核物理基础知识
核基础知识：
一、电磁辐射（Electromagnetic Radiation）
电磁辐射：带净电荷的粒子被加速时，所发出的辐射称为电磁辐射（又称为电磁波）。
电磁辐射：能量以电磁波形式从辐射源发射到空间的现象。
电磁频谱中射频部分是指：频率约由3千赫(KHZ)至300吉赫(GHZ)的辐射。包括形形色色的电磁辐射，从极低频的电磁辐射至极高频的电磁辐射。两者之间还有无线电波、微波、红外线、可见光和紫外光等。电磁辐射有近区场和远区场之分，它是按一个波长的距离来划分的。近区场的电磁场强度远大于远区场，因此是监测和防护的重点。
电磁污染：分为天然电磁辐射和人为电磁辐射两种。
大自然引起的如雷、电一类的电磁辐射属于天然电磁辐射类，而人为电磁辐射污染则主要包括脉冲放电、工频交变磁场、微波、射频电磁辐射等。
电磁辐射危害人体的机理，电磁辐射危害人体的机理主要是热效应、非热效应和累积效应等。
1、热效应：人体70%以上是水，水分子受到电磁波辐射后相互摩擦，引起机体升温，从而影响到体内器官的正常工作。
2、非热效应：人体的器官和组织都存在微弱的电磁场，它们是稳定和有序的，一旦受到外界电磁场的干扰，处于平衡状态的微弱电磁场即将遭到破坏，人体也会遭受损伤。
3、累积效应：热效应和非热效应作用于人体后，对人体的伤害尚未来得及自我修复之前，再次受到电磁波辐射的话，其伤害程度就会发生累积，久之会成为永久性病态，危及生命。
电磁辐射作用:
（1）医学应用：微波理疗活血，治疗肿瘤等
（2）传递信息：通信、广播、电视等
（3）目标探测：雷达、导航、遥感等
（4）感应加热：电磁炉、高频淬火、高频熔炼、高频焊接、高频切割等
（5）介质加热：微波炉、微波干燥机、塑料热合机等
（6）军事应用：电子战、电磁武器等
《电磁辐射防护规定》具体标准如下：
职业照射：在每天8小时工作期间内，任意连续6分钟按全身平均的比吸收率（SAR）小于0.1W/kg。
公众照射：在一天24小时内，任意连续6分钟按全身平均的比吸收率（SAR）应小于0.02W/kg。
二、电离辐射（放射性辐射）
电离辐射：一切能引起物质电离的辐射总称。其种类很多，高速带电粒子有α粒子、β粒子、质子，中子，各种粒子束，宇宙射线，等等。不带电粒子有种子以及X射线、γ射线。电离辐射中的γ射线，X射线，本质是能量非常高的电磁波，有很强的致电离能力。而我们通常说的电磁波一般情况下没有致电离能力或致电离能力非常弱。
α射线：是一种带电粒子流，由于带电，它所到之处很容易引起电离。α射线有很强的电离本领，这种性质既可利用。也带来一定破坏处，对人体内组织破坏能力较大。由于其质量较大，穿透能力差，在空气中的射程只有及厘米，只要一张
纸或健康的皮肤就能挡住。
β射线：也是一种高速带电粒子，其电离本领比α射线小得多，但穿透本领比α射线大，但与X、γ射线比β射线的射程短，很容易被铝箔、有机玻璃等材料吸收。
X射线、γ射线：二者性质大致相同，是不带电波长短的电磁波，因此把他们统称为光子。两者的穿透力极强，要特别注意意外照射防护。
电离辐射各种射线有四个共同特点：
a.有一定的穿透能力；
b.人的五官不能感知，只有专门的仪器才能探测到；
c.照射到某些特殊物质上能发出可见的荧光；
d.透过物质时能产生电离作用。
电离辐射的来源：放射性核素（包括天然的和人工生产的）、核反应装置，如反应堆、对撞机、加速器、核聚变装置等等、用于医学诊断和治疗的X 射线机。辐射对人的危害：高能电磁辐射毫无疑问，将对人造成危害；而粒子辐射的情况要复杂一些；阿尔法辐射和贝塔辐射本身都非常弱，穿透力很差，一般不能直接对人体造成危害，但可以产生电离辐射；但快中子毫无疑问将对人造成非常大的威胁。电离辐射产生的二次辐射本身也并不很强，但容易形成带若放射性的空气，被人吸入后产生较大威胁，关键是电离辐射往往在放射源关闭后仍能存在一定时间，且容易被忽视。
三、X射线（或γ射线）等电磁辐射与物质相互作用及带电粒子与物质的作用机制
X射线和γ射线：都是一定能量范围的电磁辐射，又称光子。光子静止质量为0，不带任何电荷。X射线和γ射线的唯一区别是起源不同。从原子来说，X射线来源于核外电子的跃迁，而γ射线来源于原子核本身高激发态（或基态）的跃迁或粒子的湮灭辐射。辐射可以分为带电粒子辐射和非带电粒子辐射。其中带电粒子通过物质时，在物质原子中的电子和原子核发生碰撞进行能量的传递和交换：其中一种主要的作用是带电粒子直接使原子电离或激发。而非带电粒子则通过次级效应产生次带电粒子使原子电离或激发。能够直接或间接引起介质原子电离或激发的核辐射通常叫做电离辐射。
带电粒子与物质的相互作用：（1）带电粒子能量损失方式之一—电离损失；（2）带电粒子能量损失方式之二—辐射损失；另外，正电子除以上两类损失外，还会产生正电子湮灭辐射。快速运动的正电子通过物质除了发生与电子相同的效应外，还会产生0.511Mev的γ湮灭辐射，在防护上还要注意γ射线的防护。
