当前课程知识点:核辐射物理及探测学 > 第四章 原子核反应 > 4.2 核反应能和Q方程 > 4.2.5 核反应阈能
这节我们要介绍核反应里面
很重要的一个概念
就是核反应阈能的概念
核反应阈能这个概念的推出
就是我们前面说了
有些核反应本身
它是吸能核反应Q小于零
对这样的核反应呢
我们要想找出一个
入射粒子的最少能量
就是说这个最少能量
就能使得这样的一个核反应发生
那这个能量究竟是多少呢
我们把这个能量定义为
这个核反应的反应阈能
所以从这个定义上来讲
我们会知道
核反应阈能的概念
只对Q小于零的核反应才有
如果Q大于零了
这个核反应阈能
对这个核反应过程
是没有意义的
所以一定是Q小于零的情况下
你才能去计算这个核反应的
反应阈能
显然我们已经知道的就是Q
Q的绝对值
我们说在入射粒子的动能
等于Q的绝对值的时候
这个核反应
是不是就可以发生了呢
也就是说这个核反应阈能
是不是就是Q的绝对值
我们说这个答案肯定不是这样的
答案是否定的
原因其实也很简单
因为我们如果是在
实验室坐标系里面讨论的时候
我们会知道
在反应之前
整个体系是有动量的
反应之后
整个体系一定也是有动量的
我们不知道这个动量究竟是多少
但是我们知道有动量的情况下
一定是有动能的
有动能也就是说
这个入射粒子的动能
不光光是提供了Q
而且一定会提供一部分给反应之后
作为它的一个动能的存在
所以Ta一定大于Q
才有可能使这个核反应发生
当然这个Ta大于Q
还是没有告诉我们Ta究竟是多少
下面我们来看一下Ta究竟是多少
所以这个Ta必须大于Q
核反应才能发生
我们把能够将吸能核反应
发生的最小的入射粒子的动能
定义为核反应阈能
一般用Tth去表示它
下面我们来寻找一下
核反应阈能和Q之间的关系
我们选择一个合适的坐标系
去讨论它
我们选择在质心坐标系里面去讨论
质心坐标系呢
我们知道
反应前后系统的动量都是零
反应产物在质心坐标系里面
就不一定有动能
也就是说反应产物
在质心坐标系里面
动能的最小取值可以是零
也就是说在质心坐标系里面的
动能T'
是可以完全转化为核反应能Q的
或者换句话说T'大于等于Q
核反应就可以发生了
我们把这个关系给它写下来
T'等于
靶核的质量除以入射粒子
加上靶核的质量乘上Ta
就是入射粒子的动能
大于等于Q
核反应就能发生
我们把这个式子稍微整理一下
就可以知道
入射粒子的最小能量
究竟是多少了
它的最小能量就是
反应前的总质量除以靶核的质量
乘上Q的绝对值
这个其实就是核反应的阈能
通常情况下
为了计算方便我们还是要把质量
直接用质量数去把它代替
得到的这个核反应阈能的计算公式
这个地方还是要强调一下
核反应阈能只是对Q小于零
才有定义或者才有意义
Q大于零的话
这个式子是没有意义的
前面我们是选择了一个
合适的坐标系
质心坐标系去讨论的核反应阈能
大家想一想
我们不想在质心坐标系
去讨论核反应阈能
我就想在实验室坐标系里面
直接去讨论
这个核反应阈能的大小
究竟能不能讨论
或者是要遇到什么样的困难呢
当然这个内容大家可以
自己尝试的去做一下
其实我觉得可以利用
这样的一个关系
其实我们前面已经得到了一个
不同出射角度的出射粒子
动能的一个表达式
在这个表达式里面
我不知道大家注意没有
有一项是在根号下的
大家看这个设置里面的方括号
方括号上面有个1/2次方
也就是说方括号里边的内容
是一个根号下的一个数值
我们知道要想使得Tb
也就是出射粒子的动能
能够取到值
根号下的这一项必须是
大于等于0的
所以我们说我们把这一项
大于等于0作为一个条件
使得这个核反应能够发生
我们把这个拿出来
按照这个式子去描述的话
我们知道Q对于吸能核反应来说
Q应该小于零
所以我们用它绝对值
去表示它就可以
这个式子里面
我们看这个根号下的这一项
我们要想使得这个式子有意义
那根号下的这一项要大于等于0
我们把它大于等于0
作为一个条件整理出来
其实也可以得到
入射粒子的最小能量
这个得到的结果
和我们在质心坐标系里面
那个很简单的推导过程
得到的结果是一致的
这就是关于核反应阈能的一个概念
我们说对于吸能核反应来说
入射粒子的动能必须
大于一定的数值
这样的核反应才能发生
这个能量限制是一个必要的条件
这个必要条件是
由这个能量守恒动量守恒所决定的
我们要掌握一下
这个核反应阈能
和核反应能之间的关系
就是说你把这个关系式给它记住了
能够正确地计算这个核反应阈能
而且一定要记住
核反应阈能一定是Q小于零
才有的一个数值
对于Q大于零的来说
刚才那个表达式
是没有任何意义的
这节的内容就到这里
-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