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* 核物理的研究与应用 Contents 一、 发展历史 二、 研究对象 三、 实际应用 四、 总结 1896：H.Becquerel发现了铀(U)放射现象； 1897：P.M.Curie发现钋(Po)和镭(Ra)； 1899：卢瑟福发现?，β射线； 1900：维拉德发现γ射线； 1903：卢瑟福证实?射线为He2+，β射线为电子； 1911：卢瑟福提出原子的核式模型； 1919：卢瑟福首次实现人工核反应，发现了质子； 1932：J.Chadwick发现了中子； 1934：F.I.Joliot-Curie发现人工放射性； 1939：O.Hahn等人发现重核裂变； 1939：N.Bohr等提出液滴模型； 1942：E.Fermi发明热中子链式反应堆； 1945：原子弹试爆成功，并在广岛上空爆炸； 1952：氢弹试爆成功。 一、发展历史 1919年,卢瑟福发现了质子： 质子：带一个单位正电荷 1932年，查德威克发现了中子 : 1. 原子核 二、研究对象 一种原子核，用符号 例如符号： 表示。 同位素： Z 相同而 N 不相同的原子核。 例如： 同中子异位素： N 相同而 Z 不相同的原子核。 例如： 同量异位素： A 相同而 Z 和 N 不相同的原子核。 例如： 原子核是由质子p和中子n组成，质子和中子统称为核子。原子核中的核子数、质子数和中子数分别以 A、Z 和 N 表示，它们满足关系 A=Z+N 放射性衰变核素自发地放射出某种射线而变成另一种核素的现象。 1）?衰变：放出带两个正电荷的氦原子核。 2）β衰变：放出电子(或正电子),同时放出反中微子(或中微子)。 3）γ衰变：放出波长很短(小于0.01nm)的电磁辐射。 4）自发裂变：原子核自发分裂为两个或几个质量相近的原子核。 放射现象的研究是获悉原子核内部状况的重要途径之一。 2. 放射线束 + + + + + + + + + 从母核中射出的4He原子核 238U?4He + 234Th 放射性母核 1） ?衰变 238U → 234Th + 4He + Q ?粒子得到大部分衰变能， ?粒子含2个质子，2个中子 α粒子的特点 能量：一般情况下，α粒子能量 4-8 MeV。 穿透能力：非常弱，在空气中的射程约几厘米；在固体材料中的射程10-20微米，一张薄纸就能挡住 。 重核才具有α衰变 （A150）共200多种。 （1） β 衰变，放出负电子 （2）β 衰变，放出正电子 （3）俘获轨道电子 质量数守恒：衰变过程中，质量数A保持不变 2. β衰变 3.γ衰变 γ衰变往往是继发于α衰变或β衰变后发生，这些衰变后，原子核还处于较高能量状态，原子核释放γ-ray。 99Mo → 99mTc + β- → 99Tc + γ (T1/2: ①66.02d; ②6.02h) 131I → 131Xe + β- +γ (T1/2:8.04d) + + + + + + + + + － 中微子 ?光子 ?衰变特点： 1.从原子核中发射出光子 2.常常在 ? 或 ? 衰变后核子从激发态退激时发生 3.产生的射线能量离散 4.可以通过测量光子能量来区分母体的核素类别 对于由大量原子组成的放射源，每个原子核都可能发生衰变，但不是所有原子在同一时刻都发生衰变，某一时刻仅有极少数原子发生衰变。放射性核素衰变是随机的、自发的按一定的速率进行，各种放射性核素都有自己特有的衰变速度。放射性核素原子随时间而呈指数规律减少，其表达式为： N=N0e-λt λ: decay constant t: decay time e: base of natural logarithm 衰变的基本规律 指数衰减规律 N = N0e-?t 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（单位时间内一个原子核衰变的几率） 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 N = N0e-?t 氘核聚变 2）核聚变 使两个很轻的原子核聚集变成为一个稍重的原子核的过程，称为核聚变。 实现受控热核聚变的条件: 1）核裂变 使一个重原子核分裂成为两个或两个以上中等质量原子核的过程称为核裂变。 例如：235U 在慢中子的轰击下，可发生裂变反应 (一个235U 核裂变，可释放出约 211MeV 的能量) 3. 裂变与聚变 1、核物理技术在农业中的应用 2、核物理技术在工业中的应用 3、核