γ射线与物质相互作用有以下几种基本的次级效应：①光电效应：当γ光子通过物质时，与物质原子中束缚电子发生作用，光子把全部能量转移给某个束缚电子，使之发射出去，这种过程叫光电效应；发生光电效应后，原子内层轨道形成空轨道，外层轨道电子很快填充到空轨道，从而释放出特征X射线或俄歇电子。光电效应发生的几率与入射光子的能量以及介质原子序数有关, 当光子的能量等于或略高于轨道电子的结合能时，发生光电效应的概率最大，光电效应发生的几率随原子序数的增高明显增大。②康普顿效应：入射γ光子同原子中外层电子发生碰撞，入射光子仅有一部分能量转移给电子，使它脱离原子成为反冲电子；而光子能量减少，变成新光子，叫做散射光子，运动方向发生变化，这一过程称为康普顿效应；康普顿效应发生的几率与光子的能量和介质的密度有关，当g 光子的能量为500～1000keV时，康普顿效应比较明显；介质的密度越高，康普
顿效应越明显。③电子对效应：当一定能量的γ光子进入物质时，γ光子在原子核库仑场作用下会转变为一对正负电子，这一现象称做电子对效应；电子对生成的几率大约与原子序数的平方成正比。④γ射线的吸收。γ射线通过物质时，由于光电效应、康普顿效应和电子对生成而损失能量，并逐渐被物质吸收。物质对γ光子阻挡能力用半值厚度(half value layer)表示，半值厚度即使γ光子活度减弱一半所需要的物质厚度。半值厚度与入射光子能量和介质密度有关，入射光子能量越低，介质密度越大则半值厚度越小，即物质对射线的阻挡作用越强。故g射线常用密度大的物质进行防护。
电离作用:当带电粒子（α、?粒子）通过物质时，和物质原子的核外电子发生静电作用，使电子脱离原子轨道形成一个带负电荷的自由电子，失去核外电子的原子带有正电荷，与自由电子形成一离子对。这一过程称为电离(ionization) 带电粒子电离能力的大小可用带电粒子在单位路径上形成离子对的数目表示，称为电离密度(ionization density)或比电离。电离密度与带电粒子的电量、速度以及物质密度有关，带电粒子的电量越大，其与物质原子核外电子发生静电作用越强，电离密度越大；带电粒子的速度越慢，其与核外电子作用的时间越长，电离密度越大。
激发作用:当带电粒子（α、?粒子）通过物质时，和物质原子的核外电子发生静电作用，使核外电子获得能量，由能量较低的轨道跃迁到能量较高的轨道，使整个原子处于能量较高的激发态，称为激发(excitation)。激发的原子不稳定，退
激后可释放出光子或热量。
散射作用:带电粒子与物质的原子核碰撞而改变运动方向和/或能量的过程称为散射(scattering)。仅运动方向改变而能量不变者称为弹性散射。运动方向和能量都发生变化者称为非弹性散射。散射作用强弱与带电粒子的质量有关，带电粒子的质量越大，散射作用越弱，α粒子散射一般不明显，?粒子散射较为明显。韧致辐射:带电粒子受到物质原子核电场的作用，运动方向和速度都发生变化，能量减低，多余的能量以X射线的形式辐射出来，称为韧致辐射(bremsstrahlung)。韧致辐射实际上是一种非弹性散射。韧致辐射释放的能量与介质的原子序数的平方成正比，与带电粒子的质量成反比，并且随带电粒子的能量增大而增大。α粒子质量大，一般能量较低，韧致辐射作用非常小，可以忽略。?粒子的韧致辐射在空气和水中很小，但在原子序数较大介质中不可忽略，因此，在放射防护中，屏蔽?射线应使用原子序数较小的物质，例如塑料、有机玻璃、铝等。
湮灭辐射:?+衰变产生的正电子可在介质中运行一定距离，能量耗尽时和物质中的自由电子结合，两个电子的静止质量（相当于1022keV的能量）转化为两个方向相反、能量各为511keV的g光子而自身消失，叫做湮灭辐射(annihilation radiation)。
吸收作用:带电粒子通过物质时，与物质相互作用, 能量不断损失，当射线能量耗尽后，带电粒子就停留在物质中，射线则不再存在，称为吸收(absorption)。射线被吸收前在物质中所行经的路程称为射程(range)。射线的射程与射线的种类、射线能量、介质密度有关, ?射线比α射线射程长。射线能量越高射程越长，介质密度越大射程越短，对射线吸收作用越强。
四、原子核基础知识
原子核物理：是研究原子核(atomic nucleus)的特性、结构及其相互转变的学科。
原子核的核子之间存在着很强的引力，称为核力，核力使原子核中的核子结合在一起，同时，原子核中又存在质子间的静电排斥力等不稳定因素，原子的稳定性由核子之间的核力产生的稳定效应和质子之间的静电排斥力等不稳定效应的相
对大小决定,与核子数目及质子与中子的比例有关。
核素：质子数、中子数均相同，并处于同一能量状态的原子，称为一种核素(nuclide)。核素用表示，X为元素符号、Z为质子数、A为质量数，质量数即质子数与中子数（N）之和。常简写为AX，如果核素处于激发态，则在右上角
加m。
稳定核素：原子核稳定，不会自发衰变的核素称为稳定核素。
