第二章核转变

1、放射性衰变时遵循：能量守恒、动量守恒、角动量放射性衰变时遵循：能量守恒、动量守恒、角动量守恒、电荷数守恒、核子数守恒等一些基本物理学守恒、电荷数守恒、核子数守恒等一些基本物理学定律。定律。 衰变式：衰变式： QAZAZ)(4242HeYX 衰变条件：衰变条件：衰变前，母核原子的质量必须大于衰衰变前，母核原子的质量必须大于衰变后子核原子和氦原子质量之和。变后子核原子和氦原子质量之和。 MeV784. 4)(422228622688HeRnRa例如：例如： 第一节 放射性核素衰变类型 一、一、 衰变衰变 二、二、 衰变：衰变： （1） 衰变：衰变： 衰变中原子核释放出的是负电子衰变中原子核释放出的

2、是负电子 eePaTh2349123490例如：例如：（2） 衰变：衰变： 衰变中原子核释放出的是正电子衰变中原子核释放出的是正电子 eeCN126127例如：例如：（3） 电子俘获电子俘获（K俘获）：原子核自发地俘获一俘获）：原子核自发地俘获一个核外轨道电子。个核外轨道电子。 LieBe730174例如：例如：QAZAZYX1- 衰变式：衰变式： + 衰变式：衰变式： QAZAZYX1QAZAZYX1中微子特性：中微子特性： 不带电；不带电； 质量几乎为零；质量几乎为零； 自旋量子数为自旋量子数为 1/2 。 衰变：衰变： 射线是一种高能电磁辐射。射线是一种高能电磁辐射。 GeV1MeV1h

3、 衰变式：衰变式： QXXAZAZX* 表示处于激发态的原子核。表示处于激发态的原子核。veCB*126125CC126126例如：例如：三、三、 衰变：衰变：三种射线：三种射线： 射线射线（氦核束）：穿透能力最差，约（氦核束）：穿透能力最差，约0.01mm厚厚的铅薄片就能阻止它穿过。的铅薄片就能阻止它穿过。 射线射线（电子束）：穿透力稍强，可以穿透（电子束）：穿透力稍强，可以穿透0.1mm厚的铅板。厚的铅板。 射线射线（光子束）：穿透能力最强，它可以穿透大（光子束）：穿透能力最强，它可以穿透大约约100mm厚的铅板。厚的铅板。 第二节 核衰变规律 一、衰变规律：一、衰变规律：NtNdd：衰变

4、常数衰变常数 某种放射性核素的核在单某种放射性核素的核在单位时间内自发衰变的比率位时间内自发衰变的比率积分可得：积分可得：tNNe0 越大，衰变越快。越大，衰变越快。 080N40N20N0N21T212T213Tt tNTNNe210半衰期计算式：半衰期计算式：693. 02lnT半衰期半衰期（T ）定义定义：放射性核素衰减到原来数目：放射性核素衰减到原来数目的一半所需要的时间。的一半所需要的时间。半衰期半衰期: 反映放射性核素稳定性的物理量。反映放射性核素稳定性的物理量。核医学中还用到另外两种半衰期：核医学中还用到另外两种半衰期：“生物半衰期生物半衰期Tb”- 生物体内的放射性核素从体内排

5、出一半需要的生物体内的放射性核素从体内排出一半需要的时间时间。“有效半衰期有效半衰期Te”-指生物体内的放射性核素由于从体内排出和物理指生物体内的放射性核素由于从体内排出和物理衰变两个因素作用，放射性活度减少一半所需要的时间衰变两个因素作用，放射性活度减少一半所需要的时间。beTTT1110000ded1)d(1tttNtNNtNtTT44. 12ln11将将tNNe0代入代入010%37eNNN得得结论：结论：经过平均寿命后，剩下的核素数目约为原经过平均寿命后，剩下的核素数目约为原来的来的37。 1平均寿命平均寿命（ ） ：描述放射性核素衰变快慢的物理量。描述放射性核素衰变快慢的物理量。放射

6、性活度放射性活度（A ）：放射性物质在单位时间内发生）：放射性物质在单位时间内发生衰变的原子核数目。衰变的原子核数目。tteANNtNA00edd贝克（贝克（Bq） （每秒产生一次核衰变）（每秒产生一次核衰变）1s1Bq1Bq103.7Ci110居里（居里（Ci） 夜光表中放射性物质的放射性活度：夜光表中放射性物质的放射性活度： 4104Bq 用于癌症治疗的放射性活度约为：用于癌症治疗的放射性活度约为： 41013Bq 单位：单位：例例1 放射性元素镭放射性元素镭 的半衰期是的半衰期是1600年，（年，（1）它的衰变常数是多少？它的衰变常数是多少？ （2）若）若 t = 0 时样品中含有时样品

7、中含有 3.01016个镭核，试确定个镭核，试确定2000年后其放射性活度。年后其放射性活度。Ra22688解解 s1015. 3a17s100 . 5s103.15101.6107321T11111021s104 . 1s100 . 5693. 0693. 0T 160100 . 3NBq104.2103.0s104 . 151611100NAs106.3s103.15100 . 21073ts103 . 6s104 . 115010111es102 . 4etAABq1075. 15一、一、放射系（族）放射系（族） 假设假设: :ABCA B 0 C dtdNdtdNCBBA 0 BBAA

8、BNNdtdN BBAANN 0二、二、放射平衡放射平衡BBAANN 即即: :(1)母体母体 Tm子体子体 Tz达平衡所需达平衡所需t约为约为Tz的几倍的几倍稳态平衡稳态平衡(2)母体母体 T m 子体子体 Tz几倍几倍暂态平衡暂态平衡dtdNdtdNCBBA 平衡后平衡后(3)母体母体 T m子体子体 Tz是一种从是一种从较长半衰期较长半衰期的的母体核素母体核素(parent nucleus)中分离出由它衰变而来的中分离出由它衰变而来的短半衰短半衰期子体核素期子体核素(daughter nucleus)的装置。的装置。放射性核素发生器放射性核素发生器母体核素由反应堆或加速器产生后，被注入一

9、个装母体核素由反应堆或加速器产生后，被注入一个装有吸附剂的层析柱内，母体核素被牢固地吸附在吸附有吸附剂的层析柱内，母体核素被牢固地吸附在吸附剂上，同时不断衰变成子体核素，因其化学性质与母剂上，同时不断衰变成子体核素，因其化学性质与母体不同，子体核即可从吸附剂上解吸附下来。体不同，子体核即可从吸附剂上解吸附下来。每隔一定时间能够从每隔一定时间能够从放射性核素发生器放射性核素发生器分离分离出可供使用的子体核素，就好像从母牛身上出可供使用的子体核素，就好像从母牛身上挤奶一样，所以这种装置俗称挤奶一样，所以这种装置俗称“母牛母牛”(cow)。目前核医学使用的放射性核素主要是通过发目前核医学使用的放射性核素主要是通过发生器来获得的，可以定期供应，使用方便。生器来获得的，可以定期供应，使用方便。例如：例如：99Mo-99mTo(钼钼-锝锝)发生器、发生器、 11