当前课程知识点：核辐射物理及探测学 > 第一章原子核的基本性质 > 1.3 原子核的大小与稳定性规律 > 1.3.3 β稳定曲线及原子核的稳定性规律

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1.3.3 β稳定曲线及原子核的稳定性规律在线视频

1.3.3 β稳定曲线及原子核的稳定性规律

下一节:1.3.4 核势垒

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1.3.3 β稳定曲线及原子核的稳定性规律课程教案、知识点、字幕

下面我们来看一看

β稳定曲线

和原子核的稳定性规律

这里所看到的一个图是核素图

它可以从一些网站来下载下来

比如说BNL

布鲁克海文国家实验室的网站

下载下来

核素图它是一个二维图

横轴给出来了一个

核素的中子数

纵轴给出来一个核素的质子数

一个中子数和一个质子数

就来决定了一个核素

当然大家也会意识到

我们说决定核素是3个因素

但是我们也知道

核素通常处于基态

因此如果它不是一个

同质异能态的话

我们用N和Z也就足够了

这里边我们沿着纵轴切一刀

得到就叫同位素

沿着横轴切一刀呢

那么就叫同中异荷素

沿着斜向的这样切一刀

得到就是Z+N等于常数的

一条直线

那么它称之为同量异位数

为了理解这个核素图呢

我们首先做一个辅助线

这个辅助线是Z=N的

我们看到这个核素图里边

每一个核素

被我们标出了不同的颜色

其中的黑色是意味着

原子核特别稳定

什么样的原子核比较稳定呢

如果Z比较小

我们发现核素的黑色部分

和这个辅助线

相对来说是重合的

也就是Z比较小的时候

N是近似等于Z的

当Z增大的时候

N变得比Z要大起来

比如说当Z等于50的时候

N/Z会达到1.4的比值

当Z等于90的时候

N/Z会达到1.6的比值

我们举个例子

像Pb-208是一个稳定核素

Pb的Z是多少呢? 是82

那么它的N是多少呢

是126

这个时候

它的N/Z达到1.54

我们的黑点跟它连成一条线

这叫做β稳定曲线

这个β稳定曲线

就反映了一个原子核要稳定

首先Z和N得相等

当Z在增大的时候呢

N要比Z要大一些

或者再大一些才可以

这个β稳定曲线

我们有一个经验公式

Z和A的关系来表述

这个核素图我们发现

稳定的核素只出现在

中间的黑色的这个区域上

在黑色区域的两边

还有一些核素

再往两边看就是白色的

没有核素的区域

那么为什么这个

或者这个地方是没有核素呢

我们首先知道这个地方

上面这个地方和下边这个地方

它分别反映了质子数偏多

和中子数偏多这两种情况

那我们来看一看

质子数偏多或中子数偏多

这区域的细节

我们可以看到

质子数偏多就是

黑色区域的上部

我们看到像Fe-52 Fe-53等等

它有一些注释

比如这里边的EC EC指的就是

轨道电子俘获

然后这个8.51m

m指的是分钟

这个Fe-53

它的半衰期是8.51分钟

Fe-52 8.275小时

是指它的半衰期

我们沿着这个位置

往左上角看发现

Fe-53 Co-53就变成240毫秒了

那么这意味着

随着我们从这一点

往左上角看

原子核是越来越不稳定的

那我们可以反过来看

Cr-53再往右下角看

V-53是1.61分钟

T-53是32.7秒

从网页下载看

它也是变得越来越不稳定了

所以除了黑色区域之外

无论是往左上角

还是往右下角

它都是不稳定的

并且偏离这个黑色区间

黑色区域越远越不稳定

当然左上角和右下角

它的衰变的方式是不一样的