放射性核素：原子核处于不稳定状态，需通过核内结构或能级调整才能趋于稳定的核素,称为放射性核素（radionuclide）。
同位素(isotope)：质子数相同，但中子数不同的核素，它们在元素周期表中占据相同的位置。
同质异能素(isomer)：具有相同的质子数和中子数，处于不同核能态的核素互称为同质异能素。基态的原子和激发态的原子。
核衰变(nuclear decay)：放射性核素由于核内结构或能级调整，自发地释放出一种或一种以上的射线并转化为另一种核素的过程。
核衰变方式：
α衰变：释放出a射线的衰变方式称为a衰变(a decay)。a 衰变发生于原子序数 > 82的核素。
?-衰变：释放出b-射线的衰变方式称为 b-衰变(b- decay) 。 b-衰变发生于富中子核素，实质上是原子核的一个中子转化为质子。
b＋衰变：释放出b＋粒子的衰变方式称为b＋衰变(b＋ decay)。b＋粒子即带一个单位正电荷、质量与电子相同的粒子，也叫正电子(positron)。b＋衰变发生于贫中子核素，实质上是原子核的一个质子转化为中子。
电子俘获 (electron capture)：原子核从核外俘获一个轨道电子。电子俘获也发生在贫中子核素，由于核内中子相对不足而从核外内层的电子轨道上俘获一个电子，使其一个质子转化为中子。
γ衰变：原子核由激发态向基态或由高能态向低能态跃迁时，放出g射线的衰变过程称为g衰变。发生g衰变(g decay)时，原子核的激发能也可以直接传递给核外的内层电子，使之脱离轨道成为自由电子，这一过程称为内转换(internal conversion)，发射的电子叫做内转换电子(internal conversion electron)。发生内转换后该层轨道的空缺随后由外层电子填补，从而发射特征 X射线(characteristic X ray)和俄歇电子(Auger electron) 。
裂变：裂变(fission)包括自裂变与诱发裂变。
自裂变：原子核在没有受到外界激发之下自行分裂。
诱发裂变：重原子核在外界激发下分裂为轻的原子核(图14)。
衰变常数:放射性核素在单位时间内衰变的百分数。是反映放射性核素衰变速度的物理量，是放射性核素的一个重要特征参数。衰变常数越大，放射性核素衰变速度越大。
单位：h-1, min-1, s-1。
物理半衰期:物理半衰期(physical half life)指放射性核素减少一半所需要的时间（T1/2）。是放射性核素的一个重要特征参数。物理半衰期越短表明放射性核
素衰变越快。
单位：h, min, s。
生物半排期:生物半排期（biological half life）指生物体内的放射性核素经各种途径从体内排出一半所需要的时间（T b）。
单位：h, min, s。
有效半减期: 有效半减期（effective half life）指生物体内的放射性核素由于从体内排出和物理衰变两个因素作用，减少至原有放射性活度的一半所需的时间（Teff ）。
单位：h, min, s。
有效半减期与物理半衰期及生物半排期的关系： T eff = T1/2 ?T b/( T1/2+ T b)
放射性活度:单位时间内原子核的衰变数量。是核医学中常用的反映放射性强弱的物理量。
国际制单位：Bq（贝克），KBq（103 Bq），MBq（106Bq），GBq（109 Bq）
旧的专用单位：Ci（居里），mCi（10－3 Ci），mCi（10－6Ci）
1Bq = 1次衰变/秒
1Ci=3.7*1010 Bq
照射量:X射线或γ射线在质量为dm的空气中释放出的全部正、负电子，完全被空气所阻止时形成的同种符号离子的总电荷绝对值dQ与空气质量dm之比,称为照射量(exposure)。即： X=dQ/dm照射量是直接度量X射线或γ射线对空气电离能力的量。
照射量的国际制单位：C ? kg-1（库仑?千克-1）
旧的专用单位：R（伦）、mR或mR
1 C ? kg-1 = 3.876*103 R
吸收剂量:电离辐射授予单位质量物质的平均能量dε与该单位物质的质量dm之比，称为吸收剂量(absorbed dose)即： D= dε/dm
吸收剂量是反映被照射物质吸收电离辐射能量大小的物理量。吸收剂量的国际制单位：Gy（戈瑞），1Gy即1kg被照射物质吸收1J的辐射能量（1Gy=1J ? kg-1）旧的专用单位：rad（拉德）1 Gy =100 rad
当量剂量(equivalent dose):反映各种射线或粒子被吸收后引起的生物效应强弱的电离辐射量。它不仅与吸收剂量有关，而且与射线种类、能量有关，当量剂量是在吸收剂量的基础上引入一与辐射类型及能量有关的权重因子（ωR）得到： H T.R=ωR*D T.R式中，D T.R称器官剂量，是辐射R在组织或器官T中产生的平均吸收剂量。
国际制单位：Sv（希沃特），1Sv=1J? kg-1。
