Понятие о радиоактивности. Лекция 1, Алиев Р.А
TRANSCRIPT
![Page 2: Понятие о радиоактивности. Лекция 1, Алиев Р.А](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022051016/557ecf02d8b42a706f8b4e08/html5/thumbnails/2.jpg)
1895 – открытие рентгеновских лучей
1896 – открытие радиоактивности
1898 – открытие полония и радия
2
![Page 3: Понятие о радиоактивности. Лекция 1, Алиев Р.А](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022051016/557ecf02d8b42a706f8b4e08/html5/thumbnails/3.jpg)
(1866 – 1934)
Открытие радия позволило понять строение
атомного ядра
1902 – Понятие о радиоактивных превращениях
(Резерфорд и Содди)
1909 – опыт Резерфорда
1919 – первая ядерная реакция и открытие протона
(Резерфорд)
1930 – открытие нейтрона (Боте, Беккер, Чедвик)
1934 – искусственная радиоактивность
(Ф. и И. Жолио-Кюри)
3
![Page 4: Понятие о радиоактивности. Лекция 1, Алиев Р.А](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022051016/557ecf02d8b42a706f8b4e08/html5/thumbnails/4.jpg)
Деление ядер 235U тепловыми
нейтронами
• При делении выделяется около 200 МэВ
• Деление происходит несимметрично
• Продукты деления обладают избытком нейтронов
• Происходит испускание мгновенных и запаздывающих нейтронов (2-3)
0,00001
0,0001
0,001
0,01
0,1
1
10
60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180
Массовое число
Вы
хо
д,
%
4
![Page 5: Понятие о радиоактивности. Лекция 1, Алиев Р.А](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022051016/557ecf02d8b42a706f8b4e08/html5/thumbnails/5.jpg)
Виды радиоактивного распада
• Альфа-распад
• Бета-распад
• Гамма-распад • Спонтанное деление • Испускание протона (147Tm, 151Lu)
• Испускание кластеров
Q=(M-ΣMi)c2
Радиоактивность – самопроизвольное изменение состава или состояния ядра
N
Z
ЭЗ, b+
b-
a
спонтанное деление
гипотетические ядра
линия стабильности
5
![Page 6: Понятие о радиоактивности. Лекция 1, Алиев Р.А](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022051016/557ecf02d8b42a706f8b4e08/html5/thumbnails/6.jpg)
Альфа-распад 241Am 95
237Np 93
0,00
0,059
0,102
0,156 5389 (1,0%)
5443 (12,5%)
5486 (86,0%)
5545 (0,3%)
Я
ЯM
MEE a
aХарактерен для
тяжелых ядер
6
![Page 7: Понятие о радиоактивности. Лекция 1, Алиев Р.А](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022051016/557ecf02d8b42a706f8b4e08/html5/thumbnails/7.jpg)
4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000
Ea, кэВ
0
1·105
2·105
3·105
Им
пульсы
225Ac
221Fr
221Fr
217At
213Po
Спектр актиния-225 с продуктами распада
7
![Page 8: Понятие о радиоактивности. Лекция 1, Алиев Р.А](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022051016/557ecf02d8b42a706f8b4e08/html5/thumbnails/8.jpg)
Бета-распад 40K b (89,5%)
Ebmax=1,33 МэВ
19
20 40Ca
K-захват
(10,5%)
E=1,46 МэВ
40Ar 18
Характерен для нейтронно-избыточных (b-) и нейтронно-
дефицитных (b+ и K-захват) ядер
Примеры – 90Y, 177Lu, 18F, 124I и мн. др. 8
![Page 9: Понятие о радиоактивности. Лекция 1, Алиев Р.А](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022051016/557ecf02d8b42a706f8b4e08/html5/thumbnails/9.jpg)
Бета-распад
• Для нейтронно-дефицитных ядер с
Z<30 преобладает b+ , для ядер с Z>80
- K-захват, для 30<Z<80 – конкурируют
оба процесса
• Энергия отдачи при испускании b-
частицы – около 100 эВ
9
![Page 10: Понятие о радиоактивности. Лекция 1, Алиев Р.А](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022051016/557ecf02d8b42a706f8b4e08/html5/thumbnails/10.jpg)
Гамма-переход и внутренняя
конверсия
• Обычно время жизни возбужденного состояния ядра 10-7 – 10-11 с
• Встречаются долгоживущие возбужденные состояния – ядерные изомеры
• Переход в основное состояние может сопровождаться испусканием орбитального электрона (с последующим испусканием характеристического рентгеновского излучения)
Пример – 99mTc
10
![Page 11: Понятие о радиоактивности. Лекция 1, Алиев Р.А](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022051016/557ecf02d8b42a706f8b4e08/html5/thumbnails/11.jpg)
100
1000
10000
100000
0 200 400 600 800 1000 1200
E, ???
569,7
1063,7
Им
пул
ьсы
E, ???
