放射性衰变的基本规律

§6放射性衰变的基本规律

在迄今为止发现的2000多种核素中，绝大多数都不稳定，会自发地蜕变为另一种核素，同时放出各种射线。这种现象称为放射性衰变。能自发地放射出各种射线的核素称为放射性核素，也叫不稳定核素。放射性衰变1.提供原子核内部的信息2.用于为人类造福

放射性衰变过程中，原来的核素(母体)或者变为另一种核素(子体)，或者进入另一种能量状态。放射性衰变的类型α衰变α衰变的位移定则:子核在元素周期表中的位置左移2格。β±,K衰变β衰变的位移定则:子核在元素周期表中的位置右移1格。γ衰变高能短波电磁辐射+内转换p放射性;12C放射性;β延迟n(p)发射;双β-衰变;自发裂变(SF)等。1.指数衰变律原子核是一个量子体系，核衰变是一个量子跃迁过程。对一个特定的放射性核素，其衰变的精确时间是无法预测的；但对足够多的放射性核素的集合，其衰变规律是确定的，并服从量子力学的统计规律。

设t＝0时，放射性核素的数目为N0，在dt内发生衰变的数目为－dN，则：λ称为衰变常数，它表示一个原子核在单位时间内发生衰变的几率，标志着衰变的快慢。衰变常数与外界条件（温度、压力、磁场等）几乎无关。1T2T3T4T衰变2.半衰期T称为半衰期，它表示放射性核素的数目衰变到原来数目的一半所经过的时间。不同放射性核素的半衰期是大不相同的，60Co的半衰期为5.27a;238U的半衰期为4.5109a。1.000.500.2501T2T3T4TtN/No衰变3.平均寿命对于某种放射性核素，有些核早衰变，有些核晚衰变，即有的寿命长，有的寿命短，所有原子核寿命的平均值τ称为平均寿命。平均寿命τ表示：经过τ时间以后，剩下的核素数目为初始核素数目的37%4.放射性核素的特征量

衰变常数λ

、半衰期T和平均寿命τ都可以作为放射性核素的特征量，不同核素的特征量差别很大。我们可以根据测量的特征量判断它属于哪种核素。例如单晶硅中痕量碳的分析：5.放射性单位放射性活度A：为了表示某放射源的放射性强弱，人们引入放射性活度A，定义为单位时间内发生衰变的原子核数：A有时也称“放射性强度”、“放射率”或“衰变率”。

[注意：A只描述放射源每秒发生核衰变的次数,并不表示放射出的粒子数.]放射敲性活造度单割位：19撑75年以汁前1卢瑟景福（Rd）=1架06次核淹衰变歪/秒1居里请（Ci）=3敌.71叶010次核钻衰变/秒1毫居=0测.0恼01居里毛，1微居=0细.0诉01毫居1g22本6Ra的放逆射性监强度逃近似受为1慕居里（早晌期定课义）19板75年以秧后（绸目前铺通用设的国冷际单祝位）1贝克壁勒（Bq）=1次核丛衰变/秒1居里菊（Ci）=3廊.71害010贝克浸勒（Bq）放射推源所但含放仁射性肠物质福的原骗子核刘数：放射沙源所群含放鉴射性固物质松的质宜量：比活早度（放疗射性办比度窑、比放炸射性）：维是指挑放射吗源的响放射盒性活舅度与付其质避量之陡比，访它表壁明放昌射性酿物质甲纯度光的高京低，械其单拉位为Bq捡/g。射线护强度：是宇指放馋射源慈在单赢位时忆间内匪放出活某种壳射线酷的个资数，当其单法位也饥为Bq。射线其的物近质效连应：射白线对匙物质贫的效罪应不莫仅取朋决于面放射毕性物眯质本地身的川强弱包，还沙取决贯于所该释放南的射扬线的民特性控及接吼受射铅线的框材料病的性勉质。握射线艇对物驻质的触物质光效应白单位册：1伦琴吹（R）=使1kg空气卖中产甲生2.梅581除0-4库仑电才量的悬辐射败量1拉德情（ra纺d）=1g受辐吹照物交质吸汽收10还0er引g的辐射贯能量1戈瑞编（Gr）=1伟kg受辐究照物林质吸惧收1J的辐射能仍量6.长半阴衰期向的测舟定半衰神期是何放射拔性核育素的考手印，测屠定半锅衰期纳是确赖定放领射性跟核素化的重策要方吹法。斜率薯法：玩中等展寿命衬的放东射性攻元素直接娃法：航长寿牺命的红放射散性元酒素，研例如1m刷g23胆8U平衡亭关系详测量塘法：他短寿代命的玻放射赛性元矩素检测凡放射性的次方法盖革泰计数穷器是根鸦据受傲辐射胖气体叶发生棵电离朴而产融生的飞离子弦和电砌子能普传导筑电流剥的原桐理设剂计的海。每个被放大了的电脉冲即代表一次放射性记数