左上角是通过

EC方式来衰变的

右下角是通过

β-的方式来衰变的

这是这个图的细节

所展示给我们的

因此由核素图和β稳定曲线

我们可以形成如下的认识

只有处于β稳定曲线上的核素

才有可能是稳定的

处于β稳定曲线上方的

也就是质子数相对较多的核素

是不稳定的

它主要通过EC

或者β+衰变方式来趋向稳定

处于β稳定曲线下方的

中子数相对较多的核素

也是不稳定的

它主要通过β-衰变的方式

来趋向稳定

我们把β稳定曲线里边

黑色的那些摘出来

把它归类

形成这样的认识

在这些稳定的核素里边

什么样的核素最多呢

偶偶核最多

就是中子和质子

都是偶数的核最多

有多少个有166个

中子和质子数

一偶一奇一奇一偶

这样情况也比较多

分别是56 53这样

那么中子数和质子数

都是奇数的情况

是比较少见的

我们只看到了

9个稳定的核素

这就是规律

规律就是偶偶核最稳定

然后奇偶核和偶奇核次之

最不稳定的是奇奇核

另外当质子数和中子数

取如下数值的时候

原子核特别稳定

这些数目被我们称之为魔幻数

这些数是多少呢

是2 8 20 28 50 82

当质子数和中子数

是这些数值的时候

原子核特别稳定

当然中子数取126的时候

原子核也很稳定

质子数目前为止

我们还取不到126这样一个数

这就是β稳定曲线

和原子核的稳定性规律

让我们小结一下

看起来稳定的原子核并不多

只有那些处在

β稳定曲线上的原子核

才是稳定的吗

是的

只有处于β稳定曲线上的

原子核才是稳定的

也就是说无论经历多么久的时间

那个原子核

还是那个原子核

不会发生衰变

举个例子

像C12 O16 Fe56

这样的原子核

就是稳定的原子核

β稳定曲线会有适用的范围吗

是的虽然β稳定曲线

可以用一个经验公式来拟合

但是这个公式

不能外推到高Z区

实际上在原子系数大于83

就B元素之后

我们就再也没有办法

找到稳定的原子核了

也就没有所谓的β稳定曲线了

是因为所有的核数

都会发生β衰变吗

在这个高Z区

不稳定并不是因为

它会发生β衰变

根本原因是由于Z的增大

导致了库仑排斥能的增大

这使得原子核不稳定

对于高Z区

主要发生的是α衰变

那么这个我们将会在

第三章来讨论

核辐射物理及探测学课程列表：

第一章原子核的基本性质

-1.1 基础知识、常量与单位

--1.1.1 基础知识、常量与单位

-1.2 原子核的构成、表示方法与相关术语

--1.2.1 原子核的构成

--1.2.2 原子核的表示方法

--1.2.3 一些原子核相关的术语

-1.3 原子核的大小与稳定性规律

--1.3.1 原子核的大小

--1.3.2 核力的基本特性

--1.3.3 β稳定曲线及原子核的稳定性规律

--1.3.4 核势垒

-1.4 原子核的结合能

--1.4.1 质量亏损与质量过剩

--1.4.2 原子核的结合能与比结合能

--1.4.3 液滴模型

-1.5 原子核的自旋

--1.5.1 原子核的自旋

-1.6 原子核的磁矩与电矩

--1.6.1 原子核的磁矩

--1.6.2 原子核的电矩

-1.7 原子核的统计性质、宇称与能态

--1.7.1 原子核的统计性质

--1.7.2 原子核的宇称

--1.7.3 原子核的能态

-课后作业--作业

第二章原子核的放射性

-2.1 放射性衰变的基本规律

--2.1.1放射性的发现

--2.1.2原子核的放射性

--2.1.3衰变纲图

--2.1.4放射性衰变的基本规律

--2.1.5描述放射性的特征量

