当前课程知识点:核辐射物理及探测学 > 第三章 原子核的衰变 > 3.4 γ跃迁 > 3.4.1 什么是γ跃迁?
下面我们来看一看γ跃迁
首先什么是γ跃迁
对于大部分α衰变β衰变
以及大部分核反应而言
其生成的子核都是处于激发态的
处于激发态的原子核
是不稳定的它要退激
退激的方式可能是发出γ射线
也可能是发射内转换电子
这个过程我们就称之为γ跃迁
也可称之为γ跃迁衰变
下面我们来看一看
γ跃迁的一般性质
γ跃迁有这样的基本特点
它是同中子
同质子
原子核之间的变化
就是N和Z都是不变的
仅仅是能量状态之间的改变
这是第一点
第二所发射的粒子能量
γ射线或者内转换电子
能量在几个keV到十几个兆电子伏这样一个
比较大的范围之内
第三
γ衰变发生速度总是比较快的
它的半衰期范围呢典型的是在
10^-16s到10^-4s这样一个范围
虽然我们后面也会看到
还有比10^-4s更大的
但是主要在这样
在这样一个范围之内
它包括我们前面所说的
γ光子发射和内转换电子发射
这两种形式
γ光子有什么样的特点呢
首先γ光子的静质量为零
它的动质量是Eγ/c^2
或者说hν/c^2
这是它的动质量
γ光子的动量呢
p=mc=hν/c或者等于h/λ
这里边λ是光子波长
h是普朗克常数
ν是光子频率
γ射线的波长大约有多长呢
我们来看一看
hν=hc/λ
因为ν等于光速除波长
hc是个常数
它是1239.8
兆电子伏·飞米
如果λ我们也用飞米来表示的话
这个式子就是它的一个具体的数值表现
波长到底多长呢
就是以fm为单位的时候
光子波长等于1239.8除上hν
hν我们以MeV为单位
所以从这个式子我们可以看出
如果你面对的是一个1MeV的γ射线
它的波长是多少呢
就是1239.8飞米
这是它的波长
γ光子的内禀自旋为1
就是一个h拔
我们知道自旋是整数的
那就是玻色子
所以γ光子是玻色子
并且γ光子是纵向极化的
另外γ光子是中性粒子
它不带电
在γ衰变中说衰变能怎么样呢
衰变能反映的是衰变前后能级的能量差
比如说衰变之前是在这个状态
衰变之后在这个状态
Ei和Ef
Ei和Ef的能量差
对应的就是衰变能
我们知道γ衰变母核变成子核和γ光子
这样一个过程
因此衰变能是会被子核和
γ光子所分享的
因此衰变能就等于TR加上Eγ
Eγ就是γ光子的能量
TR这个R是反冲核的意思
就tr是反冲核的动能
由于反冲核所获得的动能
实际上是很小的
因此基本上我们可以近似认为
γ光子能量 Eγ是约等于E0的
E0是Ei-Ef
所以y光子的能量就
基本约等于Ei-Ef
一次通常只会发射一个γ射线
我们就可以根据动量守恒来
稍微计算一下核反冲的动量
核反冲的动能是多少
γ光子所带走的动量
和反冲核所带走的动量
大小相同方向相反近似都等于hν/c
根据动量不难算出反冲的动能是多少
就是反冲核的动能
等于1/2的MR乘上它的速度平方
这里边我们用动量来表示
经过整理之后会得到
反冲核的动能
与衰变能之间的关系
反冲核的动能
等于衰变能乘上一个系数
这个系数呢
是多大的一个系数呢
我们举个例子来看
比如说铯-137衰变成钡-137
再产生一个γ射线
这个过程
这个过程子核的衰变能是多少呢
反冲的核是钡-137
我们就需要在这个式子里边
带入钡-137的参数
下面这个MR就应该是钡-137
它的质量
我们查表就可以把钡-137的数据代进去
上面这E0
就是这个过程所放出的γ射线的能量
0.662个MeV
整理下来看一看
我们发现
钡-137就是子核
所获得的反冲能占整个γ衰变的反应能
0.662MeV中的多少呢
百万分之2.6
所以这是很小的一个数量
所以我们确实可以说
在γ衰变里边
子核的反冲能是极小的一部分
我们可以近似地认为
γ光子的能量就是
γ衰变总的反应能
所以有这样的结论
子核的反冲能通常是很小的
它仅承担了衰变能的10^-5或者更小
对于这样一个小的差异
我们现有的探测器是很难测量到的
这就是γ跃迁的一般性质
-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
-1.3 原子核的大小与稳定性规律
-1.4 原子核的结合能
-1.5 原子核的自旋
-1.6 原子核的磁矩与电矩
-1.7 原子核的统计性质、宇称与能态
-课后作业--作业
-2.1 放射性衰变的基本规律
-2.2 递次衰变规律
-2.3 放射系
-2.4 放射规律的一些应用
-课后作业--作业
-3.1 原子核的衰变方式
-3.2 α衰变
-3.3 β衰变
-3.4 γ跃迁
-课后作业--作业
-4.1 核反应的概况
-4.2 核反应能和Q方程
-4.3 核反应截面和产额
-4.4 反应机制及核反应模型
-课后作业--作业
-6.1 辐射与物质相互作用概述
-6.2 重带电粒子与物质的相互作用
-6.3 快电子与物质的相互作用
-6.4 γ射线与物质的相互作用
-课后作业--作业
-7.1 统计学的基础知识
-7.2 放射性测量的统计误差
-7.3 电离过程的涨落与法诺分布
-7.4 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
-课后作业--作业
-8.1 气体中离子与电子的运动规律
-8.2 电离室
--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
-8.3 正比计数器
-8.4 G-M计数管
-8.5 气体探测器小结
-课后作业--作业
-9.1 闪烁体
-9.2 光电倍增管
-9.3 闪烁探测器
-9.4 单晶闪烁谱仪
-课后作业--作业
-10.1 半导体与半导体探测器
-10.2 PN结半导体探测器
-10.3 锂漂移和高纯锗半导体探测器
-10.4 其他半导体探测器
-课后作业--作业
-12.1 活度测量方法
-12.2 符合测量法
-12.3 γ能谱解析
-课后作业--作业
-13.1 中子的基本特性与分类
-13.2 中子源
-13.3 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
-13.5 常用的中子探测器
-课后作业--作业