2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
已閱讀1頁,還剩30頁未讀 繼續(xù)免費(fèi)閱讀

下載本文檔

版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請(qǐng)進(jìn)行舉報(bào)或認(rèn)領(lǐng)

文檔簡介

1、程品晶 (cheng-pj@nhu.edu.cn) 核科學(xué)技術(shù)學(xué)院,放射物理學(xué),第一章 核物理基礎(chǔ),第一節(jié) 基本概念一、原子結(jié)構(gòu) 中心是帶正電的原子核 核的周圍是帶負(fù)電的電子在繞核運(yùn)動(dòng) 原子核: 質(zhì)子和中子組成,質(zhì)子帶正電荷e,中子不帶電,質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為核子。,元素、核素、同位素和同質(zhì)異能素 元素: 質(zhì)子數(shù)相同的原子稱為一種元素,它們的原子序數(shù)相同,因此具有相同的

2、化學(xué)特性。但其原子核中的中子數(shù)可以不同,因而物理特性可有某些差異。 到目前為止,天然和人工合成的元素有109種,組成元素周期表。,核素: 質(zhì)子和中子數(shù)相同,質(zhì)量數(shù)相同,并處于同能量狀態(tài)的原子,稱為一種核素,例如: 為5種不同的核素。目前已知的核素有2300多種,分別屬于100多種元素。,,、,同位素: 質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同,稱為元素的同位素,例如:,同質(zhì)異能素: 核內(nèi)中子數(shù)和質(zhì)子數(shù)

3、都相同,但核所處能態(tài)不同的核素互為同質(zhì)異能素。例如:正常的鈷元素和鏷元素表示為60Co和234Pa,它們的同質(zhì)異能素則表示為60Com和234Pam等。,和,互為氫的同位素。,二、原子、原子核能級(jí) 幾個(gè)量子數(shù):n,l,m,ms 零勢(shì)能規(guī)定:習(xí)慣上規(guī)定當(dāng)電子與核相距無窮遠(yuǎn)時(shí),電子所具有的勢(shì)能為零。因此,當(dāng)電子填充核外某一個(gè)殼層時(shí),其勢(shì)能為負(fù)值。 基態(tài):電子填充殼層時(shí)按照從低能到高能的順序進(jìn)行,以保證原子處于最低能量狀

4、態(tài)。由于內(nèi)層電子對(duì)外層電子具有屏蔽效應(yīng),所以實(shí)際電子填充殼層時(shí),會(huì)出現(xiàn)能級(jí)交錯(cuò),而不是按殼層順序逐個(gè)填充。,電子的殼層結(jié)構(gòu),激發(fā)態(tài):當(dāng)電子獲得能量,從低能級(jí)躍遷到高能級(jí)而使低能級(jí)出現(xiàn)空位時(shí),稱原子處于激發(fā)態(tài)。 結(jié)合能:當(dāng)一個(gè)自由電子填充殼層時(shí),會(huì)以發(fā)射一個(gè)光子的形式釋放能量,能量的大小等于殼層能級(jí)能量的絕對(duì)值,這些能量稱為相應(yīng)殼層的結(jié)合能。結(jié)合能隨n、l的增大而減小,對(duì)于同一個(gè)能級(jí),結(jié)合能隨原子序數(shù)增大而增加。,特征輻射與俄歇電子

5、:處于激發(fā)態(tài)的原子很不穩(wěn)定,高能級(jí)的電子會(huì)自發(fā)躍遷到低能級(jí)空位上,從而使原子回到基態(tài)。兩能級(jí)能量的差值一種可能是以電磁輻射的形式發(fā)出,這種輻射稱為特征輻射,當(dāng)特征輻射的能量足夠高,進(jìn)入X射線能量范圍時(shí),又稱為特征X射線;另一種可能是傳遞給外層電子,使之脫離原子束縛成為自由電子,這種電子稱為俄歇電子,它的能量等于相應(yīng)躍遷的X射線能量減去該電子的結(jié)合能。,三、原子、原子核的質(zhì)量 原子質(zhì)量單位定義:1u= 原子質(zhì)量

6、 相對(duì)原子質(zhì)量:原子的質(zhì)量以u(píng)為單位時(shí)測(cè)量得數(shù)。 阿伏加德羅定律:1摩爾任何元素的物質(zhì)包含有NA(6.022×1023)個(gè)原子。 摩爾質(zhì)量:1摩爾物質(zhì)的質(zhì)量,其數(shù)值等于相對(duì)原子質(zhì)量,單位為(g/mol)。,,單位體積中的電子數(shù)=,每克原子數(shù)=,每克電子數(shù)=,所有元素(氫除外)的,四、電子密度、每可電子數(shù),單質(zhì),單位體積中的原子數(shù)=,為0.5,并且隨原子序數(shù)的增加而略有減小。,近似,第二節(jié) 放射性 一、原

7、子核的穩(wěn)定性 影響核素穩(wěn)定的因素如下:1、中子數(shù)與質(zhì)子數(shù)之間的比例關(guān)系2、核子數(shù)的奇偶性3、重核的不穩(wěn)定性 原子序數(shù)小于82的元素至少存在一種穩(wěn)定核素,而原子序數(shù)大于82的元素都不穩(wěn)定,會(huì)自發(fā)的放射出α粒子或自發(fā)裂變而成為鉛(Z=82)的同位素。,二、衰變類型 放射性、放射性衰變、放射性核素 原子核的衰變,主要有三種類型,即α、β衰變和γ躍遷。,(一)α衰變 α粒子是氦的原子核,它由2個(gè)質(zhì)子和2個(gè)中子組成

