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放射性探测 2014.7.25 简史 1932年，加拿大的沃格特(W. Voget)首次采用装有盖革计数器的野外辐射仪。1949年，美国普林格尔(R.W.Pringle)和劳洛顿(K. I.Rouloton)试制成功了第一批闪烁式野外辐射仪，并在加拿大阿萨巴斯卡湖附近的铀矿区试验成功。 简史 1944年航空放射性测量开始作实验性飞行。1949年美国、加拿大和英国开始设计航空闪烁辐射仪，1950年开始大量生产。1962年美国研制了高灵敏度的航空γ能谱仪，并从1966年开始用于矿产资源调查。60年代后期美国、英国、加拿大、日本等国开始采用汽车γ能谱测量。70年代测氡技术有了新的发展。中国于1954年开始进行放射性普查工作。 几个概念 在原子世界中，淹没在电子云中的原子核是一个具有质量和电荷的核心。现在已经弄清楚，半径仅为原子半径万分之一的原子核，集中着99％以上的原子质量和全部正电。 原子核带有正电荷，其电量g等于电子电量的绝对值e的整数倍，亦即g＝Ze。这里，整数Z称为这元素原子核的电荷数，也就是这化学元素的原子序数．原子核的质量同原子的质量相差极小。 原子的质量应包括原子核的质量和核外各电子的质量。在原子核物理中通常使用另一个叫做“原子质量单位”的单位。按现在的规定，取碳的最丰富的同位素126C原子处于基态的静止质量的1/12作为1“原子质量单位”，以u表示．根据计算 1u＝1.660566 X 1.0-27kg 同位素 原子的质量以“原子质量单位”计算时都接近于一整数，这整数称为原子核的质量数，或称核子数，以A表示。 电荷数Z和质量数A是标志原子核特征的两个重要物理量，常用AZX(或AX)来标记某原子核，其中X代表与Z相应的化学元素符号。Z和A都相同的原子核称为某种核素，Z相同而A不相同的原子核称为同位素。 例如氢有三种同位素，即11H、21H(或21D)和31H(或31T)，分别称为氢核、氘核(又称重氢)和氚核。 中子 原子核X是由Z个质子和A-Z个中子所构成。对于轻核，质子数和中子数近乎相等，对于重核，中子数约为质子数的1．5倍。这是由核子之间作用力的性质所决定的。 例如氦42He核中有两个质子和两个中子；铁5626Fe核中有26个质子和30个中子；铀23892U核中有92个质 子和146个中子等。 中子在原子核中是构成核的稳定粒子，但在核外并不稳定，一个自由的中子的平均寿命约15min，它将衰变为一个质子、一个电子和一个反中微子，因此自由中子是有放射性的。 核力 质子与质子之间有着很大的斥力，中子又不带电，不可能是电性力使质子、中子聚集成原子核，也不可能是万有引力， 因为它比电磁力还小1039倍。那么，是一种什么力能够使质子与质 子，质子与中子，中子与中子紧紧地束缚在一起呢?经研究发现，这是一种强相互作用力，称为核力。 实验说明核力具有下列重要的性质： (1)核力比电磁力强100多倍，是强相互作用力； (2)核力是短程力．只有当核子之间的距离为2个fm（1fm＝10-15m）之内，核力才显示出来。 结合能 原子核既然是由核子组成的，它的质量就应等于全部核子质量之和。设以mx、mp、 mn分别表示原子核AZX 、质子和中子的质量，于是应该有： Mx=Zmp+(A-Z) mn 但实验测定的原子核质量mx总是小于上式所给出的量值，这一差额称为原子核质量亏损。 相对论指出，当系统有质量改变时一定也有相应的能量改变，关系为⊿E=(⊿ m)c2。由此可知，质子和中子组成核的过程中必有大量的能量放出，这能量称为原子核的结合能，常用EB来表示．反之，要使原子核再分解为单个的质子和中子就必须给予和结合能等值的能量。 例如氘的结合能为2.23MeV。实验证实，当γ射线光子具有的能量达到2.23MeV时，就能将氘核分解为自由的中子和自由的质子。 第一节 原子核的放射性衰变 在人们发现的2000多种同位素中，绝大多数(约1600多种)都是不稳定的，它们会自发地蜕变，变为另一种同位素，同时放出各种射线．这样的现象称为放射性衰变。 1896年贝克勒耳(H．Bacquerel)首先发现了铀的放射性现象，随后于1898年居里夫妇(P.M.Curie) 又发现了放射性元素钋和镭，这是人类认识原子核的开始．19-34年约里奥·居里夫妇(F．I．Joliot—Curie)发现人工放射性，从而开始人工制备放射性元素，并为应用放射性开辟了广阔的途径. 　一、放射性探测的基本知识 第二章　射线与物质的相互作用 三、　放射性测量单位与 标准源 2.放射性物质的质量及含量单位 　　 长寿命的放射性核素如铀、钍，可以用称量的方法来度量，用克（g）或千克（kg）来