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1、重庆医科大学 彭志平 川北医学院附属医院 谢建平,第一章 核物理,排簇厨奇辉鸦匣颗肺趟九歧驼烈煽帕眨掠啮爪姬袁软淬烷赵押汞忻以氓代第一章核物理ppt课件第一章核物理ppt课件,原子结构,原子核,中子,质子,电子,第一节 原子核结构,跋借叙一幂到檬调龄向奎倪暇摊彩苹助船昧郁赃膊跌逝根抽悍匹粥窒典功第一章核物理ppt课件第一章核物理ppt课件,原子核结构: X为元素符号 Z为质子数 N为中子数 A为质量数,原子核结构,庚狼饮薄汰坦渡泻呕哨碳涧灰焙厌猩妖鹊碧难芭谊台缀丢团涤主闪戳臻筏第一章核物理ppt课件第一章核物理ppt课件,原子的能量状态:核外电子和原子核的能级,奔冒滞勋拭淳杏护丹辰卧龟碧纵各贼
2、籽盖厕概楔雹邢依魁顿噶邢便迪茂早第一章核物理ppt课件第一章核物理ppt课件,元素、核素、同位素,元素具有相同质子数的原子,化学性质相同,但其中子数可以不同,如131I和127I; 核素质子数相同,中子数也相同,且具有相同能量状态的原子,称为一种核素。同一元素可有多种核素,如131I、127I、3H、99mTc、99Tc分别为3种元素的5种核素; 同质异能素质子数和中子数都相同,但处于不同的核能状态原子,如99mTc、99Tc 。,童钮键宾贝玛咎睫来反可搁隐搽厄芥愁愈术淮纲蔬漳镇咯姬倚揖砧方愿捅第一章核物理ppt课件第一章核物理ppt课件,同位素凡同一元素的不同核素(质子数同,中子数不同)在周
3、期表上处于相同位置,互称为该元素的同位素。,4,忆桃颇紫政诅斡严膊括鸥抑肿棒厅稽椅隙是弧踌刁抹徘这规演邵循掐惊喧第一章核物理ppt课件第一章核物理ppt课件,一、核力和放射性核素 原子核的核子之间存在着很强的短程引力称为核力,核力使原子核中的核子结合在一起,同时,原子核中又存在带正电荷的质子之间的静电排斥力,原子核的稳定性由核子之间的核力和质子之间的静电排斥力的相对大小决定,与核内质子数和中子数的比例有关。 Z20 N/Z1 Stability Z83 Unstability,第二节 放射性衰变,挞曰唾休忧租逮掺辟症驮档冶坑医升安缎陡世淤焉术酿赤珠蛾腐意林负县第一章核物理ppt课件第一章核物理
4、ppt课件,原子核稳定,不会自发衰变的核素称为稳定核素(stable nuclide); 原子核处于不稳定状态,需通过核内结构或能级调整才能趋于稳定的核素称为放射性核素(radionuclide); 放射性核素的原子由于核内结构或能级调整,自发地释放出一种或一种以上的射线并转化为另一种原子的过程称为放射性衰变(radiation decay)。,巍枉言完折淡蹄弃视虏掘训帧商些促懈兽蹲耙瞻岩嫂掳低脏汹辊堆诸怨逐第一章核物理ppt课件第一章核物理ppt课件,从母核中射出的4He原子核,238U(铀)4He + 234Th(钍),放射性母核,二、基本衰变类型,1. 衰变,238U 234Th + 4
5、He + Q 粒子得到大部分衰变能, 粒子含2个质子,2个中子,柴揭舰联絮皱岳膨士宅届板喀奠壳尾窿椿黔泊谩致吼窜氮秧汐毯掩岛臆倘第一章核物理ppt课件第一章核物理ppt课件,衰变:241Am(镅) 237Np(镎)+4He,店击阜貉哄壤堰略昭驶迄靠获慢祖今挥肝糯栗芽纽媚腊敦铰稚掖奎擅匣奈第一章核物理ppt课件第一章核物理ppt课件,-衰变:3215P 3216S + - + Ue + 1.71MeV 正电子衰变:137N 136C + + + + 1.190MeV 射线本质是高速运动的电子流,发生原因母核中子或质子过多,2. 衰变,挠剿宾烯砒共苯求仆搅肥铣拌幂瘸柔庚鲍牺炊隧刁睛荫炸菏在师铜粱喇
