放射性基础知识ppt课件

1、In 1895, William Roentgen, a chemist in Germany, had been studying light from a Crookes tube (now called X-ray tubes) and noticed that it exposed some photographic film that was nearby, thus providing the first evidence that rays other than visible light could expose photographic plates. He named th

2、ese invisible rays a “X-rays because “X represents the unknown in physics. That same year he made the first radiographic image, shown in left figure. In 1901 he received the Nobel Prize in physics for his work.X-ray tubes 1) “原子 概念的提出 古希腊时代 哲学思辩 泰勒斯泰勒斯: : 万物源于水万物源于水自然景象归于自然物质自然景象归于自然物质 水水 空气空气 土土 火火

3、 等等 德谟克利特德谟克利特: :万物由原子构成万物由原子构成, ,原子是物质世原子是物质世界的共同根底界的共同根底. .不能再分割不能再分割. . 原子原子 思辩性概念思辩性概念思辩球思辩球思辩性思辩性“原子在沉睡了原子在沉睡了 2000 2000 多年后多年后2 2 1803 1803道耳顿原子道耳顿原子科学概念球科学概念球科学概念球科学概念球公元前公元前4 4世纪世纪德寞克利特德寞克利特 1803 1803道尔顿道尔顿 1911 1911卢瑟福卢瑟福19131913玻耳玻耳19321932海森堡海森堡？ 人类认识物质人类认识物质“根本砖块历程根本砖块历程电子电子2000 多年多年6 0

4、多多 年年100 1990年代年代“根本砖块根本砖块轻子轻子 12夸克夸克 36媒介子媒介子 13希格斯粒子希格斯粒子 1合计合计 62其中其中 2个粒子尚个粒子尚未发现：引力子未发现：引力子和希格斯粒子。和希格斯粒子。19641964夸克夸克原子核中子质子电子(电子云)+ +从母核中射出的4He原子核 粒子得到大部分衰变能238U4He + 234Th+发生缘由母核中子或质子过多质子转变成中子，并且质子转变成中子，并且带走一个单位的正电荷带走一个单位的正电荷中子转变成质子，并且中子转变成质子，并且带走一个单位的负电荷带走一个单位的负电荷+中微子-反中微子反中微子 三种子体分享裂变能因此电子具

5、有延续能量-中微子原子轨道电子被俘获Radiocarbon Formation and ExchangeCosmic raysnproton14C14NCO214CO2裂变中子中有0.6 %的缓发中子使得热中子反响堆可控！ 质子变成中子X射线+中微子 光子光子 3 衰变 Cs Ba* 激发态母核 -衰变 衰变 Ba + 射线661.7 keV 子核基态 0.0光子是什麽？学生举例阐明光子的来源和分类光子是什麽？学生举例阐明光子的来源和分类 射线就是高能量的光子射线就是高能量的光子 ：几百：几百keV-MeV keV-MeV 量级量级 衰变发生由于原子核能量态高，从高能态向低能态衰变发生由于原子

6、核能量态高，从高能态向低能态跃跃 迁迁 ，在这个过程中发射，在这个过程中发射 射线，原子核能态降低。射线，原子核能态降低。 射线是高能量的电磁辐射射线是高能量的电磁辐射 光子光子特点：1、从原子核中发射出光子2、经常在 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、可以经过丈量光子能量来区分母体的核素 类别 衰变衰变- 衰变衰变+ 衰变衰变 衰变衰变1.3.3 1.3.3 放射性衰变根本规律放射性衰变根本规律 1 1 指数衰减规律指数衰减规律 N = N0e-N = N0e-t t N0: N0: t = 0t = 0时放射性时放射性原子原子 核的数目核的数目N: N: 经过经过

7、t t时间后未发生时间后未发生衰变的放射性原子核数衰变的放射性原子核数目目: :放射性原子核衰变常放射性原子核衰变常数数 大小只与原子核本身性大小只与原子核本身性质质 有关，与外界条件无关有关，与外界条件无关; ; 数值越大衰变越快数值越大衰变越快N = N0e-N = N0e-t t衰变规律:0tNN e核辐射与物质的根本作用核辐射与物质的根本作用 。原子。 n n 物物 质：气体质：气体 液体液体 固体固体 包括人体包括人体 等等微观粒子间碰撞有动量和能量的传送微观粒子间碰撞有动量和能量的传送 库仑作用库仑作用 1 1 电离作用电离作用 2 2 电离效应电离效应二二 带电粒子经过物质带电粒

8、子经过物质自在电子自在电子正离子正离子 + + 靶原子靶原子 正离子正离子 + + 电子电子 + + 4He + Ar Ar+ + 4He + Ar Ar+ + e- + 4Hee- + 4He物质中原子被电离，在物质中原子被电离，在粒子经过的途径上构成粒子经过的途径上构成许多离子对：许多离子对：正离子和自在电子正离子和自在电子 + + e-+ -+ -+ -+ -+ -+ -+ -+ -+ -+ -+ -+ -+ -+ -+ -+ -+ -+ -+ -+ -+ -+ -+ -+ -+ -+ -+ -+ -+ -库仑作用库仑作用 射线与射线与射线电离效应比较射线电离效应比较 射线射线 射线射线