旧的专用单位：rem（雷姆）1Sv=100rem
原子核物理知识点归纳
原子核物理重点知识点 第一章 原子核的基本性质 1、对核素、同位素、同位素丰度、同量异位素、同质异能素、镜像核等概念的理解。 （P2）核素：核内具有一定质子数和中子数以及特定能态的一种原子核或原子。 （P2）同位素：具有相同质子数、不同质量数的核素所对应的原子。 （P2）同位素丰度：某元素中各同位素天然含量的原子数百分比。 （P83）同质异能素：原子核的激发态寿命相当短暂，但一些激发态寿命较长，一般把寿命 长于0.1s 激发态的核素称为同质异能素。 （P75）镜像核：质量数、核自旋、宇称均相等，而质子数和中子数互为相反的两个核。 2、影响原子核稳定性的因素有哪些。（P3~5） 核内质子数和中子数之间的比例；质子数和中子数的奇偶性。 3、关于原子核半径的计算及单核子体积。（P6） R =r 0A 1/3 fm r 0=1.20 fm 电荷半径：R =（1.20±0.30）A 1/3 fm 核力半径：R =（1.40±0.10）A 1/3 fm 通常 核力半径＞电荷半径 单核子体积：A r R V 3033 434ππ== 4、核力的特点。（P14） 1.核力是短程强相互作用力； 2.核力与核子电荷数无关； 3.核力具有饱和性； 4.核力在极短程内具有排斥芯； 5.核力还与自旋有关。 5、关于原子核结合能、比结合能物理意义的理解。（P8） 结合能：),()1,0()()1,1(),(),(2 A Z Z Z A Z c A Z m A Z B ?-?-+?=?= 表明核子结合成原子核时会释放的能量。 比结合能（平均结合能）：A A Z B A Z /),(),(=ε 原子核拆散成自由核子时外界对每个核子所做的最小平均功，或者核子结合成原子核时平均每一个核子所释放的能量。 6、关于库仑势垒的理解和计算。（P17） 1.r>R ,核力为0，仅库仑斥力，入射粒子对于靶核势能V (r )，r →∞，V (r ) →0，粒子靠近靶核，r →R ，V (r )上升，靠近靶核边缘V (r )max ，势能曲线呈双曲线形，在靶核外围隆起，称为库仑势垒。 2.若靶核电荷数为Z ，入射粒子相对于靶核 的势能为：r Ze r V 2 0241 )(πε=，在r =R 处， 势垒最高，称为库仑势垒高度。
核物理基础
第一章核物理基础 第一节基本概念 一、原子结构 原子是构成物体的微小单位，其大小为10－10m数量级，原子的中心是带正电的原子核，其大小是原子的万分之一，为10－14m数量级；核的周围是带负电的电子在绕核运动，每个电子所带电荷量为e＝1.60219×10－19C。原子核由不同数目的质子和中子组成，质子带正电荷e，中子不带电，质子和中子统称为核子。 原子序数：任何原子的核外电子数，统称为原子的原子序数。由于原子是电中性，核内质子数必然等于核外电子数，因此原子序数同时表示了核外电子数、核内质子数和核电荷数。 核素：具有确定质子数和中子数的原子总体称为核素。目前已知的核素有2000多种。 元素：具有相同原子序数（质子数）的原子总体称为元素。到目前为止，天然和人工合成的元素有109种，组成元素周期表。 同位素：质子数相同而中子数不同的核素，在元素周期表中处于同一位置，故互称同位素。 原子的符号表示：A Z X，X是元素符号，Z是原子序数，A是原子的质量数（原子量），也是原子核内的核子数。 例：1 1H、2 1 H、3 1 H、226 88 Ra、99 43 Tc 量子力学揭示：核外电子的运动状态由主量子数n，轨道角动量量子数l，轨道方向量子数m l 和自旋量子数m s决定。根据泡利不相容原理，在原子中不能有两个电子处于同一状态，即不能有两个电子具有完全相同的四个量子数。在一个原子中具有相同n量子数的电子构成一个壳层，n＝1、2、3、4、5、6、7的各层分别被称为K、L、M、N、O、P、Q层；在一个壳层内，具有相同l量子数的电子构成一个次壳层，l＝0、1、2、3、4、5、6的各次壳层分别用符号s、p、d、f、g、h、i 表示。 二、原子、原子核能级 电子在原子核的库仑场中所具有的势能主要由主量子数n和轨道角动量量子数l决定，并随n、l的增大而升高。 零势能规定：习惯上规定当电子与核相距无穷远时，电子所具有的势能为零。因此，当电子填充核外某一个壳层时，其势能为负值。 基态：电子填充壳层时按照从低能到高能的顺序进行，以保证原子处于最低能量状态。由于内层电子对外层电子具有屏蔽效应，所以实际电子填充壳层时，会出现能级交错，而不是按壳层顺序逐个填充。 结合能：当一个自由电子填充壳层时，会以发射一个光子的形式释放能量，能量的大小等于壳层能级能量的绝对值，这些能量称为相应壳层的结合能。结合能随n、l的增大而减小，对于同一个能级，结合能随原子序数增大而增加。 激发态：当电子获得能量，从低能级跃迁到高能级而使低能级出现空位时，称原子处于激发态。 辐射称为特征辐射：处于激发态的原子很不稳定，高能级的电子会自发跃迁到低能级空位上，从而使原子回到基态。两能级能量的差值一种可能是以电磁辐射的形式发出，这种辐射称为特征辐射，当特征辐射的能量足够高，进入X射线能量范围时，又称为特征X射线；另一种可能是传递给外层电子，使之脱离原子束缚成为自由电子，这种电子称为俄歇电子，它的能量等于相应跃迁的X 射线能量减去该电子的结合能。 K系特征辐射：如果空位出现在K层，L和M及更外层的电子就会跃迁到K层，同时产生K 系特征辐射。类似，有L系特征辐射、M系特征辐射等。