--2.1.6 放射性活度、比活度、射线强度

-2.2 递次衰变规律

--2.2.1 递次衰变规律

--2.2.2 放射性平衡与逐代衰变

-2.3 放射系

--2.3.1 放射系

-2.4 放射规律的一些应用

--2.4.1 放射源活度修正和源性质分析

--2.4.2 放射源制备时间与放射源活度确定

--2.4.3 碳-14断代年代法

--2.4.4 地质放射性鉴年法

--2.4.5 短寿命核素发生器

-课后作业--作业

第三章原子核的衰变

-3.1 原子核的衰变方式

--3.1.1 原子核的衰变方式

-3.2 α衰变

--3.2.1 α衰变的形式

--3.2.2 α衰变的特点

--3.2.3 α衰变的衰变能

--3.2.4 α衰变与核能级图

--3.2.5 α衰变的衰变常数

-3.3 β衰变

--3.3.1 什么是β衰变？

--3.3.2 中微子假说

--3.3.3 中微子的性质

--3.3.4 β-衰变

--3.3.5 β+衰变

--3.3.6 轨道电子俘获

--3.3.7 β衰变三种类型小结

--3.3.8 β衰变的费米理论与选择定则

--3.3.9 β能谱形状与库里厄图

--3.3.10 衰变常数与比较半衰期

-3.4 γ跃迁

--3.4.1 什么是γ跃迁？

--3.4.2 γ跃迁的多极性与主要特点

--3.4.3 γ跃迁几率与选择定则

--3.4.4 同质异能跃迁

--3.4.5 内转换

-课后作业--作业

第四章原子核反应

-4.1 核反应的概况

--4.1.1 原子核反应相关概念

--4.1.2 核反应中的第一

--4.1.3 核反应的分类

--4.1.4 核反应中的守恒定律

-4.2 核反应能和Q方程

--4.2.1 核反应能

--4.2.2 Q方程

--4.2.3 Q方程的应用

--4.2.4 实验室坐标系和质心坐标系

--4.2.5 核反应阈能

--4.2.6 L系和C系中出射角的关系

-4.3 核反应截面和产额

--4.3.1 核反应截面

--4.3.2 微分截面和角分布

--4.3.3 L系和C系中反应截面的关系

--4.3.4 反应产额

-4.4 反应机制及核反应模型

--4.4.1 核反应的三阶段描述和各截面的关系

--4.4.2 核反应的光学模型

--4.4.3 复合核模型

--4.4.4 共振和共振公式

--4.4.5 (n,γ)反应的1/v规律

-课后作业--作业

第六章射线与物质相互作用

-6.1 辐射与物质相互作用概述

--6.1.1 射线(辐射)及射线的分类

--6.1.2 带电粒子与物质原子的碰撞过程

--6.1.3 能量损失率、比能损失或阻止本领

-6.2 重带电粒子与物质的相互作用

--6.2.1 重带电粒子与物质相互作用的特点

--6.2.2 电离能量损失规律：Bethe公式

--6.2.3 对Bethe公式的讨论

--6.2.4 Bragg曲线与能量歧离

--6.2.5 能量损失的Bragg加法法则

--6.2.6 重带电粒子的射程及射程歧离

--6.2.7 阻止时间

-6.3 快电子与物质的相互作用

--6.3.1 快电子与物质相互作用的特点

--6.3.2 辐射能量损失规律

--6.3.3 快电子的能量损失率

--6.3.4 快电子的吸收与射程

--6.3.5 快电子的散射与反散射

--6.3.6 正电子湮没

--6.3.7 带电粒子与物质相互作用小结

-6.4 γ射线与物质的相互作用

--6.4.1 能谱的概念

--6.4.2 γ射线与物质相互作用的特点

--6.4.3 光电效应(物理、能量、截面)

