• 正电荷集中在原子的中心，即原子核； • 线度为10–12 ~10-13 cm量级，为原子的10–4
量级； • 质量为整个原子的99.9%以上； 从此建立了原子的有核模型。
原子的电中性，要求：
• 原子核所带电量与核外电子电量相等， • 核电荷与核外电子电荷符号相反。
即：核电荷Ze，核外电子电荷–Ze。
5). 人工放射性核素是指非天然和自然界的因 素生成的放射性核素，而是在反应堆或加速 器所生成。同位素技术中应用最广泛的放射 源---钴源（60Co ）就是在反应堆中生成。
将金属钴，即 59Co ，其丰度 100% ，
放在反应堆孔道内，利用中子照射 59Co ， 发生如下核反应：
59Con, 60Co
当 v c
T

m0c2 1
1 2
v c
2

3 v 8c
4

...
1


1 2
m0v2
（三）原子质量和原子核质量
工业上应用于食品和医疗器具的杀菌、消
毒的钴源（ 60Co ），其活度达几十万至百万
居里（ Ci ）。
1.2 原子核的质量与结合能
（一）原子质量单位 u ：
1960年物理学国际会议通过采用： 1u12C原子质量的 1 12
1u 12 1 1.66053873 10 27 kg N A 12
（三）原子核物理常用术语及意义
1).核素（nuclide）
具有一定数目的中子和质子以及特定能态的一种 原子核或原子称为核素。
核子数、中子数、质子数和能态只要有一个不同， 就是不
90 38
Sr
,
Y 91
39
60Co, 58Co
137 Ba,137 m Ba
同量异位素，A同，Z、N不同。 同中异荷素，N同，A、Z不同。 同位素， Z同，A、N不同。 同质异能素，A、Z同，能态不同。
发生核反应，称为宇生放射性。
4).核素和核素图
根据原子核的稳定性, 可以把核素分为稳定 的核素和不稳定的放射性核素。原子核的稳定 性与核内质子数和中子数之间的比例存在着密 切的关系。
我们可以把核素排 在一张所谓核素图上。
核素图共包含2000 个核素,其中天然存在 332个核素(280为稳定 核素),人工放射性 核素1600多个。
2).同位素（Isotope）和同位素丰度
我们把具有相同质子数，但核子数不同的核
素所对应的原子称为某元素的同位素。同位是
指该元素的各种原子在元素周期表中处于同一
个位置，它们具有基本相同的化学性质。
1 1
H
2 1
H
3 1
H
氢的三种同位素；
U 234
92
U 235
92
U 238
92
铀的三种同位素。
某元素中各同位素天然含量的原子数百分比称为
辐射安全与防护培训班
培训课程
（放射性基础知识） 清华大学工程物理系
陈伯显 2009年2月
课程重点： 原子核的基本性质； 原子核的放射性及放射性衰变规律； 射线与物质相互作用的主要过程（带电粒子、
X 和 辐射和中子）； 辐射源的分类和核技术应用中的辐射源。
要求： 掌握基本概念（在工作中使用频率高），在后
11H ,12 H ,13 H 氢的三种同位素具有相同的化
学性质，但其放射性却不同。
其中，稳定同位素为：
1 1
H
2 1
H
99.985%、0.015%
而 3H 为放射性同位素，具有 放射性，
放出最大能量为~18KeV的 射线，其半
衰期 T1 2 12.3a。 它的产生是宇宙射线与空气中的N和O
贡献，获1935年
中子不带电。质子带正电，电量 诺贝尔物理奖。
为e。电荷数为
Z
的原子核含有 Z
Z
个质子。
原子核的表示
核子数 质子数
元素符号
A Z
XN
X A 中子数
ZN
例如：
186O,187O,188O
为三个核素，可 表示为：
16O,17O,18O
实际上核素符号X和质子数Z具有唯一、确定的关
系，所以用符号AX足以表示一个特定的核素。
同位素丰度。
1 1
H
2 1
H
16O 17O 18O
99.985%、0.015% 99.756%、0.039%、0.205%
U U U 234 235 238
92 92
92
0.0055％、0.7200%、99.2745%
2.45105 a 7.04108 a 4.47109 a
3).稳定核素和放射性同位素
“原子核”则是研究物质结构的另一个更 深的层次，研究原子核的组成、性质、核力、 核模型、核的蜕变及核能的利用等。其表征特 征为原子核的放射性。
元素的表示
每一个原子隶属于
某一种元素，例如：
化学符号
Z X
氢原子，氘原子均属 于氢元素，在元素周 期表中为1号元素，一 般表示为 H ；
元素的原子量是该
元素各原子的原子质
原子序数
量的加权平均值。
对H：
A 1.0079u
实际上元素符号X和原子序数Z具有唯一、确定的
关系，所以用符号X足以表示一个特定的元素。
(一) 原子结构模型 1909年卢瑟福散射试验，1911 年提出原子的核式模型。
1871～1937 1908年诺贝尔化学奖
卢瑟福散射实验结论：
现代原子结构
原子核
中子
++
+
质子
电子 (电子云)
（二）原子核的组成
1932年查德威克(J. Chadwick) 发现中子。(据此获1935年诺贝尔 物理学奖)
中子发现后，海森堡
(W.Heisenberg)很快提出：原子核 1901～1976
由质子和中子组成，并得到实验支
因量子力学方面
持。中子和质子统称为核子。
续课程中反复使用和训练。
第一节 原子核的基本性质
1.1 原子与原子核
“原子”源自希腊文，意思是“不可分割 的”。按照现代的观点。原子作为物质结构的 一个层次。研究原子的组成、组成物（主要是 核外轨道电子）的运动规律、其相互作用的规 律及化学周期表等。其表征特征为物质的物理、 化学性质和光谱特性。
931.494013MeV
（二）质能联系定律—爱因斯坦相对论关
系：
E mc2 第二m 部m0分1 v c2
其中核m0 与为物放体射（粒性子的）基的静本止物质理量，基v础为物
体的运动速度，c 为真空中的光速。
物体（粒子）的动能：
T mc2 m0c2 m0c2 1 1 v c2 1