《放射性基础知识》PPT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-raytubes,贝克勒尔与居里夫妇,居里夫妇,第一章原子核与放射性物理基础,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,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,100,1990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,原子结构,从母核中射出的4He原子核,粒子得到大部分衰变能,238U4He+234Th,放射性母核!,一基本衰变类型:衰变,衰变241Am237Np,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,基本衰变类型:衰变,中微子,原子轨道电子被俘获,基本衰变衰变（动画）,RadiocarbonFormationandExchange,衰变3H3He,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！,正衰变11C11B,电子俘获,电子俘获7Be7Li,基本衰变类型:衰变,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,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,衰变3He3He,衰变,-衰变,+衰变,衰变,二衰变规律半衰期(half-live),1.3.3放射性衰变基本规律,1指数衰减规律N=N0e-tN0:（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-t,衰变规律:,核辐射与物质的基本作用,。原子。,n,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,二带电粒子通过物质,自由电子,正离子,+靶原子正离子+电子+4He+ArAr+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,射线与射线电离效应比较,射线射线径迹粗直细弯,电离作用强电离作用严重产生离子对数目多,电离作用Z1Z2/v2Z1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,粒子径迹是一条直线5.3MeV粒子在空气中的射程3.83cm,电子径迹是折线,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,射线,第1步初级作用,第2步次级作用,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。+AA*+e-（光电子）原子A+X射线,原子,受激原子,电子对效应能量1.02MeV的射线与原子核作用可能产生一对正-负电子。,MM+e+e-1+21.02MeVmeme0.511MeV0.511MeV基本条件：射线能量E1.02MeV为什麽？,能量转化成质量M=E/C2,3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0EMax(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,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的光子。,e+e-+me+me-=0.511+0.511MeV质量转化为能量转化效率(100%）,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,相互作用系数,碰撞阻止本领辐射阻止本领总阻止本领,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+Hn+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,n,H,n,n,p,电离,2）中子核反应例如(n,p)反应n+14N14C+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,n,p电离,14N,14C,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,1,2,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keV)、x、