2。放射性衰變(decay)1895，X-射線（倫琴）（1900年第一個Nobel).1896,鈾的衰變現象（貝克勒爾，1903

Nobel).1898-99,分離出Po和Ra放射性元素（居里夫婦，1903Nobel物理,

居里夫人1911年第二次獲Nobel化學獎).2.1放射性的發現1897,發現a,b射線（盧瑟福，1908Nobel）1900,發現g射線。1909,斷定a射線是4He核流（盧瑟福）。b射線：高速電子流。g射線：高能光子流。1穩定線：穩定核的N比Z大一些穩定核素： 280多種。天然放射性核素：60多種。人工放射性核素：2000多種。22.2

衰變規律衰變(decay)：不穩定的原子核自發地轉變為其他原子核。統計性：每個原子核衰變的概率是均等的。概率：原子核在單位時間內衰變的百分比。公式？？？3l衰變常數，是每個核在單位時間內衰變的概率。半衰期(halflife)：N０／２=N0e-lt

t=ln2/l=T1/2平均壽命(meanlifetime)：4N0N0/2tT1/2N0/etT1/2=ln2/l=0.693/

5放射性活度(RadioActivity)：單位時間衰變的原子核數

1Bq=1次衰變/s1Ci=3.7*1010BqmCi,mCi測量放射性活度A,可以得到半衰期,如測得1mg的238U,A=740次/分鐘,半衰期=?6放射性的一個重大應用：考古斷代植物通過光合作用吸收CO2

和氧氣合成有機物，一些動物以植物為食物，另一些動物又以食草動物為食物，動物還要不斷呼吸，因而整個生物鏈和自然界的14C含量達到平衡。但死亡的生物體不和自然界交換物質，而14C卻不斷衰變，因而，死亡的生物體內的14C的含量低于自然界里的含量。測量古代生物遺骸內14C的含量就可以確定遺骸的年代。范圍：100-3000年。1960Nobel獎。714C斷代法：實驗表明，大氣中，14C與12C原子數目之比=1.3*10-12。活的生物體由于吸收大氣中的CO2，也具有上述比例。但是，當生物體死亡之后，隨著14C的衰變，上述比例隨著時間減少。測出出土的生物體中14C與12C數目之比即可推出該生物體所經歷的時間。練習：100g碳,探頭直徑10cm，距離0.4cm，探測效率45%，測量到放射性3.375次/s。8例題：古墓遺骸100g碳的b-

放射性強度為900/m。碳14半衰期為5730年，求此古墓年代。9輻射劑量(radiationdose)D

1Gr（R）=吸收1J輻射能量/1kg物質

劑量當量(Equivalentdose)

H=QWDSv

W為權重因子

Q

品質因子：x,g,b射線Q=1

質子，單電荷離子Q=10

中子、a射線Q=20 輻射防護知識10組織名稱（T）權重因子（WT）性腺0.25乳腺0.15紅骨髓0.12肺0.12甲狀腺0.03骨表面0.03其余組織（每一個）0.06標準放射性場所，工作人員的年有效劑量當量限值為50mSv,孕婦，兒童15mSv,

公眾成員1mSv.W權重因子11防護：射線：質量大，帶電，很容易被物質吸收，空氣中射程幾厘米，一張紙、一層衣服可以擋住。射線：高速，穿透能力中等，幾毫米到幾厘米厚的金屬片可以擋住。g射線：高能光子，穿透性極強。幾厘米厚的鉛磚、到幾米厚的混凝土墻阻擋。

射線

射線

射線吸入的危害極大！！！122.3a衰變(decay)Ya

級聯衰變（遞次衰變）：釷系：鈾系：錒系：镎系：13能量如何變化？衰變能Ed

：衰變過程釋放的能量。Ya

X衰變能的來源？Ed=EY+E

EY

E

比較：一顆炸彈的能量來源14Ed=Dmc2=(mX–mY-ma

)c2

={MX–zme–[MY-(z–2)me]–[MHe-2me]}c2=(MX-MY-MHe)c2原子質量根據質量虧損：Ya

X原子核質量15衰變能等于結合能的增加。Ed=BY+BHe–BX衰變后原子核內部核子之間結合得更緊密！可以證明：Ed=Dmc2=(mX–mY-ma

)c2Ya

X16Ea=Ed

(1-Ma/MY)

Ed(1-4/AY)，~98%Ya

Ea=?Ea=?Ed=EY+E

17計數Ed

射線能譜（spectrum）：

射線能量

E

(MeV)怎么來的？噪聲EaEa=Ed

(1-Ma/MY)(1)(2)18分支比衰變綱圖(decayscheme)：衰變能原子序數Z半衰期能級能量19

衰變量子理論:

衰變釋放能量，為什么同樣的原子核不會即刻全部發生衰變，而有一定的衰變壽命？核力區隧穿效應

解Schrodinger方程計算透射系數可得衰變常數。

R~2fm庫侖勢1/rV(r)rEd202.4b衰變：

b射線是電子流。于是，人們設想：Ye-

可是，人們在此遇到了致命的困難。?

Ed=Dmc2=(mX-mY-me)c2，E

=Ed

(1-me/MY)

Ed應該是個常數。X

Ed21電子計數EbEdb能譜是連續譜。不可理解!!!???能量不守恒？？？Ye-

Pauli,1930E

Ed，

射線的能量是個常數嗎？？？E

+E

Ed

是個常數。Anti-neutrino221930，泡利提出中微子假說：一種質量為零的電中性粒子,自旋為1/2.1956年，中微子才被實驗證實。Ye-

5sCdCl2

水溶液閃爍體閃爍體e+

vn0.511MeV0.511MeV9.1MeVCdp中微子的速度是否超光速？1945年，諾貝爾物理學獎授予泡利，以表彰他發現泡利不相容原理。23Ed=Dmc2=?(exercise)b+衰變：13N，22Navv中微子自旋1/2：b-衰變：n,3H,軌道電子俘獲

(ElectronCapture)7Be靜止質量

024軌道電子俘獲(EC)：K-俘獲，L-俘獲，…ECX-ray1.EmitX-rays.25軌道電子俘獲時：EC2.EmitAugerelectrons.俄歇電子26IntensitybenergyEd軌道電子俘獲時的b能譜：Auger27衰變能Ed=Dmc2=(mX-mY-me)c2=(Mx–My)c2b-衰變：b+衰變：Ed=Dmc2=(mX-mY-me)c2=(Mx–My–2me)c228軌道電子俘獲（EC)：Ed=Dmc2-Wi

=(mX+me-mY

)c2–Wi

=(Mx–My)c2-WiEC29

衰變圖(decayscheme)：3H（T=12.33a）b-0.0186MeV(100%)3He13N(T=9.96min)2mec2b+1.19MeV(100%)13CZEd=(Mx–My–2me)c2303132選擇定則衰變前后角動量守恒：電子和中微子自