核科学基础知识
核科学基础知识 概述 核科学是研究原子核的结构、特性和相互作用的科学。普通物质的质量几乎全部都集中在原子核。了解核物质在常态和极端状态下的表现非常不易。极端状态存在于早期的宇宙中、存在于当今星球的内核，也可在实验室中通过原子核的相互碰撞实现。 核子科学家藉由测量静止时和碰撞状态下核子的性能、形状和衰退来进行研究。他们要解决的问题有：核子为什么停留在核心中？质子与中子有哪些可能的组合方式？当核被挤压的时候什么发生？地球上的核子起源于何外？核子科学家使用以下方法进行理论和实验研究：高能粒子加速器、创新的检测仪器和最前沿的计算设备。 原子 在20 世纪早期，已经有极具说服力的证据表明物质可以由原子理论加以描述，也就是说，物质是由一些种类不多的、我们称为原子的建筑模块组成。这一理论为当时已知的化学反应提供了一致的、统一的解释。然而，这个原子理论无法解释一些神秘现象。1896 年，A.H.Becquerel （贝克勒尔）发现了具有穿透力的放射线。在1897 年，J.J.Thomson （汤姆逊）指出电子带有负电荷，并且来自于普通物质之中。物质要呈电中性，必定在某处有正电荷潜藏。那么正电荷究竟在哪里，被什么携带呢？ 1911 年出现了一次里程碑的突破。当时，Ernest Rutherford （卢瑟福）和他的同事想要通过实验找到一束阿尔法粒子（氦核）的穿过薄的金箔后的散射角度。 原子的模型 在Rutherford 模型中，原子中心的点是原子核。核的大小被扩大以使在图像中可以看到。 Rutherford 实验的预期结果本来是什么？它取决于原子的组织结构。当时流行的Thomson 模型（或称为”葡萄干—布丁”原子）认为带负电荷的电子（葡萄干）与四处填满的、带正电荷的质子（布丁）混合在一起。这个模型能够解释海量物质的电中性，而且能够解释电荷的流动。按照这一模型，一个阿尔法粒子发生散射时，散射角几乎不可能大于零点几度，而绝大部分几乎不会发生散射。
原子核物理试题
期末考试试卷（B 卷） 课程名称： 原子核物理 学院： 核科学与技术学院 姓名： 校园卡号： （共150分，请选其中的100作答） 1. 我们知道原子核体积近似地与A 成正比，试说明其内在的物理原因。 2. 重核裂变后，生成的中等重的核常伴随着β衰变，为什么？ 3. Bi 21183 衰变至Tl 20781，有两组α粒子，其能量分别为6621keV ，6274keV 。前 者相应是母核衰变至子核基态，后者为衰变至激发态。试求子核Tl 20781激发态的能量。 4. 对于Ca Sc s 42 2068.04221??→?， 查表得3.310),(=m E Z f ，并已知子核的能级特性为+O 。试判断母核的能级特性。 5. 质子轰击7Li 靶，当质子的能量为0.44, 1.06, 2.22 和3.0MeV 时，观测到共振。已知质子和7Li 的结合能为17.21MeV ，试求所形成的复合核能级的激发能。 6. 简述处于激发态的复合核的中子蒸发能谱，并推导之。 7. 什么是内转换电子，内转换电子与β跃迁电子的区别。 期末考试试卷（B 卷）答案 题 号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 总 分 分 数 阅卷教师
1.解： 核力的作用要比库仑力强，而且主要是吸引力，这样才能克服库仑力形成原子核。核子之间的磁力也比核力小很多，万有引力更是微不足道。 核力是短程力，粗略的说，核力是短程力的强相互作用，而且起作用的主要是吸引力。 2.解： 重核的中质比大于1，甚至达到1.54.对于重核，核内的质子数增多，库仑力排斥增大了，要构成稳定的核就必须要还有更多的种子以消耗库仑排斥力作用。贝塔稳定线表示原子核有中子，质子对称相处的趋势，即中子数和质子数相当时原子核比较稳定。 3.解： 子核的激发能量： MeV E E A A E 7.353]62746621[207211)]()([410=-=--= αα 4.解： 4242 21 20 0.68 3.31/2log log(0.6810) 3.13 s Sc Ca f T β+ ???→?=?= 1/2 l o g f T ?判断跃迁种类几次规则知道该β + 衰变为容许跃迁 01,0;0,1 (1)1;1 i i i i I I I πππ?