放射性鉴年法W.F.Libby(利比)鉴年法的先驱获19酱60年度诺贝下尔化僚学奖方法：放射性测定年代法依据裂：半嘱衰期沙与反街应物丑的起寻始浓策度无漏关假定：大气中、的比值是恒定的宇宙射线中的大量质子与大气中原子核反应产生许多次级中子，这些次级中子与大气中的反应而产生而自发地进行β衰变：由于宇宙射线的质子流、大气组分相对恒定,故上述次级中子流也相对恒定,使得的产生率保持恒定,经相当时间后产出与衰变达平衡,其数目保持不变.而大气中的是稳定核素.研究烫表明携：埃及夜一法叙老古雁墓发土掘出杀来的平木质现遗物意样品牙中,放射瞒性碳-1叼4的比爱活度邻为43庄2B宵q·渐g-1[即s-1·(在gC辜)-1],而地供球上码活体与植物捎组织护相应鸟的比药活度苏则为75哑6B谢q·句g-1,试计派算该通古墓宵建造粮的年拐代.例1解:衰变勿反应免是:根据铜一级登反应托的速梁率方屋程和算半衰拆期公奖式:lnct(贺)=番-kt＋lnc0(芦)T1/尾2=童0.极69越3/k得：k=明0.骡69焰3/t1/遥2=苍0.爱69常3/骆57抗30幅a推=枣1姥.2别1×泛10-4a-1t=n碗[7锄56杨Bq温·g-1/4扩32呆Bq爸·g-1]/商(1竹.2娇1×避10-4a-1)锅=4洲63坑0飘a如以普上数获据系20翼05年所粥得，雀则46赠30恼-2宣00杰5＝26焦25即该遥古墓道大约午是公嚼元前26刘25年建挽造的。解:例2测得古墓100g骸骨碳的衰变率为900/min，求此墓年代。据衰孕变定仔律和闯半衰生期公该式当前10帐0g骸骨昨中碑的磁数目哨为N，结论温：古穴墓年淹代约协为公偿元前22浓00年墓主死亡时100g骸骨碳中含原子的数目为：7.级联助衰变许多祝放射昼性同耳位素夏并非泰一次枕衰变插就达抽到稳陕定，唯而是秀一代请接一吗代地尺衰变脸，直积到稳脱定的关核素友为止王，这百样就京构成始一个初级联扮（第斥次）规衰变榆，也惩称为群放射卡系。妻自然扎界共句有四往个放鹊射系职，其马中三塌个是盈天然缝存在准的，抢一个奇是人瞧工制棕造的救。放射系镎系钍系锕系铀系808590145140135130125ZN808590145140135130125ZN808590145140135130125ZN808590145140135130125ZN钍系姻（4n）级联有衰变铀系梁（4n沉+2）级联刷衰变808590145140135130125ZN808590145140135130125ZN锕系苗（4n惨+3）级联耐衰变808590145140135130125ZN镎系融（4n味+1）级联矛衰变对于剥简单糠的级笔联衰翁变：1.暂时客平衡2.长期丢平衡①寿命测量；②短寿命核素的保存（母体+子体）。例如抢医用γ射线跟源11谷3In恢*，其谱半衰向期为10皇4分，毫经三辰个小森时后岸，只塔剩下没原来驾的1/孟4。但逮若与仰母体11谱3Sn睛(11缎3In崖*逐)一块师存放限，11掘3Sn的半圆衰期党为11览8天,λA<<λB因此熟有λANA≈λBNB。达丈到长盛期平拘衡后勉，单外位时械间内玩子核技（B）的永衰变趟数等泉于从遍母核里（A）供餐给的榨补养滩数。晴由λANA≈λBNB还可私给出势短寿爹命核题（B）的客半衰滑期：3.不平祥衡当时东间足搞够长钟时，汇母体妹将几市乎全伐部转旋变为箱子体跨，子涝体则宝按照芽自身输的指君数规扣律衰在减，协因此旷母子黎体之园间根洋本不俯会出摸现任能何平氧衡。8.同位帅素生层产在二碌千多晨种核键素中扔，有16好00多种庙是人减工方