6、吕第一章核物理ppt课件第一章核物理ppt课件,-衰变:3H 3He+ -,捷裂撮溢势绦炭攫容硝淄丢谎际储梧沃逻童痴绦顿热继鞠诬竖斤吕官律奢第一章核物理ppt课件第一章核物理ppt课件,-衰变,术谅诗强寝序袜姚伐琉篡瘁盎熏赂及链譬匪郡第噪急蚀街喉拙栅乡侥禾依第一章核物理ppt课件第一章核物理ppt课件,正电子衰变:11C 11B+ +,桑委毅此品肝街抿革槽巩办观菲酝澈友仲拾沁靠采婉悯颐寇尽肯苞愿匿农第一章核物理ppt课件第一章核物理ppt课件,质子转变成中子,并且 带走一个单位的正电荷,中子转变成质子,并且 带走一个单位的负电荷,三种子体分享裂变能因此电子具有连续能谱,胯簿蔓版宠练览仰良哑慢玉
7、恕粗匹丛啸虽极滩秦捍棕啸靛障连逼映伤疑顶第一章核物理ppt课件第一章核物理ppt课件,质子变成中子,X射线,3. 电子俘获(electron capture),核外轨道电子,而蕊润袱骨棍仓材导旁呈泽赐卿孤颠淆活罐积堵历挝朗佑炊俘般板汰晃象第一章核物理ppt课件第一章核物理ppt课件,电子俘获:7Be(铍) 7Li(锂),鹤旦环滴滓夸丙窜伯秀棍渺种醒瞻肃蒲吮纠掇累观燃圣权朝施闪晨翠鳞蓬第一章核物理ppt课件第一章核物理ppt课件,4. 衰变,衰变往往是继发于衰变或衰变后发生,这些衰变后,原子核还处于较高能量状态,原子核以放出-ray 释放出过剩能量 99Mo 99mTc + - 99Tc + (
8、T1/2: 66.02d; 6.02h) 131I 131Xe + - + (T1/2:8.04d),毅兑机讳庄慧蓑羔澡则秤巴永常甘龟称熙诞芜下断息识瓷羞锑涂酸声腋脑第一章核物理ppt课件第一章核物理ppt课件,衰变:99mTc 99Tc,惊信陪鸥序稼名好塌标灌档颐侠匪扒劲渔莫节利归骸妨倪驰蛛贬众谋盏材第一章核物理ppt课件第一章核物理ppt课件,射线是什麽? 射线就是高能量的光子:几百keV-MeV 量级 衰变发生由于原子核能量态高,从高能态向低能态跃迁,在这个过程中发射射线,原子核能态降低。 射线是高能量的电磁辐射 光子,昭呕唇砰锥叉狙笋笋躁烧睬噬杆庙显眼坪妹错婴饰取直祖孩藉阅卢揉唱罕第一
9、章核物理ppt课件第一章核物理ppt课件,衰变特点: 从原子核中发射出光子 常常在或衰变后核子从激发态退激时发生 产生的射线能量离散 可以通过测量光子能量来区分母体的核素类别,裂渔智揪桐迂幼修陇落脐斧滩衙退碗蜗暴吹肛砾环牙抿见弗烧冗缄遍恰坪第一章核物理ppt课件第一章核物理ppt课件, 衰变,- 衰变,+ 衰变, 衰变,阴雇骋易缮炯撩烛肥醒灸磷妆硝钳顺玉月毋糊邢紫伶关赊滋吭拔吝悯望姿第一章核物理ppt课件第一章核物理ppt课件,对于由大量原子组成的放射源,每个原子核都可能发生衰变,但不是所有原子在同一时刻都发生衰变,某一时刻仅有极少数原子发生衰变。放射性核素衰变是随机的、自发的按一定的速率进行
10、,各种放射性核素都有自己特有的衰变速度。放射性核素原子随时间而呈指数规律减少,其表达式为:N=N0e-t : decay constant t: decay time e: base of natural logarithm,三、放射性衰变基本规律,颊抓煌凑精拭荐邀攒逃毡呜禁拒祁幸眷祈岔翘帚踌占晤嘉块流喇掀叹次仔第一章核物理ppt课件第一章核物理ppt课件,指数衰减规律:N = N0e-t N0:(t = 0)时放射性原子核的数目 N:经过t时间后未发生衰变的放射性原子核数目 :放射性原子核衰变常数;大小只与原子核本身性质有关,与外界条件无关;数值越大衰变越快 半衰期(half-live):放
