2.4.1 放射源活度修正和源性质分析在线视频

我们已经掌握了

放射性衰变的基本规律

递次衰变的基本规律

这些规律在生活中

会有所应用吗

放射性衰变规律的应用

还是挺多的

比如我们可以据此规律

了解放射源的基本性质

和任意时刻源的活度

掌握放射源生产的规律

利用放射性进行年代断代

制造出短寿命核素发生器等等

下面几个知识点

都是关于放射性规律的应用的

首先第一个我们来看一下

放射源活度的修正

和源性质的分析

放射源活度的修正

其实是放射性指数衰减规律的

一个直接应用

它的典型应用就是

已知一个放射源

在某个时候的活度

通常情况下

是这个放射源生产出来的时候

由厂家测量给出来

它的活度是多少

然后我们求一下

在其他时刻的活度

这个其他时刻往往是你应用的时候

想知道它的活度究竟是多少

这个里面如果这样一个放射源

是一个单一的放射源

也就是说它的衰变生成的那个核素

不是个放射性核素的话

活度其实是很容易去计算的

直接利用我们前面得到的关系

A(t)=A0·e^(-λt)

就可以直接得到了

当然这个地方我们会知道

如果你这个放射源

它已经标出来这个放射源

究竟是一个什么样的放射源

是钴源 铯源 还是其它的

我们根据这个标示的值

直接就知道了

它究竟是哪一种核素

根据它是哪一种核素

我们可以去查一个衰变纲图的手册

就可以得到它的半衰期

然后根据它的半衰期

以及这个上面所标示的

测量它活度的时间

然后根据它开始的时候的活度

我们就可以求出它现在的活度

也可以求出各种射线的强度来

下面我们来看一个例题

一个铯-137的放射源

我们知道铯-137

它衰变生成的是钡-137

是一个稳定核素

所以铯-137

它是一个简单的指数衰减规律

实验测量

在1995年10月1号的时候

制备出来的铯-137

是2×10^-5克

我们已经知道铯-137的半衰期呢

是30.03年

铯-137的原子量是136.907

根据这些数据我们来算一下

2015年10月1号的时候

这个放射源它的活度究竟是多少

它放出来的各种射线的强度是多少

那我们可以先直接把

铯-137的衰变常数算出来

这个很简单

利用λ和T1/2的关系

直接可以求出来

算出来的话

铯-137的衰变常数是7.29×10^-10/s

我们再来算一下

1995年源制备的时候

铯-137的核的数目

我们利用下面这个关系

可以求出来

在1995年的时候

制备出来的放射性原子核的数目

是8.797乘以10的16次方个

有了上面两个数据

其实我们直接可以得到

就是它们俩相乘了

直接可以得到

1995年的时候铯-137源的活度

它的活度是多少呢

我们直接给大家乘出来

是6.41×10的7次方贝克

也就是1.73毫居

下面我们就可以计算了

2015年的时候

这个放射源的活度究竟是多少

1995到2015经过了20年的时间

我们把这个20年给它放进去

就可以得到2015年的时候

这个放射源的活度

是4.04×10的7次方贝克

从这个源的活度上面来讲

我们会看到经过20年的时间

这个放射源其实衰变的并不多

原因就很简单

就是因为铯-137

它的半衰期是30多年

经过20年显然衰变的数目

还不到一半

所以我们可以计算出来

经过20年之后

铯-137放射源

放射性活度

减弱为原来的63%

根据它的衰变纲图

我们就可以去计算

2015年的时候

铯-137源放出来的各种射线的强度

首先我们可以得到β射线的强度

我们看137Cs

它发生的衰变就是β-衰变

虽然有两种β-粒子

但是两种β-粒子

加起来的百分比是100%

所以我们可以直接得到

β射线它的强度

其实就是我们前面得到的

这个4.04×10的7次方每秒

下面我们来计算一下

它的γ射线的强度

铯-137在它衰变的过程里头

会放出一个能量为

662keV的γ射线

我们会看到这个γ射线的

绝对强度是85%

所以我们源的活度乘以85%

就是这样的γ射线它的强度

我们给它乘进去就可以得到了

当然我们还可以计算

它的内转换电子的强度

这个时候乘的那个百分数呢

应该是9.56%

也可以求出它的总电子强度

这个里面我们会看到有β射线

也有内转换电子

其实从射线本质上来讲

都是电子束

所以我们可以求出

它总的电子强度

就是前面的那两个百分数

加上这个9.56%

再乘以源的活度

最后我们可以得到的是

总电子强度其实比源的活度

还要大一些

后面还有几个例题

一个是关于铁-55

它的活度的修正

然后这个地方

铁-55的半衰期是2.737年

所以这样的一个放射源

经过20年的时间

它的活度会有一个比较大的减弱

减弱为原来的0.63%

如果我们换一种放射源

这个放射源的半衰期更短

它的半衰期只有271天

这样的话

我们会知道经过20年的时间

它的活度会减弱为原来的多少呢

经过简单的计算我们可以得到

它的活度减弱为原来的

百分之8.2×10的-7次方这样一个量级

也就是说

如果当时这个放射源

还是一个放射源的话

放到现在

基本上这个放射源的活度

已经测不到

下面我们来介绍一下

关于放射源性质分析的一个内容

它的典型应用的

就是在我们用放射源的时候

其实我们需要确定

这个放射源里面

究竟有哪些放射性核素

这个组成对于我们研究它的

能够放出来的射线种类

射线能量等等都是密切相关的

例如我们要用一个

锶-90放射源的时候

我们就应该知道

锶-90它是衰变成了钇-90

钇-90本身又是具有放射性的

它还会衰变

所以如果一开始

生产出来的是一个

纯的锶-90的放射源

实际上到我们能够去运用的时候

可能这个里头

就包括的不仅仅是锶-90

也包括了钇-90

这个时候我们去查衰变纲图

了解这个放射源性质的时候

就不能光光去看锶-90

它的衰变纲图

同时我们还需要看的是

钇-90它的衰变纲图

这里面有两张图

其中一张图是锶-90

它的衰变纲图

从衰变纲图我们可以看出来

锶-90 β衰变

直接衰变到了钇-90的基态

只放出一种β粒子

这种β粒子的最大能量

是546个keV

平均能量是195.8个keV

再往下看

我们看到右边这张图

是钇-90它的衰变纲图

钇-90也是一个β-衰变的合数

它会衰变出3种β-粒子

其中一种最大能量是93.8个keV

当然这个绝对强度是很小的

第二种是最大能量519.4个keV

当然这个绝对强度也不大

只有0.01%

第三种就是从钇-90

直接衰变到锆-90的基态上的

这样一个β-衰变

放出来的β粒子的最大能量是

2280.1个keV

这个能量比较高

这个绝对强度也比较大

所以我们会看到

其实开始光有锶-90的时候

它放出来的β射线的情况

和既有锶-90

又有钇-90的时候

放出来的β射线的情况

是不一样的

所以我们分析这个放射源的时候

一定要去看一下

它衰变生成的那个核素

是一个稳定的核素

还是一个放射性的核素

如果是一个放射性的核素

这个放射性核素

它衰变放出来的射线

就要对我整个放射源的性质

构成一个很重大的影响

这个是关于

我们放射性活度的修正

和源性质分析的一个内容

这个是我们放射性规律的

很直接的一个应用

在实际的工作里面

其实用的还是比较多的

这一节就到这儿