【正文】 對 γ 光子 。 ? 在軟組織中的射程僅為幾厘米，可用于治療，如碘治療甲亢 。 醫(yī)學(xué)中常用 32P、 3H、 14C等 ? β射線是大量放射性核素進行 β衰變 的產(chǎn)物。它是一種非常輕的中性帶電粒子。 （ 2） 條件 (a)中子數(shù)過多 (b) ?－ 粒子 ? － 1e（ 負電子 ) β － γ n?p+e 反中微子：中微子的反粒子。 ? 對開展體內(nèi)惡性組織的放射性核素治療具有潛在的優(yōu)勢。 Q 衰變能 用 Ｘ 代表衰變前的母體原子核， Ｙ 代表衰變后形成的子體原子核 ? 42He γ 15 由于 ? 衰變過程是不穩(wěn)定的原子核變成穩(wěn)定的原子核的自發(fā)過程，因此 Q0即： HeYX MMM ??QHePbPo ??? 4220682210845 . 4 0 8 M e VQ 3 0 ?? M e VE ?16 ? 粒子特性 ? ? 粒子實質(zhì)上是 He原子核 ； ? ? 衰變發(fā)生在原子序數(shù)大于 82的重元素核素 ； ? 在空氣中的射程約為３ ８ cm， 在水中或機體內(nèi)為 ； ? 因其射程短，一張紙即可阻擋 ； ? ? 粒子的電離能力很強。 引力 靜電排斥力 核子（質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為核子）之間 質(zhì)子之間 第二節(jié) 原子核的衰變類型 13 核素中，原子序數(shù)很高的重元素，如鈾（Ｕ）、鐳（Ｒ a）等，不穩(wěn)定的原子核自發(fā)地過渡到穩(wěn)定的原子核的變化過程稱為 原子核的衰變。 引力 靜電排斥力 核子（質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為核子）之間 質(zhì)子之間 ? 放射性核素 (radionuclide) 原子核處于不穩(wěn)定狀態(tài)，需通過核內(nèi)結(jié)構(gòu)或能級調(diào)整才能趨于穩(wěn)定的核素稱為 放射性核素 。 12 ? 穩(wěn)定核素（ stable nuclide) 原子核的穩(wěn)定性與核內(nèi)質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)的比例有關(guān)。 一個核子所能相互作用的其他核子的最大數(shù)目是有限制的。 現(xiàn)在某些方面至今還未認識清楚，從目前的理論和實事，可以說明核力具有以下性質(zhì)： （ 4）核力與電荷無關(guān) （ 1）核力是短程力 因為核力既能把帶電的質(zhì)子束縛在原子核中，也能把不帶電的中子束縛在原子核中，促成質(zhì)子和中子成雙成對地結(jié)合。 （３）曲線中間高，兩邊低，說明Ａ在40—120之間的原子核較穩(wěn)定，其它穩(wěn)定性較差。 通常用每個原子的平均結(jié)合能來反映原子核的穩(wěn)定程度，即 AE /??? ?從圖上可得出下列規(guī)律： （ １）Ａ＜ 30 時，曲線呈上升趨勢，但在Ａ為 4的整數(shù)倍的地方出現(xiàn)了峰值，說明 4個核子（２個質(zhì)子和２個中子）可構(gòu)成穩(wěn)定的原子核。 1mol的硫含 10^23個硫原子，質(zhì)量為 32g， 1摩任何原子的質(zhì)量都是以克為單位，數(shù)值上等于該種原子的相對原子質(zhì)量 10 原子核的穩(wěn)定性 核子在結(jié)合成原子核時要放出大量的結(jié)合能，反之，如果想要使原子核內(nèi)的核子重新分裂出來，需要供給同樣多的能量。摩爾是表示物質(zhì)的量（符號是 n）的單位，簡稱為摩，單位符號是 mol。因此，原子核的結(jié)合能是非常巨大的。 8 實驗測定表明：原子核的質(zhì)量總小于組成它的核子質(zhì)量之和，其質(zhì)量差，即損失了一部分質(zhì)量 : 通常把這部分損失的質(zhì)量，稱為質(zhì)量虧損 (mass defect) 質(zhì)能方程： nnp MNmZmm ???? )(m?nnH MNmZmm ???? )(Hm 為 1Ｈ原子的質(zhì)量。 