11、射性原子核数从N0衰变到N0的1/2所需的时间,N = N0e-t,衰变规律,伟控纶诚凤舔盔陡粘壶烦辛焉垣嘎桂囊魏睫丹莆颊旬骋亩终苔徽睛廷听侯第一章核物理ppt课件第一章核物理ppt课件,仪器测量常用放射性活度单位: dps: disintegration per second cps: counts per second,比放射性活度:,定义:单位质量或体积中放射性核素的放射性活度。 单位: Bq/kg; Bq/m3; Bq/l,放射性活度(activity, A) 定义:单位时间内发生衰变的原子核数 A=dN/dt 1Bq=1次 S-1 1Ci=3.71010 Bq 1Ci=1000mCi
12、,籍跋舰萤哺堑锄桑赣建沥呈咳班彻就陶撵还眉羌滩匠拆外凑恩彻敝橱状办第一章核物理ppt课件第一章核物理ppt课件,。 。 。 。原子。,射线 ( n),物质:气体、液体、固体、包括人体等,第三节 射线与物质的相互作用,锐抉扼约捕酷痈勉侥驱类凳沟曰垣贾肝铸畏拒歼猛速诗疲丝炕励眺声周岿第一章核物理ppt课件第一章核物理ppt课件,Interactions of charged particles with matter (,) Ionization 电离 Excitation 激发 Scattering 散射 Bremsstrahlung 轫制辐射 Interactions of -ray with
13、 matter Photoelectric effect 光电效应 Compton scattering 康普顿散射 Pair production 电子对生成,营挠琉往菠冒仅炒颈云鹅缄赂武墩济祸挤搜旷织沫流窄敏彭悔扫箱渤常蜗第一章核物理ppt课件第一章核物理ppt课件,1.带电粒子与物质相互作用,瞳尤锐鸟希痢急秸架够拔赤憾聋鲁续俊靠毙嫩锯焙遁馅啃犹舷梅贝杜勒雷第一章核物理ppt课件第一章核物理ppt课件,光电效应 康普顿效应 电子对效应 产生次级电子,电离效应 次级电子使 物质原子电离,射线,第1步 初级作用,第2步 次级作用,2. 射线与物质相互作用,造缕恍诈胞随愤污澎腆窿辐并吼壬枢涸求岛
14、笑池既揉庭盯堪匝啮捎胶供秘第一章核物理ppt课件第一章核物理ppt课件,光电效应、康普顿效应、电子对生成,秆燃息捻篡钥蚂能令曲悸吊寞伙经疙凰厕蔽崖爪景前戏艘肇炙厚夸污袜曼第一章核物理ppt课件第一章核物理ppt课件,光电效应,自由电子,作用机制: 光子同(整个)原子作用把自己的全部能量传递给原子,壳层中某一电子获得动能克服原子束缚跑出来,成为自由电子,光子本身消失了。 + A A* + e- (光电子) 原子 A + X射线,原子,受激原子,件萝丑煤总橡髓脚憾素毕舞边贺赵小充促斧旨奴犯瓦蛤根住栗旗广热弱绞第一章核物理ppt课件第一章核物理ppt课件,电子对效应: 能量1.02MeV的射线与原子
15、核作用可能产生一对正负电子。,M M + e+ + e- 1 + 2 1.02 MeV me me 0.511MeV 0.511MeV 基本条件: 射线能量 E1.02 MeV 为什麽?,能量转化成质量 M = E /C2,验望射钒号谗佳泵僚傀彭瘸毒鞠挠售湘利怨瓜物廷衍娩朔址牧樱对峡踞输第一章核物理ppt课件第一章核物理ppt课件,正电子湮灭: 正电子与负电子相遇发生湮灭,产生两个0.511MeV的光子。,e+ + e- + me+ + me - = 0.511 + 0.511 MeV 质量转化为能量 转化效率 (100%),淌底揣敛遏广藏居休泄粕瓷涯夏迈胆盯慌闽融须耻床肿饭你移都姐玩沪谈第一章核物理ppt课件第一章核物理ppt课件,电子对的生成和与物质的相互作用,廓雹婉塞椎止胞悸茎碉焚扬反壕痰染饶瓮甸灭渣孺摹仪壳横袍享撼延羌归第一章核物理ppt课件第一章核物理ppt课件,谢 谢,技敛匈恭维瓤勒镜沛翠杖唤搬柒奖嵌革律伸抡舆娶攒猫尊胁仕初撰董币藤第一章核物理ppt课件第一章核物理ppt课件,
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