物理放射性元素的衰变新人教选修.pptx

2023/3/17放射性衰变基本规律放射性衰变基本规律核衰变核衰变D原子核是一个量子体系，核衰变是一个量子跃迁过程。D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；D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。第1页/共50页放射性衰变基本规律放射性衰变基本规律指数衰变律指数衰变律D Dl衰变常数：一个原子核在单位时间内发生衰变的几率D衰变常数与外界条件（温度、压力、磁场等）几乎无关第2页/共50页放射性衰变基本规律放射性衰变基本规律半衰期半衰期D60Co的半衰期为5.27a;238U的半衰期为4.5109a第3页/共50页放射性衰变基本规律放射性衰变基本规律平均寿命平均寿命D平均寿命表示：经过时间以后，剩下的核素数目为初始核素数目的37%D高速粒子：第4页/共50页放射性衰变基本规律放射性衰变基本规律放射性强度：放射性强度：单位时间内物质发生衰变的原子核数D放射性强度单位：1居里（Ci）=3.71010次核衰变/秒 1毫居=0.001居里，1微居=0.001毫居D 1贝克勒（Bq）=1次核衰变/秒D1g226Ra的放射性强度近似为1居里第5页/共50页放射性衰变基本规律放射性衰变基本规律射线的物质效应：射线的物质效应：射线对物质的效应不仅取决于放射性物质本身的强弱，还取决于所释放的射线的特性及接受射线的材料的性质。D物质效应物质效应单位单位：D1伦琴（R）=使1kg空气中产生2.5810-4库仑电量的辐射量 1拉德（rad）=1g受辐照物质吸收100erg的辐射能量 1戈瑞（Gr）=1kg受辐照物质吸收1J的辐射能量 D比放射性：A=A/m(单位质量的放射性强度）第6页/共50页放射性衰变基本规律放射性衰变基本规律半衰期测量半衰期测量D斜率法：中等寿命的放射性元素D直接法：长寿命的放射性元素D平衡关系测量法：短寿命的放射性元素第7页/共50页放射性衰变基本规律放射性衰变基本规律级联衰变规律级联衰变规律D放射系A=4nA=4n+2钍系铀系第8页/共50页放射性衰变基本规律放射性衰变基本规律锕系镎系A=4n+3A=4n+1第9页/共50页放射性衰变基本规律放射性衰变基本规律级联衰变公式级联衰变公式D对于简单的级联衰变：ABC第10页/共50页放射性衰变基本规律放射性衰变基本规律第11页/共50页放射性衰变基本规律放射性衰变基本规律第12页/共50页放射性衰变基本规律放射性衰变基本规律放射性平衡放射性平衡D久期平衡：ATB寿命测量寿命测量短寿命核素的保存：母体短寿命核素的保存：母体+子体子体第13页/共50页放射性衰变基本规律放射性衰变基本规律D暂时平衡（准平衡）：ATB第14页/共50页放射性衰变基本规律放射性衰变基本规律同位素生产同位素生产D同位素生产量：D放射性强度：第15页/共50页 衰变衰变 衰变的能量条件衰变的能量条件D 衰变方程：D能量守恒方程：D 衰变能：D能量条件：第16页/共50页 衰变衰变D动量守恒条件：第17页/共50页 衰变衰变 衰变的经验定律衰变的经验定律DGeiger-Buttall 关系：D改进的经验定律：第18页/共50页 衰变衰变 衰变的基本理论衰变的基本理论D遂穿几率：D改进的经验定律第19页/共50页 衰变衰变D在EMX-MYWL/c2时，K俘获不能发生，而发生L 俘获；D2mec2 Wi，+衰变的原子核，总可以发生电子俘获；但发生电子俘获的原子核不一定发生+；D轨道电子俘获将伴随X射线或Auger电子产生；DK壳层靠近原子核，所以K俘获几率最大；K俘获与Z3成正比，Z越大，K俘获越容易发生。轻核K俘获几率很小，中等核EC俘获和+衰变同时存在，重核EC俘获占优势第29页/共50页 衰变衰变64Cu(T=12.7h)-0.573(40%)+0.66(19%)EC1.68(40.4%)EC0.34(0.6%)1.3464Zn64Ni 2mec2第30页/共50页 衰变衰变中微子假说中微子假说D-衰变的能量谱是连续的，而原子核是量子体系；D测不准关系不允许核内有电子，-衰变过程中的电子是如何产生的？D-衰变过程中的能量守恒关系是如何满足的？NE mE 第31页/共50页 衰变衰变1930年Pauli指出：“只有假定在-衰变过程中，伴随每一个电子有一个轻的中性粒子（中微子）一起被发射出来，使中微子和电子的能量和为常数，才能解释连续 谱。”例如：第32页/共50页 衰变衰变D能量守恒：中微子和电子的能量和为常数D电荷守恒：中微子的电荷为0D角动量守恒：中微子的自旋为1/2D伴随电子产生的中微子：veD子衰变产生的中微子：v D重轻子子衰变产生的中微子：v D中微子的质量：mv0.1s)的激发态核素（AmX）D同质异能素发生的 跃迁（或内转换）称为同质异能跃迁(IT)D同质异能素可以直接发生同质异能素可以直接发生 衰变和衰变和 衰变。衰变。113Sn(T=118d)EC(1.8%)EC(98.2%)0.253MeV 0.393MeV (65%)IC(35%)113mIn(T=104min)113In第44页/共50页穆斯堡尔效应穆斯堡尔效应共振吸收：共振吸收：当用钠的D线激发处于基态的钠原子时，由于D线的能量与钠基态原子跃迁所需要的能量几几乎相等乎相等，所以将导致共振吸收。D能级宽度 =10-8eVD因光子发射所导致的光子谱线位移 E=10-11eV(动量守恒和能量守恒要求原子反向运动的反冲能动量守恒和能量守恒要求原子反向运动的反冲能）10-8eV10-11eVhvER第45页/共50页穆斯堡尔效应穆斯堡尔效应核反冲对核反冲对 共振吸收的影响共振吸收的影响D能量守恒：D动量守恒：D能级宽度：D57Fe:ER=210-3eV,=4.710-9eV10-9eV10-3eV第46页/共50页穆斯堡尔效应穆斯堡尔效应穆斯堡尔效应：无反冲穆斯堡尔效应：无反冲 共振吸收共振吸收D能量守恒：D动量守恒：D穆斯堡尔1961年获诺贝尔奖第47页/共50页穆斯堡尔效应穆斯堡尔效应穆斯堡尔效应的应用穆斯堡尔效应的应用D多普勒位移：D测定重力红移D在距地球表面20米处的频率变化为210-15v第48页/共50页穆斯堡尔效应穆斯堡尔效应测量核能级的精细结构分裂第49页/共50页谢谢您的观看！第50页/共50页