Upload
alexzadorin
View
429
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
1895 – открытие рентгеновских лучей
1896 – открытие радиоактивности
1898 – открытие полония и радия
2
(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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
13
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
Подвижное равновесие
140Ba
140La
0
20
40
60
80
100
0 50 100
Время, сут
A,
Бк
T(1)>T(2)
15
Отсутствие равновесия
0
20
40
60
80
100
0 50 100
95Ru
95gTc
А, Б
к
Время, ч
T(1)<T(2)
16
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
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
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
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
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
Радионуклиды в природе
Природные Искусственные
Первичные 238U, 235U, 232Th, 40K, и др.
Космогенные 14C, 7Be, 10Be, 32P и др.
22
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
Рекомендуемая литература
http://lanbook.com/books/element.php?pl1_cid=32&pl1_id=909
24