--6.4.4 康普顿效应

--6.4.5 电子对效应

--6.4.6 三种效应的比较

--6.4.7 其他作用过程

--6.4.8 γ射线的衰减规律

--6.4.9 关于中子与物质相互作用的说明

-课后作业--作业

第七章辐射测量的数理统计基础

-7.1 统计学的基础知识

--7.1.1 伯努利实验

--7.1.2 二项分布

--7.1.3 泊松分布

--7.1.4 高斯分布

--7.1.5 串级变量

-7.2 放射性测量的统计误差

--7.2.1 核衰变数的涨落

--7.2.2 放射性测量的统计误差

-7.3 电离过程的涨落与法诺分布

--7.3.1 电离过程的涨落与法诺分布

-7.4 粒子束脉冲的总电离电荷量的涨落

--7.4.1 粒子束脉冲的总电离电荷量的涨落

-7.5 时间间隔的统计分布

--7.5.1 相邻信号脉冲(或粒子)的时间间隔

--7.5.2 相邻“进位脉冲”的时间间隔

-课后作业--作业

第八章气体电离探测器

-8.1 气体中离子与电子的运动规律

--8.1.1 气体中离子与电子的运动规律

-8.2 电离室

--8.2.1 电离室的工作机制

--8.2.2 脉冲电离室及其输出信号

--8.2.3 脉冲电离室的主要性能指标第一部分：能量分辨率

--8.2.4 脉冲电离室的主要性能指标第二部分：饱和特性、坪特性等

--8.2.5 累计电离室

-8.3 正比计数器

--8.3.1 正比计数器的工作原理

--8.3.2 正比计数器的输出信号

--8.3.3 正比计数器的主要性能指标

-8.4 G-M计数管

--8.4.1 GM计数管的工作机制

--8.4.2 有机自熄GM计数管

--8.4.3 卤素自熄GM计数管

--8.4.4 自熄GM计数管的输出信号和主要性能指标

-8.5 气体探测器小结

--8.5.1 气体探测器小结

-课后作业--作业

第九章闪烁探测器

-9.1 闪烁体

--9.1.1 闪烁体及其分类

--9.1.2 闪烁体的主要物理特性

--9.1.3 闪烁光的收集

-9.2 光电倍增管

--9.2.1 光电倍增管及其主要性能

-9.3 闪烁探测器

--9.3.1 闪烁探测器输出信号的物理过程及输出回路

--9.3.2 闪烁探测器的输出信号

--9.3.3 闪烁探测器输出信号的涨落

-9.4 单晶闪烁谱仪

--9.4.1 单晶闪烁谱仪的构成和主要性能指标

-课后作业--作业

第十章半导体探测器

-10.1 半导体与半导体探测器

--10.1.1 半导体探测器及其基本特点

--10.1.2 半导体的基本性质

-10.2 PN结半导体探测器

--10.2.1 PN结半导体探测器的工作原理

--10.2.2 PN结半导体探测器的输出信号

--10.2.3 PN结半导体探测器的主要性能

-10.3 锂漂移和高纯锗半导体探测器

--10.3.1 锂漂移半导体探测器

--10.3.2 高纯锗半导体探测器

--10.3.3 锂漂移和高纯锗半导体探测器的性能与应用

-10.4 其他半导体探测器

--10.4.1 其他半导体探测器

-课后作业--作业

第十二章核辐射测量方法

-12.1 活度测量方法

--12.1.1 辐射测量关心的问题

--12.1.2 活度测量的相对法与绝对法

--12.1.3 影响活度测量的因素

--12.1.4 α放射性样品活度的测量

--12.1.5 β放射性样品活度的测量

-12.2 符合测量法

--12.2.1 什么是符合？

--12.2.2 真符合

--12.2.3 反符合

--12.2.4 延迟符合

--12.2.5 符合曲线

--12.2.6 偶然符合

--12.2.7 真偶符合比

-12.3 γ能谱解析

--12.3.1 γ能谱解析

-课后作业--作业

第十三章中子及中子探测

-13.1 中子的基本特性与分类

--13.1.1 中子的基本特性与分类

-13.2 中子源

--13.2.1 中子源

-13.3 中子与物质的相互作用

--13.3.1 中子与物质的相互作用

-13.4 中子探测的特点与探测方法分类

--13.4.1 中子探测的特点与探测方法分类

-13.5 常用的中子探测器

--13.5.1 常用的中子探测器

-课后作业--作业

1.3.3 β稳定曲线及原子核的稳定性规律笔记与讨论

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