=-=±=?=?+=+=+故而，故而， 所以，母核42 21 Sc 的能级特性为：0+1+。 5.解： 复合核的激发能为： 代入数据得到： **12**3417.60,18.1319.15,19.84E M eV E M eV E M eV E M eV ==== 6.解： 再通过复合核的反应中，出射粒子的能量也具有麦克斯韦分布的特点，在适当的条件下叫分布也是各向同性的。因此，我们可以用液滴蒸发的图像来处理复合核的衰变，这就是中子蒸发能谱。 推导如下： 令剩余核的激发能 n E E E -=0*由于复合核的衰变至剩余核的激发能为n E E E +→**之间的概率与此间的能级成正比，同时与复合核的中子宽度)(n n E Γ成正比， 于是： n n n n n n dE E E E dE E n )()()(0-Γ∝ρ 又反应截面可以写为 ΓΓ=b CN ab ) (ασσ *A aA a A m E E B m m =++
原子核物理学发展史
目录 摘要 (1) 关键词 (1) Abstract (1) Key words (1) 序言 (2) 1.伦琴和X射线的发现 (3) 1.1偶然的发现 (3) 1.2机遇是留给有准备的人 (3) 2.贝克勒尔发现放射性 (3) 2.1贝克勒尔发现铀盐辐射 (4) 3.居里夫人和镭的发现 (4) 3.1钋的发现 (4) 3.2不知疲倦的科学家 (5) 3.3生活的不幸成为研究的动力 (6) 4.卢瑟福和α射线的研究 (6) 4.1卢瑟福发现α射线 (7) 4.2卢瑟福提出有核原子模型 (8) 5.总结 (9) 参考文献 (10) 致谢 (11)
摘要：在21世纪，原子核物理学已经在人类生活，军事上都得到了广泛应用，但有多少人知道其发现的历程呢！在以牛顿理论系统建立的经典力学的大厦笼罩下，原子核物理学又是经过多少科学家的反复推导和验证诞生的呢！或许岁月的长河会掩盖住过往的尘沙，但它无法遮挡住那如黄金般闪耀的历程！ 在本文中我们将通过文献研究法和调查法，跟寻科学家的脚步，来重新认知原子核物理的发展的历程。并且着重通过对卢瑟福对α射线的研究，尤其是α粒子的大角度散射实验，来亲自感受原子核发现的经过。最后讨论原子和物理的发现和发展给人类带来的好处和坏处，正确的对待科学，应用科学，使我们的家园变得更美好。 关键字：X射线放射性α射线 Abstract：In the 21st century, nuclear physics has been in the human life, the military has been widely used, but how many people know that their findings of course! In Newton's theory of classical mechanics system set up for our shadowat, omic nucleus physics and after how many scientists of derivation and validation is born again and again! The long river of years may obscure past dust, but it cannot block the shine like gold of course! In this article, we will through the literature research and survey method and steps of scientists, to the cognitive development of nuclear physics. And emphatically based on the research of the rutherford to alpha rays, especially of alpha particles, large Angle scattering experiment, after found to experience personally the nucleus. Finally discussed the discovery and development of atoms and physical brings to the human, the advantages and disadvantages of the correct treatment of science, applied science, make our home more beautiful. Keywords:X ray radioactive alpha
核物理基础知识