中子數(shù)相同而質(zhì)子數(shù)不同的一類核素 OOO 181716 40203616 CaS 質(zhì)量數(shù)相同，質(zhì)子數(shù)不同的一類核素 40204019 CaK6 通過 α粒子散射實驗，證明原子核的形狀近似球形，其半徑小于 10－ 15m,通過精確測定，原子核的半徑同質(zhì)量數(shù)的關(guān)系為： 310 ARR ?其中 R0是一個常數(shù)，為 1015m 原子核的體積為： ARRV 303 3434 ?? ??原子核的密度為： 317030300 /4334/ mkgNRARNAVM n ????????因此，原子核的體積與核子數(shù)成正比，而各種原子核密度相同，與核子數(shù)無關(guān) 7 二、原子核的自旋和磁矩 正如原子中的電子處于運動中一樣，原子核中的粒子也處于運動之中，原子和也像陀螺儀一樣在旋轉(zhuǎn)著，因而存在著轉(zhuǎn)動角動量，通常稱之為原子核的自旋，其自旋角動量為 Sn JIIS n 341005 4 58 h )1( ?????? ???其中 I為表征原子核自旋角動量的量子數(shù)，其取值為整數(shù)或半整數(shù)，當原子核的質(zhì)量數(shù)為偶數(shù)時取整數(shù)，當為奇數(shù)時取半整數(shù)。但是一般電子組成原子的結(jié)合能很小，可以忽略不計。 3 一、原子核的組成、質(zhì)量和大小 核子：質(zhì)子＋中子 XX AAZ 或A 核子數(shù)、質(zhì)量數(shù) Z 電荷數(shù)、質(zhì)子數(shù)、原子序數(shù) X 相應(yīng)原子的元素符號 N 中子數(shù)＝ AZ H11 U23892第一節(jié) 原子核的基本性質(zhì) 4 原子核的質(zhì)量通常是通過測量原子的質(zhì)量來推得原子核的質(zhì)量。太陽怎能長期不斷地輸出強大的能量呢？從原子核的理論知識知道這是來自太陽內(nèi)部不斷的原子核反應(yīng)。而原子能目前已經(jīng)在國防上有重要應(yīng)用。1 第十一章 原子核和放射性 2 原子核物理學(xué)（ nuclearphysics): 原子核物理學(xué)內(nèi)容： （１）研究核力、核結(jié)構(gòu)和核反應(yīng)等有關(guān)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的基本問題 （２）研究放射性和射線 是原子核應(yīng)用的基礎(chǔ) 研究原子核的結(jié)構(gòu)、特性和相互轉(zhuǎn)變等問題的一門學(xué)科 原子核技術(shù)與醫(yī)學(xué)相結(jié)合，已成為一門新興的學(xué)科：核醫(yī)學(xué) 今后的能源問題已成為各國所關(guān)心的問題。 在煤和石油逐漸用竭后，除繼續(xù)利用水力外，原子能和太陽能將會更廣泛地利用起來。人類長期利用自然能量，絕大部分間接來自太陽，今后將更多地直接取自太陽輻射。所以原子核的研究在理論上和應(yīng)用都有重要性。 原子的質(zhì)量等于原子核的質(zhì)量加上核外電子的質(zhì)量減去相當電子全部結(jié)合能的數(shù)值。 在原子核物理中，常把 12Ｃ原子質(zhì)量的 1/12作為質(zhì)量單位即原子質(zhì)量單位（ atmoic mass unit) 記作 amu或 u 1u= 1027kg 5 核素 （ 1）同位素（ isotope) （ 3）同量異位素 （ 2）同中子異位素 核素（ nuclide):核子組分不同（Ｚ不同，Ｎ也不同）的各種原子核的統(tǒng)稱 目前已知的元素（包括人工合成的）共 107種，而核素卻有 2300多種 質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同的一類核素，在元素周期表中處于相同的位置。 