10
100
1000
0 200 400 600 800 1000 1200
482
554
976
1048
Им
пул
ьсы
а)
б)
Гамма- и электронный спектр висмута-207
11
![Page 12: Понятие о радиоактивности. Лекция 1, Алиев Р.А](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022051016/557ecf02d8b42a706f8b4e08/html5/thumbnails/12.jpg)
K
M
L
K
M
L
K
M
L
K
M
L
K
M
L
К-захват
Электроннаяконверсия
Оже-процесс
Характеристическое рентгеновскоеизлучение
KLM
Ka
Процессы в ионизированном атоме
12
![Page 13: Понятие о радиоактивности. Лекция 1, Алиев Р.А](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022051016/557ecf02d8b42a706f8b4e08/html5/thumbnails/13.jpg)
13
![Page 14: Понятие о радиоактивности. Лекция 1, Алиев Р.А](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022051016/557ecf02d8b42a706f8b4e08/html5/thumbnails/14.jpg)
Вековое равновесие
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
0 50 100 150 200 250
Время, сут
А,Б
к
234Th
238U
T(1)>>T(2)
A(2)=A(1)0(1-exp(-λ2t))
14
![Page 15: Понятие о радиоактивности. Лекция 1, Алиев Р.А](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022051016/557ecf02d8b42a706f8b4e08/html5/thumbnails/15.jpg)
Подвижное равновесие
140Ba
140La
0
20
40
60
80
100
0 50 100
Время, сут
A,
Бк
T(1)>T(2)
15
![Page 16: Понятие о радиоактивности. Лекция 1, Алиев Р.А](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022051016/557ecf02d8b42a706f8b4e08/html5/thumbnails/16.jpg)
Отсутствие равновесия
0
20
40
60
80
100
0 50 100
95Ru
95gTc
А, Б
к
Время, ч
T(1)<T(2)
16
![Page 17: Понятие о радиоактивности. Лекция 1, Алиев Р.А](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022051016/557ecf02d8b42a706f8b4e08/html5/thumbnails/17.jpg)
Содержание химических элементов в земной коре
0,00000001
0,000001
0,0001
0,01
1
100H B F Al
Cl
Sc
Mn
Cu
As
Rb
Nb
Rh In
I
La
Pm Tb
Tm Ta Ir Tl
At
Ac
Кларк
земная кора
каменные метеориты
O Si
K Ca
Fe
BaSr
Pb
Se
Te Re
Ti
Th
U
Распространенность элемента определяется строением ядра
17
![Page 18: Понятие о радиоактивности. Лекция 1, Алиев Р.А](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022051016/557ecf02d8b42a706f8b4e08/html5/thumbnails/18.jpg)
Магические числа (2, 4, 8, 20, 28,
50, 82, 126) и магические ядра
(4He, 16O, 40Ca, 48Ca, 208Pb)
• Повышенная распространенность
• Относительное уменьшение массы
• Увеличение энергии отделения
нуклона
• Увеличение энергии первого
возбужденного состояния
18
![Page 19: Понятие о радиоактивности. Лекция 1, Алиев Р.А](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022051016/557ecf02d8b42a706f8b4e08/html5/thumbnails/19.jpg)
Оболочечная модель ядра
1s
1p
1f
2p
1g
2d
3s
1h
2f
3p
1i
1d2s
2 2
8
20
28
50
82
126
2
2
2
2
2
4
4
4
4
4
6
6
6
6
8
8
8
10
10
12
14
19
![Page 20: Понятие о радиоактивности. Лекция 1, Алиев Р.А](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022051016/557ecf02d8b42a706f8b4e08/html5/thumbnails/20.jpg)
Изотопный состав олова
0%
5%
10%
15%
20%
25%
30%
35%
112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124
A
До
ля
в п
ри
ро
дн
ой
см
ес
и
20
![Page 21: Понятие о радиоактивности. Лекция 1, Алиев Р.А](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022051016/557ecf02d8b42a706f8b4e08/html5/thumbnails/21.jpg)
Энергия связи ядра
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0 50 100 150 200
A
МэВ
2H
4He
56Fe
208Pb
Синтез Деление
21
![Page 22: Понятие о радиоактивности. Лекция 1, Алиев Р.А](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022051016/557ecf02d8b42a706f8b4e08/html5/thumbnails/22.jpg)
Радионуклиды в природе
Природные Искусственные
Первичные 238U, 235U, 232Th, 40K, и др.
Космогенные 14C, 7Be, 10Be, 32P и др.
22
![Page 23: Понятие о радиоактивности. Лекция 1, Алиев Р.А](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022051016/557ecf02d8b42a706f8b4e08/html5/thumbnails/23.jpg)
Основные первичные радионуклиды
Радионуклид
T1/2, лет
Доля в природной смеси
изотопов, %
238U
4,5109
99,27
235U
7,0108
0,72
232Th
1,41010
100
40K
1,3109
0,0117
87Rb
4,91010
27,8
150Nd
51010
5,6
147Sm
1,61011
15,07
176Lu
3,61010
2,6
138La
11011
0,089
23
![Page 24: Понятие о радиоактивности. Лекция 1, Алиев Р.А](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022051016/557ecf02d8b42a706f8b4e08/html5/thumbnails/24.jpg)
Рекомендуемая литература
http://lanbook.com/books/element.php?pl1_cid=32&pl1_id=909
24