核基础知识： 一、电磁辐射（Electromagnetic Radiation） 电磁辐射：带净电荷的粒子被加速时，所发出的辐射称为电磁辐射（又称为电磁波）。 电磁辐射：能量以电磁波形式从辐射源发射到空间的现象。 电磁频谱中射频部分是指：频率约由3千赫(KHZ)至300吉赫(GHZ)的辐射。包括形形色色的电磁辐射，从极低频的电磁辐射至极高频的电磁辐射。两者之间还有无线电波、微波、红外线、可见光和紫外光等。电磁辐射有近区场和远区场之分，它是按一个波长的距离来划分的。近区场的电磁场强度远大于远区场，因此是监测和防护的重点。 电磁污染：分为天然电磁辐射和人为电磁辐射两种。 大自然引起的如雷、电一类的电磁辐射属于天然电磁辐射类，而人为电磁辐射污染则主要包括脉冲放电、工频交变磁场、微波、射频电磁辐射等。 电磁辐射危害人体的机理，电磁辐射危害人体的机理主要是热效应、非热效应和累积效应等。 1、热效应：人体70%以上是水，水分子受到电磁波辐射后相互摩擦，引起机体升温，从而影响到体内器官的正常工作。 2、非热效应：人体的器官和组织都存在微弱的电磁场，它们是稳定和有序的，一旦受到外界电磁场的干扰，处于平衡状态的微弱电磁场即将遭到破坏，人体也会遭受损伤。 3、累积效应：热效应和非热效应作用于人体后，对人体的伤害尚未来得及自我修复之前，再次受到电磁波辐射的话，其伤害程度就会发生累积，久之会成为永久性病态，危及生命。 电磁辐射作用: （1）医学应用：微波理疗活血，治疗肿瘤等 （2）传递信息：通信、广播、电视等 （3）目标探测：雷达、导航、遥感等 （4）感应加热：电磁炉、高频淬火、高频熔炼、高频焊接、高频切割等 （5）介质加热：微波炉、微波干燥机、塑料热合机等 （6）军事应用：电子战、电磁武器等 《电磁辐射防护规定》具体标准如下： 职业照射：在每天8小时工作期间内，任意连续6分钟按全身平均的比吸收率（SAR）小于0.1W/kg。 公众照射：在一天24小时内，任意连续6分钟按全身平均的比吸收率（SAR）应小于0.02W/kg。 二、电离辐射（放射性辐射） 电离辐射：一切能引起物质电离的辐射总称。其种类很多，高速带电粒子有α粒子、β粒子、质子，中子，各种粒子束，宇宙射线，等等。不带电粒子有种子以及X射线、γ射线。电离辐射中的γ射线，X射线，本质是能量非常高的电磁波，有很强的致电离能力。而我们通常说的电磁波一般情况下没有致电离能力或致电离能力非常弱。 α射线：是一种带电粒子流，由于带电，它所到之处很容易引起电离。α射线有很强的电离本领，这种性质既可利用。也带来一定破坏处，对人体内组织破坏能力较大。由于其质量较大，穿透能力差，在空气中的射程只有及厘米，只要一张
原子核物理复习资料
1、核的自旋：原子核的角动量，通常称为核的自旋。 2、衰变常量：衰变常量是在单位时间内每个原子核的衰变概率。 3、半衰期：半衰期是放射性原子核数衰减到原来数目的一半所需的时间。 4、平均寿命：平均寿命是指放射性原子核平均生存的时间。 5、放射性活度：在单位时间内有多少核发生衰变，亦即放射性核素的衰变率，叫衰变率。 6、放射性：原子核自发地放射各种射线的现象，称为放射性。 7、放射性核素：能自发的放射各种射线的核素称为放射性核素，也叫做不稳定核素。 8、核衰变：原子核衰变是指原子核自发的放射出α或β 等粒子而发生的转变。 9、衰变能：原子核衰变时所放出的能量。 10、核素：具有相同质子数Z和中子数N的一类原子核，称为一种核素。 11、同位素：质子数相同，中子数不同的核素。 12、同中子素：中子数相同，质子数不同的核素。 13、同量异位素：质量数相同，质子数不同的核素。 14、同核异能素：质量数和质子数相同而能量状态不同的核素。 15、镜像核：质子数和中子数呼唤的一对原子核。 16、质量亏损：组成某一原子核的核子质量与该原子核质量之差。 17、核的结合能：自由核子组成原子核所释放的能量。 18、比结合能：原子核平均每个核子的结合能。 19、最后一个核子的结合能：是一个自由核子与核的其余部分组成原子核时，所释放的能量。 21、内转换现象：原子核从激发态到较低的能态或基态的跃迁时把核的激发能直接交给原子的壳层电子而发射出来。 22、内转换电子：内转换过程中放出来的电子。（如果单出这个就先写出内转换现象的定义） 23、内电子对效应： 24、级联γ辐射的角关联：原子核接连的放出的两个γ光子，若其概率与这两个γ光子发射方向的夹角有关，即夹角改变时，概率也变化，这种现象称为级联γ辐射角关联，亦称γ-γ角关联。 25、穆斯堡尔效应：原子核辐射的无反冲共振吸收。 26、核的集体模型：每个核子在核内除了相对其它核子运动外，原子核的整体还发生振动与转动，处于不同运动状态的核，不仅有自己特定的形状，还具有不同的能量和角动量，这些能量与角动量都是分立
核物理专业培养方案
