③每一种放射性核素都有各自的λ值。
④若一种核素同时发生n 种类型的核衰变，则 多种衰变同时进行，互不影响：
1 2 n
半衰期:放射性核的数量因发生自发核衰 变而减少到原来核数一半所需的时间
N0 2

N0eT
可得：T ln 2 0.693

用半衰期表示衰变方程:
对递次衰变系列(T1»Ti, i=2,3,···)，有：
1N1 2 N 2 n N n
暂时平衡(transient equilibrium)
条件：
T1

T2 1

2

t 7 T1T2 T1 T2
结果： N 2 1 N1 2 1
A2 2 A1 2 1
1、卢瑟福的原子模型
α 粒子的散射实验
目的：检验汤姆逊模型的正确性 原理：带电粒子射向原子,探测出射粒子的角 分布。
实验装置和模拟实验
R:放射源； F:散射箔； S:闪烁屏； M：显微镜
B:圆形金属匣
（a)侧视图
(b)俯视图
α 粒子：放射性元素发射出的高速带电粒 子，其速度约为光速的十分之一，带+2e的 电荷，质量约为4MH。
吸收能量
核外电子从一个电子 层跃迁到另一个电子 层时，吸收或释放一 定的能量，就会吸收 或释放一定波长的光，
释放能量
所以得到线状光谱。
电子在原子中如何分布？
密集的、带正电荷的原子核包含了原子的大部分质量，它被 带负电荷的电子包围
电子在原子中如何分布？
原子核外的电子是分层排布的，每一层都 可以叫做能层，可以分为K.L.M.N.O.P.Q这 7个能层，每个能层最多能排2n2个电子，每 个能层又可以为多个能级。
3.911021
0.693
0.693


NM m ＝NA m总 m总

3.911021 238 6.021023 5.76
0.269 26.9%
3、放射性统计涨落
一方面，某种元素有一定的半衰期，但另一方面，放射性 元素的衰变又存在随机性，这表现在两方面，首先，对于这种 元素的不同原子来说，哪个先衰变哪个后衰变是不确定的，随 机的；其次，虽然某一种元素的衰变速度是一定的，但并非每 一个确定时间间隔期都有相同数的原子衰变，而是某一时刻有 较多的原子衰变，而另一时间衰变的原子却比较少，一定时间 间隔内衰变的原子数相对于其理论值有一定波动（涨落），这 种涨落服从统计规律，称为放射性测量的统计涨落现象
不稳定的原子核能自发放出射线而变成另一种元 素的原子核，这种现象叫放射衰变 具有这种放射性的核素称为放射性核素； 放射性核素分为天然的和人工的
放射性不是少数几种元素才有的， 研究发现，原子序数大于等于83的 所有元素，都能自发的放出射线， 原子序数小于83的元素，有的也具 有放射性。
根据放射性核衰变放出射线的不同， 分为α衰变、β衰变、γ衰变。
0.693
s1 1.41011s1
T 1600365 243600
A

N


m M
NA
1.41011
1 6.021023Bq 226
3.7 1010 Bq 1Ci
例题
一铀 238 92
U
放射性样品，质量为5.76g，实
测得放射性活度为0.52μCi，29328 U半衰期为
第一章 放射物理基础
李科
放射防护学的概念、任务、目的
概念：研究人类在生存、生产活动中，对 辐射危害进行的合理、科学的防护措施与 对策的学科。 任务：既要积极进行有益于人类的伴有电 离辐射的实践活动，促进核能利用及其新 技术的迅速发展；又要最大限度预防和缩 小电离辐射对人类的危害
目的：防止确定性效应的发生；限制随机 性效应的发生率，使之达到被认为可以接 受水平，确保放射工作人员、公众及其后 代的健康和安全。
比结合能（平均结合能）
比结合能
=
结合能 核子数
1.概念：原子核的结合能与核子数之比
2.理解：核子结合成原子核时，平均每个核子所 释放的结合能，它也等于把原子核拆散成每个核 子时，外界必须提供给每个核子的平均能量。
3.意义： 它反映了一个原子核稳定程度。比结 合能越大，核越稳定。
二、放射性核素的基本规律
2、玻尔的氢原子模型
1913年，玻尔建立了核外电子分层排布 的原子结构模型
1、玻尔原子结构模型要点：
（1）电子在具有确定半径圆周轨道上绕原 子核运动，并且不辐射能量； （2）在不同轨道上运动的电子具有不同的 能量，能量是量子化的。 （3）电子发生跃迁时，才会不连续的辐射 或吸收能量
n=4 n=3 n=2 n=1
A dN dt
N N0et

