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2.3.1 放射系在线视频

2.3.1 放射系

下一节:2.4.1 放射源活度修正和源性质分析

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2.3.1 放射系课程教案、知识点、字幕

我们生活的地球上

存在很多天然放射性核素

有的半衰期是很短的

比如说氡-219

它的半衰期只有大概4秒

按照这个半衰期

地球上所有的氡-219这个核素

都应该已经衰变完了

但实际中我们还能够看到

氡-219 这是什么原因呢

这就是放射性平衡

在自然界的体现

我们把地球上

存在的处于长期平衡

或者称为永久平衡的

递次衰变系列称为放射系

下面我们简要介绍一下

放射系的相关内容

做过辐射测量的人都知道

我们生活的地球上

存在着很多的这种放射性核素

有的放射性核素的半衰期

其实是很短的

只有几秒或者连秒都不到

这样的一个量级

我们按照这样的一个半衰期

去考量的话我们会知道

如果我们地球上所有的元素

或者所有的核素

都是这样的一种核素的话

按照这样的一个半衰期

它应该早就衰变没了

但实际的情况并不是这样

就是说这样的核素还有

我们还能测到它的衰变

也就是说

情况并不是

我们刚才想象的那种样子

这样的一种情况

其实就是我们地球上

存在的放射系所导致的一个结果

那下面我们来介绍一下

地球上所存在的放射系的

一些内容

地球的年龄大约有46亿年

经过这样的一个漫长的时间之后

地球上还存在着许多的放射性核素

这些的放射性核素

有的本身半衰期是很长的

它的存在就不是一个问题

有的半衰期比较短

刚才我们说到了

半衰期比较短的这些核素

究竟是怎么存在的呢

有了我们前面关于

放射性平衡的那个概念

我们就会知道

其实这样的短半衰期的核素

它是在一个衰变系列里头的

它不断的在衰变

其实又不断的在生成

所以到目前为止

我们依然可以测得到它

目前发现地球上

还存在着3个天然放射系

分别是钍系铀系和锕系

在三个放射系里面

打头的核素分别是

Th-232 U-238和U-235

它们的半衰期都很长

我们先来看一下钍系

钍系是从Th-232开始

经过10次的连续衰变

最后到达稳定核素Pb-208

我们来看一下Th-232

它的质量数

它的质量数是232

我们看到它是4的整数倍

所以钍系我们也叫4n系

也就是在钍系里面

所有这些核素它的质量数

都是4的整数倍

为什么会这样呢

因为在放射系里头我们会看到

其实这个放射系里面

只会涉及到两种衰变形式

一种是α衰变

α衰变本身是一个质量数

减少4的一种衰变过程

另外一种衰变是β-衰变

而β-衰变呢

它并不改变质量数

所以在这样一个衰变系列里头

它的这个质量数是4的整数倍

就都是4的整数倍

在这样一个衰变系列里头

只要母体的质量数是4的整数倍

后面所有子体

包括最后稳定子体的质量数

就都是4的整数倍

在钍系里面

子体里面半衰期最长的是5.75年

所以钍系建立平衡

所需要的时间并不长

几十年就可以了

这张图描述的就是钍系的情况

这个图里面

我们用圆圈去表示一种核素

这个图的横坐标是Z

纵坐标是A

所以我们会看到

α衰变

我们用一个箭头线去表示它

斜向下的一个箭头线去表示它

是Z-2 A-4的一种衰变形式

β衰变

是Z+1的一个衰变形式

A并不变化

这个图里面

我们会有一些实线的圆圈

和一些虚线的圆圈

实线的圆圈指的是

实际上我们现在还能够测到的

处于这个放射系里面的那些核素

当然包括稳定核素

虚线表示的这些核素

是我们目前在自然情况下

已经测不到的一些放射性核素

但是这些放射性核素

可以通过人工的办法给它生产出来

生产出来呢

我们发现它也可以放在

这个衰变系列里头

所以我们用虚线的圆圈去表示它

这张图里面

我们从Th-232开始往下数它的衰变

当然我们数衰变的过程里头

你会发现

有的核素它的衰变

可能不止一种形式

既有α衰变又有β衰变

这种往下数

看一下有几代衰变的这种情况

究竟怎么办呢

我们说你数到分岔的时候

沿着一条路走

不要两条路都走

沿着一条路走下去就可以了

最后我们可以数出

一共有10代衰变

这个地方我们看一个

分支衰变的现象

例如这个Bi-212

它就有两种衰变形式

一个是α衰变

一个是β-衰变

我们再来看一下铀系

铀系又叫4n+2系

它从U-238开始

经过14次的连续衰变

最后到达稳定核素Pb-206

U-238的质量数是238

它是4的整数倍加2

所以这个系我们叫4n+2系

子体中半衰期最长的核素

达到了10的5次方年

这样的话我们说铀系建立平衡

需要的时间是很长的

需要几百万年的时间

才可以建立平衡

这张图描述了

铀系它的整个系列的情况

那我们再来看一下锕系

锕系是从U-235开始

经过14次衰变

最后到达稳定核素Pb-207

235是4的整数倍加3

所以这个系列也叫4n+3系

子体中半衰期最长的是10的4次方年

所以锕系建立长期平衡

需要几十万年的时间

这张图描述的就是锕系整个系列

衰变的情况

天然放射系里面

有4n系4n+2系4n+3系

唯独缺了4n+1系

缺的这样一个系列

究竟是没有呢

还是说原来有可能通过衰变

已经衰变没了

我们说通过人工的办法

的确恢复出来一个系

我们叫镎系

镎系就是从Np-237开始

经过11次衰变

最后到达稳定核素Bi-209

现在只有Bi-209还在

其它的那些都已经衰变没有了

在放射系这个概念里面

我们还要介绍几个

就是说

你真正去测量岩石样品的时候

我们要求这个岩石的放射系

应该是处于平衡状态的

如果你在采集样品的过程里头

破坏了它的这个长期平衡体系

你的测量结果就可能是有偏差的

为什么会破坏

它的长期平衡体系呢

这个原因主要是因为

这个衰变系列里面

可能会有一些放射性的气体

这个里面都是氡

氡可能会跑掉

跑掉之后

这个整个平衡体系就破坏了

破坏了之后你再去测量它的数值

可能就不准确了

所以我们采集样品之后呢

要把这个样品密封起来

密封达到氡本身半衰期的5到7倍

放这样一个时间

然后再去测量就可以了

那这个里面我们会看到

其实几个衰变系列里面的

氡本身的半衰期都不是太长

所以需要的时间也不会太长

这个是我们关于

放射系的内容的介绍

这个里面我们要掌握

放射系其实就是处于长期平衡

或者我们叫永久平衡的

一个递次衰变系列

在这个衰变系列里头

每一代放射性核素

它本身的活度都应该是相等的

所以我们会知道一个放射系

它本身总的放射性活度

应该是各代放射性核素加起来

也就是母体的放射性活度

乘以它的这个衰变的次数就可以了

这一节就到这里

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

2.3.1 放射系笔记与讨论

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