9、径迹径迹 粗粗 直直 细细 弯弯 电离作用强电离作用强 电离作用严重电离作用严重 产生离子对数产生离子对数目多目多 电离作用电离作用 Z1Z2 /v2 Z1Z2 /v2 Z1 Z1 入射粒子原子序数入射粒子原子序数 Z1 Z1 靶粒子原子序数靶粒子原子序数 v v 入射粒子速度入射粒子速度 实验结果实验结果粒子径迹是一条直线粒子径迹是一条直线 5.3 MeV 5.3 MeV粒子在空气中粒子在空气中 的射程的射程3.83 cm3.83 cm电子径迹是折线电子径迹是折线射线对物质的电离作用射线对物质的电离作用:两步过程两步过程三种作用效应三种作用效应 光电效应光电效应 康普顿效应康普顿效应 电子对

10、效应电子对效应 产生次级电子产生次级电子电离效应电离效应次级电子使次级电子使物质原子电离物质原子电离射线射线第第 1 1 步步初级作用初级作用第第 2 2 步步次级作用次级作用n光电效应光电效应 自在电子自在电子 作用机制作用机制光子同光子同( (整个整个) )原子作用把本人的全部能量传送原子作用把本人的全部能量传送给原子给原子, ,壳层中某一电子获得动能抑制原子束壳层中某一电子获得动能抑制原子束缚跑出来缚跑出来, ,成为自在电子，光子本身消逝了。成为自在电子，光子本身消逝了。 + A + A A A* * + + e- e- 光电子光电子 原子原子 A + X A + X 射线射线原子原子受

11、激原子受激原子 电子对效应电子对效应能量能量1.02 MeV 1.02 MeV 的的射线射线与原子核作用能够产生与原子核作用能够产生一对正一对正- -负电子。负电子。 M M M + e+ + e- 1 + 2 M + e+ + e- 1 + 2 1.02 MeV me me 0.511MeV 1.02 MeV me me 0.511MeV 0.511MeV0.511MeV根本条件：根本条件： 射线能量射线能量 E E 1.02 MeV 1.02 MeV 为什麽？为什麽？能量转化成能量转化成质量质量M = E /C2M = E /C23 3 轫致辐射轫致辐射电子打在荧光屏上电子打在荧光屏上产生

12、产生X X射线射线电视机显像管电视机显像管特征特征: x : x 射线能量延续射线能量延续 0 EMax( 0 EMax(电子能量电子能量) ) 电视机电视机 高压高压15 kV 15 kV 电子束能量电子束能量15 keV15 keV x x 射线能量射线能量 0 -15 keV 0 -15 keV应留意玻璃含有应留意玻璃含有40K U Th40K U Th产活力制产活力制原子核原子核4 4 正电子湮灭正电子湮灭正电子与负电子相遇发生湮正电子与负电子相遇发生湮灭，产生两个灭，产生两个 0.511 MeV 0.511 MeV的的 光子。光子。 e+ + e- e+ + e- + + me+ +

13、 me - = me+ + me - = 0.511 + 0.511 MeV 0.511 + 0.511 MeV 质量转化为能量质量转化为能量 转化效率转化效率 (100 % (100 % 相互作用系数普顿效应、电子对效应）射线：光电效应、康（Xk）（剔除向光子转移部分aaaptrk额带电粒子的韧致辐射份:1ggtren相互作用系数用：电离、激发带电粒子与介质原子作colcoldldES1作用：韧致辐射带电粒子在介质原子核radraddldES1radcolSSScricolradEEEZdldEdldE, 1800中子不带电不能直接使原子电离中子不带电不能直接使原子电离 但中子容易进入原子核

14、内但中子容易进入原子核内同原子核发生作用引起核反响同原子核发生作用引起核反响1 1与与 H H 原子核的弹性碰撞原子核的弹性碰撞 传送能量传送能量 质子跑出来质子跑出来 中子被慢化中子被慢化 n + H n + p n + H n + p 第一步第一步 打出质子载能打出质子载能 第二步第二步 质子引起物质电离质子引起物质电离 慢化剂慢化剂: :轻水轻水(1H2O)(1H2O) 重水重水(2D2O)(2D2O)五五 中子与物质的作用中子与物质的作用nHnnp电离电离 2 2 中子核反响中子核反响 例如例如( n,p)( n,p)反响反响 n + 14N 14C + p n + 14N 14C + p 第一步第一步 核反响产生质子核反响产生质子 第二步第二步 质子对物质产生质子对物质产生 电离作用电离作用 n p电离电离14N14N14C14C 人体有大量人体有大量 H H 和和 N N 原子原子 中子对人体电离效应严重中子对人体电离效应严重 损伤也严重损伤也严重12电离辐射电离辐射 直接或间接使介质发生直接或间接使介质发生电离电离效应的带电或不带电的效应的带电或不带电的射线射线或粒子或粒子 ( (能量能量 keV )keV )、 x x、 n n、p p、裂变碎片裂变碎片 介子等介子等 来来 源源 1)1)放射性物质放射性物质 ( (人造