A0et
式中A0为t=0时刻的放射性活度，N为母核数。放 射性活度随时间变化规律也是指数衰减规律
2.国际单位：贝可: 1Bq = 1s1 居里：1Ci 3.7 1010 Bq
例题
镭的半衰期是1600年，求1g纯镭的放射性活度。
0.693
原子核的组成
一、原子核的组成
质子
统称核子
中子
元素符号
质量数A （核）电荷数Z
A Z
X
10－15m
1 1
H
4 2
He
235 92
U
电荷数
质子数（核外电子 数）
原子序数
质量数
核子数
中子+质子
•在对各种原子核进行的实验中，发现 质子和中子是组成原子核的两种基本粒
子统称核子
各种原子核内质子的个数（核的电荷数）和核外 电子的个数都相同，它也等于该种元素在元素周 期表中的原子序数； 原子核内质子和中子的总数叫做核的质量数，它 等于该元素原子量的整数部分.
放射物理学、放射剂量学、放射防护学基 本知识是学好该学科的必备的物理学基础。
这张照片是1927年10月24-29日在比利时布鲁塞尔召开的第五次索尔未会议的物理学家们的一张 合影。毫无疑问，他们是物理学史上创造新纪元的精英，29个人之中有15人是诺贝尔奖的获得者， 也可以毫不夸张地说，他们是二十世纪科学进步的开拓者与奠基人。
1.α衰变：原子核放射出氦核的衰变。
226 Ra（镭）
88
α2 4.6MeV
γ 0.185MeV
α1 4.785MeV
222 86
Rn（氡）
α衰变的位移定则
A Z
X

AZ42Y+
4 2
He+Q
*衰变能被子核和α粒子共同分 享;其中绝大部分转化为α粒子 的动能，子核所占的动能很小。 *多数子核处于激发态或基态， α粒子的能谱是不连续的线状谱， 而且常伴有γ射线 。
卢瑟福的核式模型
原子序数为Z的原子的中心,有一个带正电荷的核 (原子核),它所带的正电量Ze ,它的体积极小但质量 很大,几乎等于整个原子的质量,正常情况下核外有Z 个电子围绕它运动。
卢瑟福原子模型弊端：
卢瑟福原子模型的电子绕核旋转，加速运 动。因此，电子将不断向四周辐射电磁波，能 量不断减小从而将逐渐靠近原子核，最后落入 原子核中。这表明原子处于不稳定的状态，但 是氢原子的光谱实验表明原子相当稳定。
A z
X
如质子数相同，中子数不 同，（质量数当然不同）， 则互为同位素。
11H (氢)
2 1
H
(重氢)
3 1
H
(氚)
将核子结合在一起的作用力是什么力？有什么特点？
原子核结合能的计算
物体的能量和质量之 间存在密切的联系， 他们的关系是：
E mc2
核子在结合成原子核 时出现质量亏损，要 放出能量，大小为：
散射：一个运动粒子受到另一个粒子的作 用而改变原来的运动方向的现象。
实验结果：大多数散射角很小，约 1/8000散射角大于90°； 极个别的 散射角等于180°。
用卢瑟福自己的话说:
“这是我一生中从未有过的最难以置信的事件，它的难 以置信好比你对一张白纸射出一发15英寸的炮弹，结果 却被顶了回来打在自己身上，而当我做出计算时看到， 除非采取一个原子的大部分质量集中在一个微小的核内 的系统，是无法得到这种数量级的任何结果的，这就是 我后来提出的原子具有体积很小而质量很大的核心的想 法。”
例如：99Mo(66.0h)→99mTc(6.0h)
不成平衡
条件：T1 T2 1 2 t 7T1
结果：
N2

1 1 2
N10e 2t
A2

2 1 2
A10e 2t
例如： “冷却”反应堆裂变产物
放射平衡小结
三种平衡的共同点在于：达到平衡后，衰 变规律随半衰期较长的核素
4、放射性平衡 研究对象：（第一代）子核与母核的数目 及活度关系 长期平衡 暂时平衡 不成平衡
长期平衡(secular equilibrium)
条件： T1 T2 1 2
t 7T2
结果： N 2 1 T2
N1 2 T1
A2 A1
例如：68Ge(280d)→68Ga(68m)
4.47×109年，求该样品中铀
238 92
U 的百分含量。
解： A 0.52μCi＝0.52 3.7 104 Bq=1.92104 Bq
T 4.47109 a=4.47109 365243600 s 1.411017s
N
AT
1.92104 1.411017
学习目标
熟练掌握放射性衰变的基本类型和基本规律，X线 谱的产生机制，X(γ ）线在物质中的衰减系数及 衰减规律。 理解X线辐射场的空间分布规律,X线的准直与滤过。 了解X线的基本性质。 了解原子与原子核结构及其基本特征。