原子核具有電荷，所以在旋轉(zhuǎn)時，會產(chǎn)生磁矩，這磁矩稱為核磁矩： 其中 gI稱為原子核的 g因子， uN是常數(shù)，通常稱為核磁矩的單位，即磁子 ).( 127 ???? TJN?NII IIIIg ??? )1( 2e)1( ???? ?原子核的自旋和磁矩可以從原子光譜的超精細結(jié)構(gòu)，核磁共振等許多實驗中測定。 2mcE ???這個能量稱為原子核的結(jié)合能（ binding energy) 三、原子核的結(jié)合能及質(zhì)量虧損 9 JE 12105 3 3 ????2mol個質(zhì)子 (2g)和 2mol中子 (2g)結(jié)合成一個 1mol4Ｈe核時釋放的能量為： JE ???相當于 100噸優(yōu)質(zhì)煤燃燒時所釋放的化學(xué)能。 兩個質(zhì)子和中子結(jié)合成一個 4Ｈ e核時釋放的能量為： 28272 )109 9 7 (106 6 0 5 3 0 3 7 ???????? ?mcE 科學(xué)上把含有 10^23個微粒的集體作為一個單位，叫摩。 1mol的碳含 10^23個碳原子，質(zhì)量為 12g。因此，核子結(jié)合過程釋放的能量越大，其核就越穩(wěn)定，（能量越低越穩(wěn)定），對于不同的原子核其穩(wěn)定性不相同。 （２） Ａ 30 時， Δε約為８ＭｅＶ，近似為常數(shù)，即原子核的結(jié)合能差不多與Ａ成正比，說明原子核之間的作用力具有飽和性。 11 由核子構(gòu)成的原子核，雖然質(zhì)子間存在靜電排斥力，卻結(jié)合得非常緊密，因此核子間必然存在強大的吸引力，這種使核子緊密結(jié)合在一起的力稱為 核力 。 核力的作用范圍只有 1015m的數(shù)量級。 （ 2）核力是強相互作用 （ 3）核力具有飽和性 （ 5）核力極短程內(nèi)存在斥心力 核子不能無限靠近。 ? 當原子核內(nèi) 引力 與 排斥力 平衡時，原子核穩(wěn)定，不會自發(fā)衰變的核素稱為 穩(wěn)定核素 。如 99Tcm、 131I、 32P、 90Sr、153Sm、 188Re、 125I、 60Co等。 質(zhì)能守恒定律 動量守恒定律 電荷守恒定律 核子數(shù)守恒定律 ?衰變過程遵守的定律 ?定義 1.?衰變 2.?衰變 3.?衰變和內(nèi)轉(zhuǎn)換 ?衰變的類型 14 一、 ? 衰 變 QHeYX AZAZ ??? ?? 4242 ２ .衰變方程 某些原子核，由于 核子數(shù) 過多，在衰變過程中，放出一個 ? 粒子而變成另一種原子核的過程稱為 ?衰變 。 ? ?射線是大量放射性核素進行 ?衰變 的產(chǎn)物，是高速的He原子核組成的粒子束流。 17 二、 ? 衰 變 三種形式： ?－ 衰變 ?＋ 衰變 軌道電子俘獲 1.?－ 衰變 （ 1）定義 某些原子核，由于 中子數(shù) 過多，放出一個 ?－ 粒子和一個反中微子而變成另一種原子核的過程稱為 ?－ 衰變 。反中微子是中微子對應(yīng)的反物質(zhì)粒子，其性質(zhì) 跟中微子正好相反。 18 （ 3） 衰變方程 QeYX AZAZ ???? ?? ?~011由于是自發(fā)過程，因此 Q0即： YX MM ?QeSP ???? ? ?~0132163215Qepn ???? ? ?~01111019 β 粒子 的特性 ? β 粒子實質(zhì)是負電子； ? 衰變后質(zhì)量數(shù)不變，原子序數(shù)加１ ； ? β 粒子的能量分布從 0～最大具有連續(xù)能譜，穿透力比 ? 粒子大； ? 電離能量比 ? 粒子弱，能被鋁和機體吸收 ； ? 通常說的 ?放射性核素就是 ?放射性核素。并且其能譜是連續(xù)的。 20 2. ?＋ 衰變 （ 1） 定義 某些原子核，由于 質(zhì)子數(shù) 過多，放出一個 ?＋