《核物理基礎(chǔ)》

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1、核物理基礎(chǔ)與輻射防護(hù)一、核物理基礎(chǔ)一)原子核結(jié)構(gòu)與基本概念原了結(jié)構(gòu)示意圖盧瑟福模型中性原了：z=核內(nèi)質(zhì)了數(shù)、核電荷數(shù)、原子序數(shù)、核外電了數(shù)。物質(zhì)的性質(zhì)如元素的化學(xué)、物理及光譜特性與核外電子有關(guān)。1.基態(tài)(goundstate):原子核處于最低能量狀態(tài)。2.激發(fā)態(tài)(excitedstate)：原了核在核反應(yīng)、核裂變、核衰變后處于的高能量狀態(tài)，口J表示為AmX,如"mTc("m得)。3.元索(element)：具有相同質(zhì)子數(shù)的同類(lèi)原子稱(chēng)為-?種元素?；瘜W(xué)性質(zhì)相同，物理性質(zhì)可以不同。如碘和磷元素：碘：B153l12753l磷：3114P4.核素(nuclide)：具冇相同質(zhì)了數(shù)和中了數(shù)

2、，并處在相同特定能量狀態(tài)的原了。123T125r128T127T131T53】53】53153】531它們屬于一種元素、五種核素。化學(xué)性質(zhì)相同，物理性質(zhì)不同。5.同位素(isotope)：相同質(zhì)子數(shù)，但中子數(shù)不同，周期表上位置相同的元素互稱(chēng)同位素。氫：気liHM2iHM3iH6.同質(zhì)異能素(nuclearisomer)：原子的質(zhì)子、中子、電子數(shù)均相同，但處于不同能最狀態(tài)的核素。W："43Tc(基態(tài))T1/2=21萬(wàn)年W："ni43Tc(激發(fā)態(tài))T1Z2=6.02hrm表示核素處于激發(fā)態(tài)。-)放射性衰變1?定義1）穩(wěn)定性核素：原子核穩(wěn)定,不會(huì)自發(fā)衰變的核素,stablenuclid

3、eo2）放射性核素（不穩(wěn)定核素）：原了核處于不穩(wěn)定狀態(tài)，需要通過(guò)核內(nèi)結(jié)構(gòu)或能級(jí)調(diào)整才能趨于穩(wěn)定的核素，radionuclide。它們能白發(fā)地發(fā)出某種射線而轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N核素。3）放射性衰變（核衰變）：放射性核素的原子B發(fā)地釋放出--種或一種以上的射線并轉(zhuǎn)變成另外一種原子的過(guò)程,radiationdecayo其衰變類(lèi)型與方式取決于原子核內(nèi)的網(wǎng)有特征，與外界壞境無(wú)關(guān)。2.放射性衰變類(lèi)型1）a衰變alphadecay核子總數(shù)過(guò)多（Z>82）AzX^a-4Z-2Y+42He+Q2）衰變betadecayP-衰變：富中子核素的中子數(shù)過(guò)?！凶愚D(zhuǎn)換為質(zhì)子AzX->Az+1Y+p-+Uc+QP

4、+衰變：貧中子（質(zhì)子過(guò)剩）核素——質(zhì)子數(shù)轉(zhuǎn)換為中子AzX->az.iY+卩++Ue+Q電了俘獲electroncapture（EC）:貧小子核素從核外靠?jī)?nèi)層的電子軌道俘獲一個(gè)軌道電子使核內(nèi)質(zhì)子轉(zhuǎn)換為中子。AzX+0心AqY+Ue+Q3）y衰變gammadecay處于激發(fā)態(tài)的原子核向低的激發(fā)態(tài)或基態(tài)躍遷時(shí)，將過(guò)剩能量以丫光子形式發(fā)射。乂稱(chēng)同質(zhì)界能躍遷（或Y躍遷）。通常伴隨ct或卩衰變一起發(fā)生。電子俘獲有時(shí)也伴隨丫射線。AmzX->AzX+Y3?放射性衰變規(guī)律各種放射性核素的總放射性都隨時(shí)間按指數(shù)規(guī)律衰減（隨機(jī)和白發(fā)）：A=A°c入各個(gè)核索的衰變速度不一，都有口己獨(dú)特的半衰期。1)物

5、理半衰期physicalhalflife(T1Z2):放射性強(qiáng)度衰減到原來(lái)一半所需的時(shí)間。2)生物半衰期biologicalhalflife(Tb):體內(nèi)核素由于牛?物體內(nèi)代謝排出過(guò)程而減少一半所需要的時(shí)間。3)有效半衰期effectivehalflife(Tcft):由于放射性物理衰變和生物排除的雙重綜合作用，使核素在體內(nèi)放射性強(qiáng)度減少一半所礙的時(shí)間。l/Tcff=l/T1/2+l/Tb4.放射性強(qiáng)度/活度放射性強(qiáng)度(A)：-?定量的放射性核素，在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)牛衰變的原子核數(shù)稱(chēng)為放射性強(qiáng)度或放射性活度。放射性強(qiáng)度(活度)單位：貝可：表示每秒內(nèi)發(fā)生核衰變次數(shù)(貝克勒爾)。lBq=

6、l/SBq、KBq>MBq、GBq。居里：lCi=3.7'1010BqCi、mCi、gCilBq=2.703z10-11Ci比放射性活度specificactivity：?jiǎn)挝毁|(zhì)量物質(zhì)內(nèi)含有的放射性活度稱(chēng)比活度，Bq/g或Bq/molo放射性濃度radioactiveconstant：?jiǎn)挝惑w積溶液內(nèi)含有的放射性活度稱(chēng)放射性濃度，Bq/Lo%1)電離輻射與物質(zhì)的相互作用1.帶電粒子與物質(zhì)的相互作用1)電離：高速帶電粒了在穿過(guò)物質(zhì)時(shí)，和物質(zhì)原了中的電子發(fā)生相互作用，使軌道電了獲得足夠的能量脫離原子，形成正負(fù)離子對(duì)的過(guò)程叫“電離"(ionization)o1)激發(fā)：核外軌道電子從入射的帶

7、電粒子獲得較小能量時(shí)，便從低能級(jí)軌道躍遷到高能級(jí)軌道，使整個(gè)原子處于較高能量狀態(tài)，這種現(xiàn)彖或過(guò)程叫“激發(fā)"(excitation)o2)散射：入射的帯電粒子(如卩射線)受到物質(zhì)中原子核庫(kù)侖電場(chǎng)的作用而改變運(yùn)動(dòng)方向、損失能量的過(guò)程叫散射(scattering)o3)韌致輻射：高速帶電粒子穿過(guò)原子核電場(chǎng)受到突然阻滯，運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生較人偏移，將一部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為連續(xù)能譜的電磁輻射，稱(chēng)“韌致輻射^(bremsstrahlung)。4)湮滅輻射：卩+粒子平均壽命10-9秒，它與物質(zhì)相互作用并完