医学专题—原子核与放射性.ppt

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1、第一页，共二十四页。第一节第一节 原子核的基本原子核的基本(jbn)(jbn)性质性质一一.组成组成(z chn)(z chn)1.1.原子核原子核:质子质子:带一个带一个(y)(y)单位的正电荷单位的正电荷中子中子:中性粒子中性粒子 m=1.007277 m=1.007277 原子质量单位原子质量单位 m=1.008665m=1.008665 原子质量单位原子质量单位 核子在一定条件下可以相互转化核子在一定条件下可以相互转化元素符号元素符号质量数质量数质子数质子数中子数中子数 =A-ZA-Z2.2.以组成分类：以组成分类：a.a.同位素：质子数相同，中子数不同同位素：质子数相同，中子数不同一

2、个原子质量单位一个原子质量单位 u=1.66055u=1.6605510-27 Kg 第二页，共二十四页。b.b.同质异能素：质子数相同同质异能素：质子数相同(xin tn)(xin tn)，中子数相同，中子数相同(xin(xin tn)tn)，能量不同，能量不同c.c.同量异位素：核子数相同，质子同量异位素：核子数相同，质子(zhz)(zhz)数不同数不同稳定性核素稳定性核素3.3.以性质以性质(xngzh)(xngzh)分分类：类：放射性核素放射性核素二二.性质性质1.1.体积体积:2.2.密度密度:第三页，共二十四页。三三.稳定性稳定性 1.1.质量质量(zhling)(zhling)亏

3、损亏损铍铍原子核质量原子核质量(zhling)(zhling)：9.0121858 u9.0121858 u中子中子(zhngz)(zhngz)质量：质量：1.008665 u1.008665 u质子质量：质子质量：1.007277 u1.007277 u原子核质量原子核质量 209 A209 不稳定不稳定第五页，共二十四页。质子数质子数中子数中子数名称名称稳定的核数目稳定的核数目Z ZA-ZA-Z偶偶偶偶偶偶核偶偶核156156偶偶奇奇偶奇核偶奇核4848奇奇偶偶奇偶核奇偶核5050奇奇奇奇奇奇核奇奇核5 5第六页，共二十四页。第二节第二节 核衰变核衰变(shuibin)(shuibin)的

4、类型的类型核衰变：放射性核素自发核衰变：放射性核素自发(zf)(zf)地以各种形式转化为另一核地以各种形式转化为另一核严格遵守严格遵守:质量守恒定律质量守恒定律能量能量(nngling)(nngling)守恒定律守恒定律动量守恒定律动量守恒定律电荷数守恒定律电荷数守恒定律核子数守恒定律核子数守恒定律衰变前后的质量差衰变前后的质量差衰变时的能量衰变时的能量(衰变能衰变能)一一.衰变和内转换衰变和内转换原子核（激发状态）原子核（激发状态）跃迁跃迁内转换内转换稳定稳定第七页，共二十四页。跃迁跃迁(yuqin)(yuqin)：核子在核内处于运动状态，不同运动状态：核子在核内处于运动状态，不同运动状态

5、对应不同能量对应不同能量核的能量状态分成核的能量状态分成(fn chn)(fn chn)一系列等级一系列等级:核能级核能级激发态激发态3.093.683.866.877.67 激发态基态123136C基态基态(j(j ti)ti)衰变衰变波长波长 0.01nm 0.01nm特点：特点：射线谱不连续（能级不连续）射线谱不连续（能级不连续）A A，Z Z不变，不变，光子光子贯穿本领强贯穿本领强第八页，共二十四页。内转换内转换：将能量：将能量(nngling)(nngling)直接传给核外内层直接传给核外内层电子电子将内层将内层(ni cn)(ni cn)电子打电子打出出 (自由电子自由电子(z(z

6、 yu din z)yu din z)二二.衰变衰变放射性核素放射性核素A A较小的核较小的核 4 42 2HeHe 衰变衰变一个一个 4 42 2HeHe ：粒子粒子许多许多 4 42 2HeHe ：射线射线天然放射性核素天然放射性核素:衰变衰变,使使A A减少减少同种核放出的同种核放出的粒子速度相同粒子速度相同不同核放出的不同核放出的粒子速度不相同粒子速度不相同第九页，共二十四页。特点特点(tdin)：第十页，共二十四页。三三.衰变衰变(shuibin)(shuibin)某些原子核不稳定某些原子核不稳定(wndng)(wndng)：质子数过多或中子数过：质子数过多或中子数过多多1.1.-衰

