放射性现象及规律.ppt

1、第六章 放射性现象及规律,放射性现象 原子核衰变的指数衰减规律 递次衰变规律 天然放射系和人工放射性 14C衰变,量子力学与原子核物理,第六章 放射性现象及规律,量子力学与原子核物理,第六章 放射性现象及规律,放射性现象 (1),原子核自发地发射各种射线的现象称为放射性。能自发地发射各种射线的核素称为放射性核素，也叫不稳定的核素。,1896,Becquerel发现铀矿发射一种看不见的射线，穿透力强，并使照相底片感光。,射线成分,放射源,带孔的铅板,磁场垂直于纸面,放射性现象 (2),放射性与原子核内部的变化有关，与原子的外围电子无关。 放射性由原子核衰变引起, 即一种核素转变另一核素, 或一种

2、核素能态转变为另一能态.,放射性有天然放射性和人工放射性之分。天然放射性是指天然存在的放射性核素所具有的放射性。它们大多属于有重元素组成的三个放射系(即钍系,铀系和锕系)。人们还可以用人工方法(例如反应堆和加速器)来产生放射性，这叫人工放射性。,原子核衰变,衰变,跃迁,衰变,原子核衰变的指数衰减规律 (1),核衰变是原子核自发产生的变化,是一个量子跃迁过程。 对于任何一个放射性核素，它发生衰变的精确时刻是不能预告的，但对于足够多的放射性核素的集合，作为一个整体，它的衰变规律则是确定的.,原子核衰变的指数衰减规律 (2),氡的衰变,衰变常量,在时刻t到时刻t+dt之间发生衰变的原子核数和N(t)

3、成正比, 也和时间间隔dt成正比,为衰变常量, 表示单位时间内, 每个原子核的衰变几率, 不同放射性元素的不同,由原子核的内部特殊性(质中比,奇偶性等)决定。,分支衰变的衰变常量,在分支衰变的情况下,核素的总衰变常量为各分支衰变常数i的代数和。,分支衰变是指一种核素同时按不同的方式进行衰变。,半衰期,在时刻T1/2时,T1/2则定义为半衰期:,平均寿命,在时刻t到时刻t+dt之间发生衰变的原子核数为 Ndt,放射性活度 (1),放射性活度A为一个放射源在单位时间内发生衰变的原子核数,放射性活度 (2),习惯上采用居里(Ci)为放射性活度单位.一个放射性源若在每秒内产生3.7x1010次衰变,

4、这个放射性源的放射性活度即为1居里(Ci),天然放射系 (1),地壳中存在的一些重的放射性核素形成三个天然放射性。天然放射系处于长期平衡中.,连续衰变时放射性原子核所构成的系列称为放射系。,每个放射系从母体开始，都经过至少十次连续衰变，最后达到稳定的铅同位素。,天然放射系 (2),放射系中成员大部分放射性，少量放射性，一般伴随辐射。,天然放射系的母体半衰期都很长，和地球年龄相近或更长，因而还能保存下来。,钍系 (1),钍系从232Th开始，经过10次连续衰变，最后到稳定核素208Pb。,232Th半衰期是1.405x1010年，子体半衰期最长是228Ra，其半衰期是5.75年, 所以钍系建立长

5、期平衡需要几十年的时间。,钍系 (2),图中横坐标代表原子序数Z, 纵标代表质量数A, 232Th和它的衰变产物用实线的圆圈表示， 实线旁边的数字是那种核素的半衰期。,钍系,铀系,铀系,铀系从238U开始，最终产物是206Pb。,238U半衰期是4.468x109a， 子体半衰期最长是234U，其半衰期是2.45x106a,所以 铀系建立长期平衡需要几百万年的时间。,235U半衰期是7.038x108a，子体半衰期最长是231Pa，其半衰期是3.28x104a,所以锕系建立长期平衡需要几十万年的时间。,锕系,锕系,锕系从235U开始，最终产物是207Pb。,人工放射性 (1),人工放射性核素主

6、要用以下方式制造: 加速器(带电粒子引起核反应) 发应堆(利用堆中强中子流照射靶核或利用中子引起重核裂变),人工放射性 (2),若产生率一定，即单位时产生人工放射性核素的原子核数目一定，则放射性原子核数目的变化率为,人工放射性 (3),t很大时, A(t)达到饱和值P,人工放射性的生长曲线,14C衰变 (1),14C半衰期为5730a,和人类文明史年代相近,可用来考古中的年代测定. 14C由宇宙射线产生的中子和14N作用形成,假定近万年宇宙射线强度恒定,则大气中14C的相对含恒定,为12C的1.2x10-12. 各种生物在新陈代谢过程中直接或间接吸收碳的化合物, 其14C的含量也和大气一致.当生命结束,生物停止和大气交换碳,体内的14C由于衰变而减少