[自然科学]放射性基础知识.ppt

第二部分 核与放射性的基本物理基础 2.2 放射性衰变基本规律 (一) 单一放射性的指数衰减规律 对上面的方程积分，初始条件 在x～ x+dx层内单位时间光子数的变化为： 等于在该层物质内单位时间发生的作用数。 光子束通过物质时的强度为： 其中： 为线性吸收系数又称为宏观截面 当介质厚度为D: 可以证明 ，又称宏观截面 线性衰减（吸收）系数 的物理意义为 射线单位厚度物质时发生相互作用的概率。 定义：质量衰减系数： 相应质量厚度表示为： 质量衰减系数与 即物质状态无关。 用质量厚度表示的优点是便于测量。得到吸收规律的另一种更常用的表达式： 与带电粒子不同，? 射线没有射程的概念。窄束 ? 射线强度衰减服从指数衰减规律，只有吸收系数及相应的半吸收厚度的概念。 (2) 非窄束?射线强度的衰减规律 称为积累因子。 3.3 中子及其与物质相互作用 （一）中子的分类及性质 2) 中能中子：1KeV～0.5MeV。 1) 慢中子：0～1KeV。包括冷中子、热中子、超热中子、共振中子。 3) 快中子：0.5MeV～10MeV。 4) 特快中子：10MeV。 热中子：与吸收物质原子处于热平衡状态，能量为0.0253eV，中子速度~2.2×103m/s. （二）中子与物质的相互作用 弹性散射 (n,n) 中子与物质的相互作用实质上是中子与物质的靶核的相互作用。 1).中子的散射 出射粒子仍为中子、剩余核仍为靶核。 出射中子的动能： 反冲核的动能： 2) 非弹性散射 (n,n’?) 入射中子的能量损失不仅使靶核得到反冲，且使靶核处于激发态。处于激发态的靶核退激时放出一个或几个特征?光子，在核分析技术中有重要的应用。 当反冲核为质子(氢核)时，M＝m，上式变为： 当? = 0 时，反冲质子能量最大，Tp = Tn 3). 中子的俘获 (1) 中子的辐射俘获 (n,?) 中子射入靶核后与靶核形成一个复合核，而后复合核通过发射一个或几个特征?光子跃迁到基态。这些特征 ? 光子不同于 (n,n’?) 的特征 ? 光子。由于这些 ? 光子的发射与复合核的寿命相关，一般很快，故称为“中子感生瞬发?射线”，同样在核分析技术中有重要的应用。 当发生(n,?)反应后，新形成的核素是放射性的，就是常说的“活化”，测量活化核素的放射性可以用来测量中子流的注量率区分中子的能量范围。 工作原理 最常使用的医用放射 性核素发生器是 发生器，它由的裂变产物 经过多次分离纯化，得到 99Mo——钼酸铵溶液，然 后装入酸性Al2O3吸附剂 的色谱柱上，发生如下 反应。　　 注： 1. 为二价离子，在离子交换树脂上结合得很牢固， 化合物为一价离子，而在离子交换树脂上结合得不很牢固，用生理盐水可以将络合弱的单电荷的 淋洗下来。 2. (也可记作 )是 的同核异能素，它们核组成完全相同，但具有不同的半衰期。 2.5 放射系 地球年龄为10亿年(即 年)。目前还能存在于地球上的放射性核素都只能维系在三个处于长期平衡状态的放射系中。 这些放射系的第一个核素的半衰期都很长，与地球的年龄相近或比它更长。如钍系的 ,半衰期为1.41×1010年；铀系的 ，半衰期为4.47×109年；锕-铀系的 ，其半衰期为7.04×108年。 三个放射系中的其他核素，在单独存在时，衰变都较快，但它们维系在长期平衡体系内时，都按第一个核素的半衰期衰变，因此可保存至今。 以铀系为例： 从 核素开始，经过14次连续衰变而达到稳定核素 。 其中子核 为惰性气体氡放射性核素。 该系核素质量均为4n+2。 以铀锕系为例： 从 核素开始，经过11次连续衰变而达到稳定核素 。 其中子核 为惰性气体氡放射性核素。 该系核素质量均为4n+3。 以钍系为例： 从 核素开始，经过10次连续衰变而达到稳定核素 。 其中子核 为惰性气体氡放射性核素。 该系核素质量均为4n。 第三节 射线与物质相互作用 射线，指的是如X射线、?射线、?射线、?射线等，本质都是辐射粒子，又称辐射。 射线与物质相互作用是辐射探测的基础，也是认识微观世界的基本手段。 本课程讨论对象为致电离辐射，辐射能量大于10eV。即可使探测介质的原子发生电离的能量。 射