射線 ： 原子能級躍遷 軔致輻射 ： 帶電粒子速度或運動方向改變產生 射線與物質相互作用 ?X 射線與物質相互作用 特點： ?光子 是通過 次級效應 (一種 “ 單次性 ” 的隨機事件 )與物質的原子或原子核外電子作用，一旦光子與物質發(fā)生作用， 光子或者消失或者受到散射而損失能量 ， 同時產生 次級電子 ； 次級效應 主要的方式有 三種 ，即 光電效應 、 康普頓效應 和 電子對效應 。即： chch 21 ??? 因此，兩個 湮沒光子 的 能量相同 ，各等于。 從 能量守恒 出發(fā)：在發(fā)生湮沒時，正、負電子的動能為零，所以， 兩個湮沒光子的 總能量應等于 正、負電子的 靜止質量 。但不同點在于： 高速正電子進入物質后迅速被 慢化 ，然后在正電子徑跡的 末端，即停下來的瞬間 與介質中的電子發(fā)生 湮沒 ， 放出 ?光子 ； 或者，它與介質中的一個電子結合成 正電子素 ，即 電子 ——正電子對 的束縛態(tài)，然后再 湮沒 ， 放出 ?光子 。 公式適用范圍 ： M e V7~3對 放射源發(fā)射的 粒子， Po210 ? M e VE 3 0 ??在空氣中的射程 ； 在肌肉內的射程 。 ① 粒子射程 探測器 源 0/ II1 tmReRt平均射程 外推射程 入射粒子能量高 ， 其射程長 ；反之則短。 重帶電粒子 的 質量大 ，與物質原子相互作用時，其 運動方向幾乎不變 。 ??（ 4）帶電粒子在物質中的射程 射程 (Range)的定義：帶電粒子 沿入射方向 所行徑的 最大距離 ，稱為入射粒子 在該物質中 的 射程R。 小結 ：重帶電粒子與物質相互作用的特點 重帶電粒子 均為 帶正電荷 的 離子 ； 重帶電粒子 主要 通過 電離損失 而損失能量，同時使介質原子 電離或激發(fā) ； 重帶電粒子在介質中的 運動徑跡 近似為直線 。對 1MeV的 α粒子 和 電子 的比電離密度分別為 104 離子對/cm和 45 離子對 /cm（對標準狀態(tài)空氣而言）。 ? ?dXdES ??r adi onr adi on dXdEdXdESSS?????? ???????? ????ionS radS① 電離損失率 式中 為入射帶電粒子的電荷數(shù)和速度； 為靶物質原子的原子序數(shù)和單位體積中包含的原子數(shù)。 它是 X射線的一種，具有連續(xù)的能量分布。 激發(fā) —— 使核外層電子由低能級躍遷到高能級而使原子處于 激發(fā)狀態(tài) ，退激發(fā)光 。 3 電離輻射與物質相互作用 帶電粒子輻射 不帶電輻射 重帶電粒子 中子 快電子 X射線 和 ? 射線 fTdp ,??e ??射線與物質相互作用的分類 (1) 帶電粒子能量損失方式之一 電離損失 入射帶電粒子與靶原子的核外電子通過 庫侖作用 ，使電子獲得能量而引起 原子的 電離 或激發(fā) 。 本課程討論對象為 致電離輻射 ，輻射能量 大于 10eV。 (2) 放射性 活度 單位 常用單位 居里 (Ci)： 法定計量單位為 貝可 (Bq)： 101 Ci 3 .7 1 0 /?? 次核衰變 秒較小的單位還有 毫居 (mCi)和 微居 (?Ci) 秒次核衰變 /1Bq1 ?101 Ci 10 B q?? 射線 ，指的是如 X射線、 ?射線、 ?射線、 ?射線等，本質都是 輻射粒子，又稱輻射 。一般情況 ， 核衰變數(shù) 不等于 發(fā)出粒子數(shù) 。以 A表示，表征 放射源 的 強弱 。 放射性核素的 特征量 量綱為： [t]1,如 1/s， 1/h， 1/d， 1/a b. 當一個原子核有 幾種 衰變方式時： ??ii??a. 衰變率 ： ? ? )(])0([)( tNdteNddttdNtJ t ?? ????? ?定義 分支比 ： /iiR ???(2) 放射性半衰期 T1/2 放射性 半衰期 ：放射性核數(shù) 衰變一半 所需的 時間 ，記為 T1/2 。 單一放射性的指數(shù)衰減規(guī)律 222Rn的衰變曲線 實驗發(fā)現(xiàn) ， 放射性核素 放出一個 ?粒子 ，變成 ， 而 的數(shù)目每 。 64。 69 Co 60 y 2。 ? ?, ?, ?衰變的過程： (1) ?衰變 Alpha decay ? 重原子核： A ?170 ? 典型例子： U23 Pu239 ? 原子核能級：基態(tài) 、 激發(fā)態(tài) QmmmE?? ??QHeYX AZAZ ??? 4242－－?射線的產生模型 ?衰變模型示意圖 (2) ?衰變 Beta decay ? ?：中微子 (neutrino)/(antineutrino)反中微子 ?衰變 ?+衰變 E俘獲 QKK AZAZ ???? ?? ??1QKeK AZAZ ???? ?? ?1QKK AZAZ ???? ?? ??1?+衰變 ?衰變模型 ?+衰變模型 ?粒子能量分布 Wmean =1/3 Wmax 電子俘獲 ? 電子俘獲是質子轉變?yōu)橹凶拥牡? 二種可能性 ? 被俘獲的內層電子在內層軌道上 留下的空缺將被外層電子填充， 因此，電子俘獲過程伴隨有 特征 X射線 。 所謂 核衰變 就是不穩(wěn)定的原子核自發(fā)的發(fā)射粒子而蛻變?yōu)樾碌淖雍恕? 原子核的 蛻變 包括原子核的 衰變、核反應 和 核裂變 等過程，在這些過程中均會產生放射性。這種通過次級過程引起電離的不帶電粒子稱為間接電離輻射。這種通過初級過程引起電離的粒子稱為直接電離輻射。 Co60Co59 %1 0 0??Co59? ? ConCo 6059 , ?Co60Ci2 電離輻射場與放射性 電離輻射和非電離輻射 電離 從原子、分子或其他束縛態(tài)中釋放出電子的過程（ Ionization） 電離輻射 能夠引起電離的帶電粒子和不帶電粒子（ ionizing radiation） 原子釋放一個價電子需要能量 4~25eV 將能量大于 10eV的光子視為 電離輻射 ； 而將能量小于 10eV的光子稱為 非電離輻射 。同位素技術中應用最廣泛的放射源 鈷源（ ）就是在 反應堆中生成。 核素圖共包含 2022 個核素 ,其中天然存在 332個核素 (280為穩(wěn)定 核素 ),人工放射性 核素 1600多個。原子核的穩(wěn)定性與核內質子數(shù)和中子數(shù)之間的比例存在著密切的關系。 ??H,H,H 312111 氫的三種同位素具有相同的化學性質，但其放射性卻不同。 11H 21H 31H氫的三種同位素； 16O 17O 18O%、 %、 % 11H 21H