原子核
二. 核辐射与物质的相互作用
核反应
带电粒子与物质的相互作用
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切伦科夫辐射
高速带电粒子在非真
空的透明介质中穿行
(粒子速度大于光在
这种介质中的相速度
) 激发出电磁波
出钴 的 切辐 伦照 科装 夫置 辐中 射放
正电子湮灭
正电子与负电子相遇发生湮灭 产生两个 0.511 MeV的 γ光子
γ
γ
e+ + e- → γ + γ me+ + me - = 0.511 + 0.511 MeV 质量转化为能量 转化效率 (100 %)
T1/2 =(ln2)/ : 放射性原子核的 半衰期
一. 原子核与放射性 查核素 看衰变纲图
核技术基础知识 镭
一. 原子核与放射性 核反应与能量释放
中子引起 235U裂变
核与核或粒子相互 作用生成新核并放 出能量和粒子
核技术基础知识
核反 应
H 原子核聚变 H 的燃烧
n + 14N → 14C + p 释放巨大能量: 一公斤铀-235相当于2万吨梯恩梯炸药
符号 4He 12C 13C 14C
名称 质子数 中子数 质量数
同位素 同中子素
同量素Leabharlann 相同 不同 不同不同 相同 不同
不同 不同 相同
稳定核素和不稳定核素
举例 1H 2H 3H 2H 3He 3H 3He
一. 原子核与放射性
α 衰α变衰α 衰变变
核衰变与放射性
核的自发变化过程 放出粒子变为新核 能级跃迁放出粒子
二. 核辐射与物质的相互作用 γ 射线与物质的相互作用 γ 射线与物质的作用过程分两步
γ射线
第1步 初级作用
三种作用效应
光电效应 康普顿效应 电子对效应
产生次级电子
第2步 次级作用
电离效应
次级电子使 物质原子电离
二. 核辐射与物质的相互作用 γ核 射辐线射与物粒质的相互作用 子
光电效应
自由电子
原子
电离辐射
二. 核辐射与物质的相互作用
带电粒子与物质的相互作用
带电粒子种类
重带电粒子： α粒子、质子、介子
电子：β射线、电子
二. 核辐射与物质的相互作用
带电粒子与物质的相互作用
激发
电离
韧致辐射
二. 核辐射与物质的相互作用
带电粒子与物质的相互作用
轫致辐射
高速带电粒子通过原子核附近时，受到原子核库仑电场 的作用而急剧减速，一部分能量以光子的形式辐射出来，这 种辐射称为韧致辐射。
铝（Al）cm-1 0.2 0.18 0.1
二. 核辐射与物质的相互作用 中子与物质的相互作用
中子与物质的作用过程分两步
中子不带电不能直接使原子电离 但中子容易进入原子核内 同原子核发生作用引起核反应
一. 原子核与放射性
电磁辐射谱
核技术基础知识
一. 原子核与放射性 放射性核素衰变基本规律
指数衰减规律
N = N0e-t
N
=
N e-(ln2/T )t
0
1/2
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
二. 核辐射与物质的相互作用 γ 射线与物质的相互作用
电子对效应
能量≥1.02 MeV 的γ射线与原子 核作用可能产生一对正-负电子。
能量转化成质量 M = E /C2
M＋ γ
→ M + e+
+ e-
1.02 MeV (0.511MeV)
me (0.511MeV) me
基本条件： γ射线能量 Eγ 1.02 MeV 为什麽？
辐射安全与防护基础知识
南华大学 核科学技术学院
国家环保部“辐射安全与防护” 培训专用
内 容 提 要
国家环保部“辐射安全与防护” 培训专用
一. 原子核与放射性
国家环保部“辐射安全与防护” 培训专用
一. 原子核与放射性
电 原子核与
磁
电子结合
力
现代原子结构
核
质子与
力 中子结合
++ +
能 核与电子
级 处于不同
结 的能量状 构态
核力是短程强作用力 〉〉电磁力
原子核
中子
质子
电子 (电子云) 原 子半径 10-10 m 原子核半径 10-14 m
一. 原子核与放射性 核素及符号表示
具有确定质子数和中子数的原子核称做核素
核素 氦-4 碳-12 碳-13 碳-14
质子数 2 6 6 6
中子数 2 6 7 8
质量数 4 12 13 14
二. 核辐射与物质的相互作用 γ 射线与物质的相互作用 γ 射线的吸收
γ射线通过介质时光子的数量随物质厚度增加而减少, γ射线强度服从指数衰减规律。
I0
I
厚度X
I(x) = I0 e-μx
μ 指数衰减因子 线性吸收系数
γ射线能量高μ值小 原子序数高μ值大
能量（MeV) 0.6 1.0 2.0
铅（Pb) cm-1 1.6 0.8 0.5
核技术基础知识
核衰变
β+ 衰变
衰变
放射性 核自发发射粒子的现象
β- 衰变
一. 原子核与放射性
电磁辐射与能级跃迁
内层电子能级的跃迁
x射线
电
磁
原子和分子外层电子 能级跃迁
紫外光可见光
辐 射 与
核技术基础知识
分子振动和转动能级 跃迁
红外光
能
级
分子转动能级及电子
跃
自旋能级跃迁
微波
迁
原子核自旋能级跃迁
无线电波
受激原子
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。
γ + A A* + e- （光电子）
二. 核辐射与物质的相互作用 γ 射线与物质的相互作用
康普顿散射效应
当 光子与物质原子中的一个电子发生弹性相撞时，将部分能量传 给电子，电子获得能量后脱离原子而运动，而使物质电离，该电子称康普 顿电子。光子本身能量减少又改变了运动方向。当光子的能量为0.5-1.0MeV时，该效应比较明显。
4He
+2
4.00279
β
e±
±1
5.486×10-4
0
0
质子
p
+1
1.007276
中子
n
0
1.008665
带电粒子：αβ p
非带电粒子：xγ n
二. 核辐射与物质的相互作用 核辐射粒子的能量传递
直接电离辐射作用：带电粒子把能量传递给物质，引起物 质的某些物理、化学、生物效应。
间接电离辐射作用：非带电粒子最终也是通过它们在相互 作用过程中产生的带电粒子来实现能 量的传递。
一. 原子核与放射性
原子核的贡献
巨大的 能量
核技术基础知识 核技术基础知识
原子核 的贡献
强有力 的射线
核能工程
核技术
二. 核辐射与物质的相互作用
国家环保部“辐射安全与防护” 培训专用
二. 核辐射与物质的相互作用 核 辐 射 粒 子
常见的核辐射粒子
α
种类
符号 电荷（e) 静止质量 ( u )
β
α