8、。α衰變的反應(yīng)式如下:,MeV,,(二)β衰變 β衰變包括3種類型:β-衰變、β+衰變、軌道電子俘獲。1、β-衰變: 核內(nèi)中子多,n→變P,放出一個(gè)負(fù)電子。,稱為反中微子,β-的能譜特點(diǎn):兩端低、中間高的連續(xù)譜分布。,2、β+衰變: 核內(nèi)質(zhì)子多,P→變n,放出一個(gè)正電子。,注:式中υ代表中微子。能譜特點(diǎn):β+粒子的能譜與β-粒子能譜一樣也是連續(xù)的。,3、 軌道電子俘獲 原子核從核外殼層中俘獲一個(gè)軌道電子使核內(nèi)的一個(gè)質(zhì)

9、子轉(zhuǎn)變?yōu)橹凶?,同時(shí)放出中微子的過程稱為軌道電子俘獲。,(三)γ躍遷和內(nèi)轉(zhuǎn)換 伴隨α或β衰變后發(fā)生。,內(nèi)轉(zhuǎn)換:有些原子核進(jìn)行γ躍遷時(shí)不放出γ射線,而把激發(fā)態(tài)躍遷到較低激發(fā)態(tài)或基態(tài)時(shí)釋放出來的能量直接交給核外殼層電子(主要是K層電子),使該電子釋放出來成為自由電子,這個(gè)過程稱為內(nèi)轉(zhuǎn)換,發(fā)射出的電子稱為內(nèi)轉(zhuǎn)換電子。,例:,(Eγ=0.141MeV),是,的同質(zhì)異能素。,注:,三、放射性度量放射性指數(shù)衰變規(guī)律: 放射性活度

10、:是指一定量的放射性核素在一個(gè)很短的時(shí)間間隔內(nèi)發(fā)生的核衰變數(shù)除以該時(shí)間間隔之商。公式表達(dá)如下:,活度的國際單位是貝可[勒爾](Bq)。舊單位是居里(Ci)。 1Ci=3.7×1010Bq=3.7×1010核衰變/秒,,,λ為衰變常數(shù),,半衰期:放射性核素其原子核數(shù)目衰減到原來數(shù)目一半所需的時(shí)間(T1/2)。半衰期與衰變常數(shù)的關(guān)系為:,T1/2的單位是秒,對(duì)半衰期長的核素可以用分(min)、天(

11、d)、年(a)。,,平均壽命(τ ):是指放射性原子核平均生存的時(shí)間。,放射性比活度:單位質(zhì)量放射源的放射性活度,單位是Bq/g。衡量放射性物質(zhì)純度的指標(biāo)。,,例:,一臺(tái)60Co治療機(jī)源初裝時(shí)的活度為111TBq(3000Ci),使用5年、10年后源的活度還剩多少?解:將A0=111TBq,T1/2=5.27a,t=5a,代入,得,,,。,,四、遞次衰變和放射平衡 遞次衰變:放射性核素轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定核素時(shí)往往要經(jīng)過多次衰變才能完

12、成,這種衰變稱為遞次衰變。衰變過程中形成的核素系列稱衰變系列。,例如,,轉(zhuǎn)變?yōu)?需經(jīng)4次β-衰變,遞次衰變時(shí)任一子體隨時(shí)間變化不僅與本次衰變的衰變常數(shù)有關(guān),而且與前面所有衰變的衰變常數(shù)有關(guān)。,,放射性平衡:如果母體的半衰期大于子體的半衰期,當(dāng)經(jīng)過足夠長的時(shí)間后,子母體間的放射性活度將保持固定比例,這樣一種狀態(tài)稱為放射性平衡。當(dāng)放射性平衡出現(xiàn)后,子體的衰變速度將與母體相同。,,五、人工放射性核素 在醫(yī)學(xué)中有廣泛的應(yīng)用,如鈷-60

13、、锝-99、鍶-90、銥-192等。制備途徑:(1)反應(yīng)堆中的強(qiáng)中子束照射靶核,靶核俘獲中子而生成放射性核;(主要來源)(2)中子引起重核裂變,從裂變碎片中提取放射性核素,這樣制備出來的核素是豐中子核素,通常具有β-衰變。(3)用高能加速器產(chǎn)生放射性核素,這樣制備出來的是缺中子核素,通常具有β+衰變,但多是短壽命的。,,一般應(yīng)選擇照射時(shí)間小于5個(gè)半衰期。,,人工放射性核素的生產(chǎn)曲線:,,小結(jié):1.基本概念元素,核素,同位素

14、,原子量,基態(tài),激發(fā)態(tài),特征X射線,原子結(jié)構(gòu)和能級(jí),原子核結(jié)構(gòu)和能級(jí),阿伏加德羅定律,電子密度,每克電子數(shù)。2.放射性原子核的穩(wěn)定性,衰變類型,放射性指數(shù)衰變規(guī)律,放射性活度,半衰期,衰變常數(shù),平均壽命τ,遞次衰變,放射平衡,放射性比活度,人工放射性核素的生產(chǎn)途徑和其生長規(guī)律。,,作業(yè)1:名詞解釋:特征輻射、放射性活度問答題:1、哪些因素會(huì)影響核素的穩(wěn)定性?2、10000Ci的60Co源有多少個(gè)60Co放射性原子?其

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請(qǐng)下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請(qǐng)聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會(huì)有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
  • 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
  • 5. 眾賞文庫僅提供信息存儲(chǔ)空間,僅對(duì)用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對(duì)用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對(duì)任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
  • 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請(qǐng)與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時(shí)也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對(duì)自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

評(píng)論

0/150

提交評(píng)論