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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,世界上第一张,X,光照片,In 1895,William,Roentgen,a chemist in Germany,had been studying light from a,Crookes,tube(now called X-ray tubes)and noticed that it exposed some photographic film that was nearby,thus providing the first evidence that rays other than visible light could expose photographic plates.He named these invisible rays a“X-rays”because“X”represents the unknown in physics.That same year he made the first radiographic image,shown in,left figure.,In 1901 he received the Nobel Prize in physics for his work.,X-ray tubes,贝克勒尔与,居里夫妇,居里夫妇,第一章,原子核与放射性物理基础,1)“,原子”概念的提出,古希腊时代,哲学思辩,泰勒斯,:,万物,源于,水,自然现象归于自然物质,水 空气 土 火,等,德谟克利特,:,万物由,原子,构成,原子是物质世界的共同基础,.,不能再分割,.,原子 思辩性概念,思辩球,思辩性“原子”在沉睡了,2000,多年后,2,）,1803,道耳顿原子,科学概念球,科学概念球,公元前,4,世纪,德寞克利特,1803,道尔顿,1911,卢瑟福,1913,玻耳,1932,海森堡,？,人类认识物质“基本砖块”历程,电子,2000,多年,6 0,多 年,100,1990,年代,“,基本砖块,”,轻子,12,夸克,36,媒介子,13,希格斯粒子,1,合计,62,其中,2,个粒子尚未发现：引力子和希格斯粒子。,1964,夸克,原子结构,原子核,中子,质子,电子,(,电子云,),+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,从母核中射出,的,4,He,原子核,粒子得到,大部分衰变能,238,U,4,He+,234,Th,放射性母核,!,一 基本衰变类型,:,衰变,衰变,241,Am,237,Np,+,+,+,+,+,+,+,+,+,发生原因,母核中子或质子过多,质子转变成中子，并且,带走一个单位的正电荷,中子转变成质子，并且,带走一个单位的负电荷,+,中微子,-,反中微子,三种子体分享裂变能,因此电子具有连续能量,基本衰变类型,:,衰变,-,中微子,原子轨道电子被俘获,基本衰变,衰变（动画）,Radiocarbon Formation and Exchange,Cosmic rays,n,proton,14,C,14,N,CO,2,14,CO,2,衰变,3,H,3,He,延迟的中子发射过程产物,-缓发中子,裂变中子中有0,.,6%的缓发中子使得,热中子反应堆可控！,正衰变,11,C,11,B,质子变成中子,X,射线,电子俘获,电子俘获,7,Be,7,Li,+,+,+,+,+,+,+,+,+,光子,基本衰变类型,:,衰变,内转换,电子,3,）衰变,137,Cs,137,Ba,*,（,激发态）,母核,-,衰变 衰变,137,Ba,+,射线（,661.7,keV,）,子核（基态）,（,0.0,）,光子是什麽？（学生举例说明光子的来源和分类）,射线就是高能量的光子：几百,keV,-,MeV,量级,衰变发生由于原子核能量态高，从高能态向低能态跃,迁，在这个过程中发射,射线，原子核能态降低。,射线是高能量的电磁辐射,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,衰变,3,He,3,He,衰变,-,衰变,+,衰变,衰变,二 衰变规律,半衰期,(,half-live),1.3.3,放射性衰变基本规律,1,指数衰减规律,N=N,0,e,-,t,N,0:,（,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,N=N,0,e,-,t,衰变规律,:,核辐射与物质的基本作用,。,。,。,。,原子,。,n,物 质：气体 液体 固体,包括人体 等,微观粒子间碰撞有动量和能量的传递,库仑作用,1,电离作用,2,电离效应,二 带电粒子通过物质,自由电子,正离子,+,靶原子,正离子,+,电子,+,4,He +,Ar,Ar,+,+,e,-,+,4,He,物质中原子被电离，在粒子通过的路径上形成许多离子对：,正离子和自由电子,+,e-,+,-,+,-,+,-,+,-,+,-,+,-,+,-,+,-,+,-,+,-,+,-,+,-,+,-,+,-,+,-,+,-,+,-,+,-,+,-,+,-,+,-,+,-,+,-,+,-,+,-,+,-,+,-,+,-,+,-,库仑作用,射线与,射线,电离效应比较,射线,射线,径迹 粗 直,细 弯,电离作用强,电离作用严重,产生离子对数目多,电离作用,Z,1,Z,2,/v,2,Z,1,入射粒子原子序数,Z,1,靶粒子原子序数,v,入射粒子速度,实验结果,粒子,径迹是一条直线,5.3,MeV,粒子在空气中,的射程,3.83 cm,电子径迹是折线,轫致辐射,电子打在荧光屏上产生,X,射线,电视机显像管,特征,:x,射线能量连续,0,E,Max,(,电子能量,),电视机 高压,15 kV,电子束能量,15,keV,x,射线能量,0-15,keV,应注意玻璃含有,40,K U Th,产生机制,原子核,Cherenkov,辐射,机,理,v,c/n,分子极化,-,退,极化发光,-,元光干涉相长,射线对物质的电离,作用,:,两步过程,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,电离效应,次级电子使,物质原子电离,射线,第,1,步,初级作用,第,2,步,次级作用,光电效应,自由电子,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。,+A,A*+,e,-,（,光电子）,原子,A +X,射线,原子,受激原子,电子对效应,能量,1.02,MeV,的,射线,与原子核作用可能产生一对正,-,负电子。,M M +e,+,+e,-,1,+,2,1.02,MeV,m,e,m,e,0.511MeV 0.511MeV,基本条件：,射线能量,E,1.02,MeV,为什麽？,能量转化成质量,M=E/C,2,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,光子。,e,+,+e,-,+,m,e+,+m,e-,=0.511 +0.511,MeV,质量转化为能量 转化效率,(100%,）,相互作用系数,质量减弱系数,质量能量转移系数,质量能量吸收系数,相互作用系数,碰撞阻止本领,辐射阻止本领,总阻止本领,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,1,）与,H,原子核的弹性碰撞,传递能量 质子跑出来 中子被慢化,n+H n +p,第一步 打出质子（载能）,第二步 质子引起物质电离,慢化剂,:,轻水,(,1,H,2,O),重水,(,2,D,2,O),五 中子与物质的作用,n,H,n,n,p,电离,2,）,中子核反应,例如,(n,p),反应,n +,14,N,14,C +p,第一步 核反应产生质子,第二步 质子对物质产生,电离作用,n,p,电离,14,N,14,C,人体有大量,H,和,N,原子,中子对人体电离效应严重,伤害也严重,1,2,电离辐射,直接或间接使介质发生电离,效应的带电或不带电的射线,或粒子,(,能量,keV,),、,、,、,x,、,n,、,p,、,裂变碎片,介子等,来 源,1),放射性物质,(,人造 天然）,2),加速器,3),反应堆,4),宇宙射线,5),地球环境,电离辐射和非电离辐射,非电离辐射,紫外线、红外线、微波等,这些粒子虽能够同物质发生作用但都不能使物质发生电离效应,eV,量级,移动电话,800-1800,MHz,0.01,eV,(,没有电离作用）,
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