輻射防護(hù)基礎(chǔ)知識ppt課件.ppt

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1、第二章輻射防護(hù)基礎(chǔ)知識1前言本章對輻射防護(hù)最基本的一些基礎(chǔ)作了簡單的介紹。這些內(nèi)容包括原子的結(jié)構(gòu)，放射性與輻射，輻射防護(hù)的理論基礎(chǔ)以及常用物理量。2一、物質(zhì)結(jié)構(gòu)3原子結(jié)構(gòu)41原子結(jié)構(gòu)元素種類——目前已發(fā)現(xiàn)的元素高達(dá)100多種，其中自然界中存在92種原子構(gòu)成某一元素的最基本的單位叫做該元素的原子直徑：10-8cm左右質(zhì)量：微小，最輕的元素氫1H1.6733×10-24g，一個鈾原子，一個鈾原子238U的質(zhì)量3.95110-22克5原子結(jié)構(gòu)1原子結(jié)構(gòu)原子結(jié)構(gòu)——原子是由更微小的粒子組成的，這些粒子稱為基本粒子，它們

2、是質(zhì)子(P)、中子（n）和電子（e）等。61原子結(jié)構(gòu)原子結(jié)構(gòu)——基本粒子質(zhì)量：微小質(zhì)子的質(zhì)量為1.6725×10-24克；中子的質(zhì)量為1.6747×10-24克；電子的質(zhì)量為9.1089×10-28克?；玖Ｗ訋щ姡嘿|(zhì)子帶有１個單位的正電荷，電子帶有１個單位的負(fù)電荷，而中子不帶電荷e為電子的電荷量（1e=(1.602189±0.0000046)×10-19庫侖核外電子總帶電量為Ze71原子結(jié)構(gòu)原子直徑——10-8cm左右，而原子核的直徑在10-13~10-12cm之間，一張紙的厚度相當(dāng)于10000個原子的厚度原

3、子核和它的繞行電子之間，有很大一部分空間是空虛的，而核僅占有整個原子的極小的一部分空間電子軌道——原子核周圍的電子都有一定的軌道，這些軌道分成好幾層，每一層中都有幾個軌道，每個軌道上最多只能有一個電子。最靠近核的是K殼層，往外依次是L、M、N、O、P??等殼層。越往外面，每個殼層可以容納的電子就越多。81原子結(jié)構(gòu)電子軌道——?dú)永锟梢匀菁{的最大電子數(shù)目可用2n2來表示，但是，原子核外最外面的殼層卻最多只能容納8個電子在某一軌道上的電子具有一定的能量。K殼層軌道上的電子能量最低，越往外層軌道上的電子能量越高。鋅（

4、Zn）原子的結(jié)構(gòu)91原子結(jié)構(gòu)能量改變——激發(fā)——電子可以吸收外來的能量而從能量較低的軌道躍遷到能量較高的軌道，這種現(xiàn)象叫做。電離——如果外來的能量較大，使得軌道上的電子脫離原子核的吸引力而自由運(yùn)動，則叫做。特征X射線——當(dāng)電子從能量較高的外層軌道躍遷到能量較低的內(nèi)層軌道時，電子將多余的能量以X射線（光子）的形式發(fā)射出來。10原子核的結(jié)構(gòu)11原子核中子質(zhì)子電子(電子云)+++1.原子核的組成核子122.原子核的性質(zhì)原子核直徑——原子核的直徑在10-13~10-12cm之間，將原子放大成直徑上百米的足球場，在其中央

5、有一顆稱為原子核的小米粒，其直徑不到原子直徑的萬分之一。原子核結(jié)構(gòu)——內(nèi)含有更小的粒子—質(zhì)子和中子，統(tǒng)稱為核子。除了最簡單的氫原子核內(nèi)只有一個質(zhì)子之外，其余元素的原子核都由多個質(zhì)子和中子組成的。元素的原子序數(shù)——科學(xué)家將元素原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)定義為……，符號Z（也稱為原子核的電荷數(shù)）。核外電子的數(shù)量同質(zhì)子一樣多，且圍繞原子核旋轉(zhuǎn)。代表元素在周期系中的位置，而且代表原子的某種特征，是原子的基本參數(shù)：原子序數(shù)（Z）＝質(zhì)子數(shù)13原子核的電荷——中子顧名思義是中性的，它不帶電荷，而質(zhì)子是帶正電荷的粒子，電子是帶負(fù)電荷的

6、粒子。一個質(zhì)子和一個電子的電量相同，電性相反。原子核的電荷為+Ze，e為電子的電荷量（1e=(1.602189±0.0000046)×10-19庫侖3.原子核的電荷143.原子核的電荷核電荷數(shù)的測定方法——特征X射線、盧瑟福散射方法特征X射線法是一種間接測定核電荷數(shù)的方法，特征X射線的頻率和核電荷數(shù)存在一定的定量關(guān)系。1913年英國物理學(xué)家莫斯萊（Moseley)總結(jié)的公式（莫斯萊定律）為盧瑟福散射是測定核電荷數(shù)的直接方法。電荷數(shù)不同的原子核其原子性質(zhì)的差異很大。Z從1—94的元素是天然存在的，95—109的元

7、素是人工方法得到。154.原子核的半徑原子半徑——由核中心至密度降為ρ0的0.5倍的距離原子半徑的計算——原子核近似看作球體，半徑R為：r0是常數(shù)，A為質(zhì)量數(shù)。原子核半徑的數(shù)量級——各種元素皆為10-15—10-14m(實驗測得)。原子核的質(zhì)量密度分布164.原子核的半徑設(shè)原子核的體積為V，質(zhì)量為mN，原子核內(nèi)物質(zhì)的平均密度為A/mN=NA（阿伏加德羅常數(shù)），ρ≈1014g·cm-3原子核內(nèi)核物質(zhì)的平均密度是非常高的。174.原子核的半徑1.核力的作用半徑核力——原子核的半徑很小，核內(nèi)質(zhì)子間有很強(qiáng)的靜電斥力，然

8、而核很穩(wěn)定（例如鈾-238，有92個質(zhì)子和146個中子，彼此居然能擠成一團(tuán)，在核內(nèi)排列得如此緊密，造成極大的核密度）。表明核子間存在一種比靜電斥力更強(qiáng)的相互作用力（相當(dāng)于最小結(jié)合能約2.2兆電子伏），將核子束縛在一起，保持核的動力學(xué)平衡。這種與核子電荷無關(guān)的特殊力稱為核力（核力）184.原子核的半徑核力作用半徑公式——在核力范圍內(nèi)，有中子散射、質(zhì)子散射、或其它α粒子等實驗。研究粒子被原