卫生监督培训——核辐射与物质相互作用摘要.ppt

主要由不稳定的原子核（如象232Th、228Ra等放射源）放出来的 最大能量～10MeV 通常情况下 4～6MeV 可放出α粒子的放射性同位素有200多种 有时可由加速器得到能量可达几百MeV的α粒子 （这样的能量足以克服任何靶物质原子核的库仑排斥力，而使α粒子进入核力范围，因而它是产生核反应的一种有效的入射粒子） 穿透力强 穿过同样厚度的同一物质时，β粒子比α粒子损失的能量要小得多，所以具有更大的穿透力。 电离本领弱 穿过同样厚度的同一物质时，β粒子比α粒子的能量损失要小得多，所以产生的电子正离子对就少，电离本领弱。 无论是慢中子、中能中子、快中子，也无论是轻核、中等核、重核，都可以发生这两种反应。但 无论是在轻核、重核中，慢中子对轻核为主，对重核为主；无论轻核、重核，热中子为主。 表2.6 几种核的前两个激发态的能量 0.145 0.045 238U 2.0 0.45 23Na 2.1 0.84 56Fe 6.14 6.06 16O 1.01 0.84 27Al 7.56 4.43 12C 第二激发态（MeV） 第一激发态 （MeV） 核 第二激发态（MeV） 第一激发态 （MeV） 核 非弹性散射具有阈能的特点 规律：轻核激发态的能量高 重核激发态的能量低 重核易产生非弹性散射 对235U核，中子的能量至少要45KeV 阈能 弹性散射 弹性散射在中子与物质相互作用中是最常见的 弹性散射的特点：碰撞前后体系动能相等 动能分配发生变化 入射中子： 散射中子： 反冲核： 图2.20 中子的核反冲示意图 设：中子与核发生弹性碰撞 弹性散射的一般表达式： 中子的运动方向改变，能量有所减少。这是反应堆中发生中子慢化的主要过程。 由碰撞过程中的能量、动量守恒关系可以得到： 反冲核速度： 反冲核能量： 系数α 反冲核能量： A1 时 A = 1 时 此时反冲核的能量最大 结论：轻核 氢核 1) A越小，反冲核所获得的能量就越大 当 A=1 时（氢 质子），反冲核的能量最大， （对中子减速作用最好） 可以采用氢核作为辐射体产生质子反冲来减低中 子的速度 如： 水（H2O）、石蜡（C2H2) 选用氢核作辐射体，反冲核就是质子 由此可见： 2）当A很大时，α值很小，反冲核带走的能量很小, 中子几乎不损失能量，也就是说：高Z物质对中子慢化没有多大作用。 质量数　 0.221 0.284 0.640 0.750 0.889 １ １６ １２ ４ ３ ２ １ 靶　核 表2.7 几种轻核的α值 图2.21 氢的中子散射截面 中子的散射截面随中子能量的增加而增加 b) 中子的吸收 中子吸收： 辐射俘获 核裂变 产生带电粒子的核反应 入射中子与物质相互作用后不再作为自由粒子存在的现象 目前用的最多的是以下三种核反应： 核反应中释放的能量 反应截面 2. 核反应 可见： 中子入射到某一原子核上发生核反应后，中子被吸收，生成的是具有一定能量的带电粒子，。 对 反应 半衰期：7.3秒 放出β、γ射线 是水中放射性的主要来源 2）核裂变 核裂变是核反应堆中最重要的核反应 易裂变同位素、裂变同位素 铀-233 铀-235 钚-239 钚-241 在各种能量的中子作用下均能发生裂变，并且在低能中子作用下发生裂变的可能性较大。 的裂变反应： 裂变碎片 中子数目 同时释放200MeV的能量 不是全部产生裂变，还有辐射俘获反应 带走165MeV的能量 3）辐射俘获 中子射到核上，被俘获（抓住），形成一个新核 复合核。 这个复合核是不稳定的，处于激发状态的。立即通过放出γ光子而回到基态，这就叫做“辐射俘获” 辐射俘获的表示 具有放射性 简写： 原子核俘获一个中子后， 生成一个比原来的核质量数大1个单位的同位素，而且生成核是放射性的，用下式描述： 最常用的： β 吸收了中子的核变成为另一种同位素，这新生的同位素是放射性的，这个现象叫做 “ 中子活化”，所生成的放射性称为 “ 感生放射性 ”。测量经过中子辐照后材料中的放射性，就可知道中子的强度，这就是 “活化法” 被照射样品的放射性活度： 截面 样品质量 亚氟加德罗常数 原子量 中子通量密度 饱和系数 同位素丰度 1）用反应堆生产放射性同位素最常用的核反应； 2）通过测量中子辐照后的样品放射性强度，而得到 “中子通量”、“俘获截面”以及进行样品元素分析。 辐射俘获目前应用于以下一些方面： 小结：几类射线与物质相互作用的特点 重带电粒