Полезное:
Как сделать разговор полезным и приятным
Как сделать объемную звезду своими руками
Как сделать то, что делать не хочется?
Как сделать погремушку
Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами
Как сделать идею коммерческой
Как сделать хорошую растяжку ног?
Как сделать наш разум здоровым?
Как сделать, чтобы люди обманывали меньше
Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили?
Как сделать лучше себе и другим людям
Как сделать свидание интересным?
Категории:
АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
Основные характеристики ядер атомов.Стр 1 из 17Следующая ⇒ Лекция 18. Основные характеристики ядер атомов. Радиоактивный распад. Виды распада. Спектры альфа-, бета- и гамма-излучений. Основной закон радиоактивного распада. Период полураспада. Активность и единицы активности. Методы получения радионуклидов. Взаимодействие ионизирующего излучения с веществом. Линейная плотность ионизации, линейная передача энергии, средний пробег ионизирующей частицы. Особенности взаимодействия с веществом альфа-, бета-, гамма-излучений и нейтронов. Физические принципы защиты от ионизирующих излучений. Понятие об основных биологических эффектах ионизирующих излучений. Физические основы радионуклидных методов диагностики и лучевой терапии.
ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЯДЕР АТОМОВ. 1.Электрический заряд ядра. Ядра всех атомов заряжены положительно. Заряд определяется числом протонов Z, входящих в состав ядра, и соответствуют порядковому номеру элемента в таблице Менделеева: qя = Z e, где q я - заряд ядра, е - положительный заряд, равный заряду электрона. 2. Масса ядра. Массу ядра выражают в атомных единицах массы (а.е.м.). За 1 а.е.м. принята 1/12 массы ядра иотопа углерода с массовым числом 12. 1 а.е.м. = (1,66043 ± 0,00031) х 10-27 кг. Например: mp = 1,00728 а.е.м., mn = 1,00867 а.е.м., ma = 4,00152 а.е.м. 3. Массовое число. Ближайшее к атомной массе атома целое число (А), выраженной в а.е.м. Массовое число равно числу нуклонов в ядре. А = Z + N, где N - число нейтронов в ядре. Обозначение ядра: Нижний индекс порядковый номер Z, верхний - массовое число А, элемента Х. 4. Радиус ядра. Радиус ядера вычисляют по приближенной формуле: (м) или (фм) (1 фм = 10-15м). 5. Спин ядра.- равен сумме спинов нуклонов. Спины протона и нейтрона одинаковы: . Спин ядра, состоящего из четного числа нуклонов равен целому числу или нулю. Например. спин ядра водорода равен , а ядра гелия - нулю. Ядро, состоящее из нечетного числа нуклонов, имеет спин, равный нечетному числу . Например, спин ядра трития равен , а ядра индия . 6. Магнитный момент ядра Pmя. - выражают в ядерных магнетонах Бора mя. Магнитный момент протона ~ Pmp = 2,79 mя, нейтрона Pmn = -1,91 mя; , mя. Знак “-” означает, что магнитный момент нейтрона или ядра ориентирован противоположно спину. Энергию, необходимая для разделения ядра на отдельные нуклоны, называется энергией связи. DЕс в: DЕсв = [Zmp + Nmn - mя]c2 1 а.е.м. обладает энергией » 931,5 МэВ, тогда: DЕсв = [Zmp + Nmn - mя] 931,5, где массы протона, нейтрона и ядра в а.е.м., а DЕсв - в МэВ. Радиоактивность. Взаимодействие ионизирующего излучения с веществом Одним из распространенных источников ионизирующего излучения является радиоактивный распад атомных ядер. В главе наряду с этим вопросом рассматривается и взаимодействие ионизирующего излучения с веществом. Радиоактивность Радиоактивностью называют самопроизвольный распад неустойчивых ядер с испусканием других ядер или элементарных частиц. Характерным признаком, отличающим ее от других видов ядерных превращений, является самопроизволъность (спонтанность) этого процесса. Различают радиоактивность естественную и искусственную. Естественная радиоактивность встречается у неустойчивых ядер, существующих в природных условиях. Искусственной называют радиоактивность ядер, образованных в результате различных ядерных реакций. Принципиального различия между естественной и искусственной радиоактивностями нет. Им присущи общие закономерности. Рассмотрим основные типы радиоактивного распада. Альфа-распад состоит в самопроизвольном превращении одного ядра в другое ядро с испусканием а-частицы (ядра атома гелия 2Не). Схему альфа-распада с учетом правила смещения (закона сохранения зарядового и массового чисел) записывают в виде (27.1) где X и Y— символы соответственно материнского и дочернего ядер. Примером a-распада является превращение радона в поло полоний, а полония в свинец Суммарная масса дочернего ядра и a-частицы меньше массы материнского ядра, то же можно сказать относительно их энергий покоя. Разность этих энергий равна кинетической энергии a-частицы и дочернего ядра. При a-распаде дочернее ядро может образоваться не только в нормальном, но и в возбужденных состояниях. Так как они принимают дискретные значения, то и значения энергии a-частиц, вылетающих из разных ядер одного и того же радиоактивного вещества, дискретны. Энергия возбуждения дочернего ядра чаще всего выделяется в виде g-фотонов. Именно поэтому a-распад сопровождается g-излучением. Если дочерние ядра радиоактивны, то возникает целая цепочка превращений, концом которой является стабильное ядро. Бета-распад заключается во внутриядерном взаимном превращении нейтрона и протона. Различают три вида b-распада.
1. Электронный, или b- -распад, который проявляется в вылете из ядра b--частицы (электрона). Энергии b--частиц принимают всевозможные значения от 0 до Е maх, спектр энергий сплошной (рис. 27.1). Это не соответствует дискретным ядерным энергетическим состояниям. В 1932 г. В. Паули высказал предположение о том, что одновременно с b--частицей из ядра вылетает еще и другая, нейтральная, с очень малой массой. По предложению Э. Ферми эта частица была названа нейтрино. Позже было установлено, что нейтрино возникает при b+-распаде, а при b--распаде — антинейтрино. Энергия, выделяющаяся при b-распаде, распределяется между b-частицей и нейтрино или антинейтрино. Схема b--распада с учетом правила смещения: (27.2) где — обозначение антинейтрино. Примером b--распада может быть превращение трития в гелий: При b- -распаде электрон образуется вследствие внутриядерного превращения нейтрона в протон: (27.3) 2. Позитронный, или b+-распад. Схема b+-распада: (27.4) где n— обозначение нейтрино. Примером b+-распада является превращение рубидия в криптон: При b+-распаде позитрон образуется вследствие внутриядерного превращения протона в нейтрон: (27.5) 3. Электронный, или е-захват. Этот вид радиоактивности заключается в захвате ядром одного из внутренних электронов атома, в результате чего протон ядра превращается в нейтрон: (27.6) Схема электронного захвата: (27.7) Примером е -захвата может быть превращение бериллия в литий: В зависимости от того, с какой внутренней оболочки захватывается электрон, иногда различают К -захват, L -захват и т. д. При электронном захвате освобождаются места в электронной оболочке, поэтому этот вид радиоактивности сопровождается характеристическим рентгеновским излучением. Именно по рентгеновскому излучению и был обнаружен электронный захват. При b-распаде возможно возникновение g-излучения.
|