7、变衰变(shuibin)(shuibin)第十一页，共二十四页。a.a.能谱连续能谱连续(linx)(linx):衰变衰变(shuibin)(shuibin)能由能由粒子与反中微子共粒子与反中微子共有有能量分配能量分配(fnpi)(fnpi)不固不固定定b.b.若子核处于激发态，伴有若子核处于激发态，伴有衰变衰变贯穿本领很强贯穿本领很强2.2.+衰变衰变 a.a.能谱连续能谱连续:同同-衰变衰变b.b.若子核处于激发态，伴有若子核处于激发态，伴有衰变衰变特点：特点：特点：特点：第十二页，共二十四页。四四.电子电子(dinz)(dinz)俘俘获获质子质子(zhz)数过多：自由质子数过多：自由质子

8、(zhz)并不能放并不能放出电子出电子总结总结(zngji)(zngji)：射线能谱不连续，射线能谱不连续，射线能谱连续射线能谱连续19331933年泡利提出中微子假设年泡利提出中微子假设衰变衰变:子母核是同质异能素子母核是同质异能素衰变：子母核是同量异位素衰变：子母核是同量异位素电子俘获：子母核是同量异位素电子俘获：子母核是同量异位素特点：特点：第十三页，共二十四页。第三节第三节 核衰变核衰变(shuibin)(shuibin)的规律的规律一一.衰变衰变(shuibin)(shuibin)规律规律大量大量(dling)(dling)核核 t=0t=0 时时:母核数母核数 N N0 0 t=t

9、t=t 时时:母核数母核数 N Ndtdt:衰变掉的母核数为衰变掉的母核数为 dNdN(1)(1):衰变常数，由核素性质决定衰变常数，由核素性质决定与核素化学性质无关，不随外界条件变化与核素化学性质无关，不随外界条件变化(2)(2)负号表示母核数随时间增长而减少负号表示母核数随时间增长而减少第十四页，共二十四页。(3)(3)某一核素进行某一核素进行(jnxng)(jnxng)n n 种衰变种衰变:每种衰变常数：每种衰变常数：1 1，2 2，n n，总衰变常数：总衰变常数：=1 1+2 2+n n衰变衰变(shuibin)(shuibin)定律定律t t0 0N NT 2T 3T 4TT 2T

10、3T 4TN N0 0N N0 0/2/2N N0 0/4/4第十五页，共二十四页。三三.半衰期半衰期二二.平均寿命平均寿命(pn(pn jn shu mn)jn shu mn)原子核的寿命：放射性核素衰变原子核的寿命：放射性核素衰变(shuibin)(shuibin)前存在的时间前存在的时间第十六页，共二十四页。半衰期半衰期:T TT T 表示放射性核素衰变快慢表示放射性核素衰变快慢(kuimn)(kuimn)，不同核素，不同核素，T T 不同不同 第十七页，共二十四页。四四.放射性活度放射性活度dN/dtdN/dt：单位时间：单位时间(shjin)(shjin)内母核衰变掉的数目内母核衰变

11、掉的数目dN/dtdN/dt 放射放射(fngsh)(fngsh)掉的掉的N N 放射源越强放射源越强第十八页，共二十四页。例例解解:第十九页，共二十四页。例例解解:查表查表第二十页，共二十四页。例例解解:第二十一页，共二十四页。第五节第五节 核的裂变核的裂变(li bin)(li bin)和聚变和聚变一一.重核裂变重核裂变 链式反应链式反应(lin(lin sh fn yng)sh fn yng)1.1.中子中子(zhngz)轰击铀轰击铀核核2.2.链式反应链式反应 重核平均结合能小于重核平均结合能小于中等质量核的平均结合能中等质量核的平均结合能重核分裂成中等重核分裂成中等质量核时释放出能量

12、质量核时释放出能量第二十二页，共二十四页。二二.轻核聚变轻核聚变1.1.聚变聚变(jbin)2.2.热核反应热核反应(rhfnyng)3.3.控制控制(kngzh)轻核聚变成为较重的核轻核聚变成为较重的核释放出巨大的能量释放出巨大的能量（百万度）（百万度）19671967年年6 6月月1717日日，我国爆炸第一颗氢弹，我国爆炸第一颗氢弹3.3.临界体积临界体积4.4.控制控制重水型反应堆重水型反应堆19641964年年1010月月1616日，我国爆炸第一颗原子弹日，我国爆炸第一颗原子弹第二十三页，共二十四页。内容(nirng)总结原子核与放射性。a.同位素：质子数相同，中子数不同。b.同质异能素：质子数相同，中子数相同，能量不同。c.同量异位(y wi)素：核子数相同，质子数不同。质能关系：E=mc2。1uc2=1.6605510-27(2.99792108)2。轻核:A小，质子数与中子数相等稳定。跃迁：核子在核内处于运动状态，不同运动状态。波长 0.01nm。射线谱不连续（能级不连续）。A，Z不变，。1，2，第二十四页，共二十四页。