核物理专业培养方案 一、培养目标 本专业培养适应我国核科学建设实际需要，具有系统的、较好的物理学、核物理学基础理论知识和熟练的实验技能，受到良好的科学思维和科学实验的基本训练，对核技术的应用有较全面的了解，适应性强，协作精神好，勇于创新的原子核物理学专门人才。学生毕业后可以继续攻读粒子物理与原子核物理学科、物理学其它学科以及相关应用科学学科的研究生学位；也可以在核物理学及其相关的高技术领域，从事科学研究、技术开发、教学和相关管理工作。 二、业务培养要求 1. 具有较强的获取知识、更新知识和应用知识的能力，良好的表达能力、社交能力和计算机及信息技术应用能力。 2. 在核工程与核技术的科研开发领域，能够综合应用所学理论知识，分析解决实际问题，进行综合实验和工程实践。 3. 比较系统地掌握一门外语，掌握计算机及信息技术应用知识，能够进行中外文文献检索，了解本专业科研方法和发展趋势，掌握科技写作知识。同时能够分析归纳，整理总结，撰写论文，具有通过创造性思维进行创新实验和科技研究开发的能力。 4. 掌握核物理专业的基本科学知识和体系。掌握原子核物理学、核电子学、辐射探测方法、辐射防护、核技术应用等专业基础知识。同时根据专业方向的不同，加强部分专业知识的学习，了解本专业方向的理论前沿、研究动态、应用前景以及相关技术、产业的发展状况。 三、主干学科及主要课程 主干学科：物理学 主要课程：物理学一级学科主干课程：力学、热学、电磁学、光学、原子物理、普通物理实验Ⅰ-Ⅲ、电子线路、电子线路实验、近代物理实验Ⅰ-Ⅱ、理论力学、热力学与统计物理、电动力学、量子力学Ⅰ、固体物理Ⅰ、高等数学、线性代数、概率统计、应用软件基础、数学物理方法、集成电路应用、传感器原理与应用(含实验)、计算机基础与应用(含实验)、电磁测量技术实验、现代电力电子技术基础、综合信息技术实验、嵌入式系统软件与单片机C语言开发、FPGA和CPLD的HDL设计等。核物理专业主干课程：原子核物理学，核物理实验及实验方法，核电子学，辐射剂量与防护，核技术基础等。 四、专业特色 物理基础宽厚扎实、实验实践技能优秀，在传统核物理专业教学基础上，在核结构、核技术应用以及核医学几个方面展开培养工作，培养出适应性更强、技术更全面、理工兼备的高素质核物理专门化人才。 五、修业年限 一般为4年。 六、学位授予 理学学士。 七、毕业合格标准 1．具有良好的思想道德和身体素质，符合学校规定的德育和体育标准。 2．通过培养方案规定的全部教学环节，达到本专业各环节要求的总学分185学分。其中：理论教学149学分；实践教学环节36学分。
[精品]核物理基础知识思考题.doc
第一部分核物理基础知识 第一章原子核结构、核素和同位素 1原子是由什么构成的？具有什么电的性质？ 答：原子是由原子核和核外电子构成的。原子核带正电，核外电子带负电，原子整体呈电屮性。 2原子核具有怎样的性质（质量、半径）？ 答：原子核的质量是原子质量与核外电子质量之差。原子的质量主要集屮在原子核，其半径在10 -12CM量级。 3具有相同质了数的原子被称为同一种元索。质子数 4原子核由什么构成的？ 答：原子核由质子和中子构成。 5 1摩尔（mol）的任何元素包含多少个原子？ 答：6. 022142X10 23 （此即阿伏伽德罗常量） 6原子的质量单位是什么？怎么定义的？ 答:原子的质量单位是u, lu=碳-12原子质量的1/12. （1.6605387X10 - 27Kg） 7什么叫原子核的质量数A? 4He,'2C,,6O严“的质量数分别是多少？ 答：原子质量都接近于一个整数，此整数叫做原子核的质量数A （等于质子数和中子数之和）4He：2C：6O^5U的质量数分别是4、12、16、235 8 “质量数人=质子数Z+屮子数"=核子数”正确吗？为什么？ 答：正确，由于质子和屮子的质量数都十分接近于1,血原子核是由质子和屮子组成的，因而核的质量数也就是核内质子数和屮子数之和，而核子即是指质子和屮子，所以等式正确。 9什么叫核索？用什么样的符号表示一个核索？每个符号的含义数什么？它们之问的关系如何？
答：具有相同质子数z和屮子数N的一类原子核，称为一种核素。其屮X 是元素符号，A是质量数，Z是质子数（或叫电荷数），N是屮子数。2Z+N 10什么叫同位素？举例说明之。 答：质子数相同，屮子数不同的核索称为同位索。例如铀-235和铀-238 是铀的两种同位素。 11举例说明0稳定线左丄部的元素是什么放射性的，0稳定线右下部的元素是什么放射性的？ 答：0稳定线左上部的元素是0-放射性，如C14,右下部是0+放射性，如 Ni570 第二章放射性基础理论 1放射性一般有几种？用什么符号表示？ 答：放射性一般有三种：0射线、0射线、卩射线。 2什么是。射线？特点是什么？ 答：Q射线是高速运动的氮原子核（又称。粒子）组成的。它在磁场屮的偏转方向与止离子流的偏转相同。它的电离作用大，贯穿本领小。 3什么是0射线？特点是什么？ 答：0射线是高速运动的电子流，它的电离作用较小，贯穿本领较大。 4什么是卩射线？特点是什么？ 答：卩射线是波长很短的电磁波。它的电离作用小，贯穿本领大。 5 “放射性现象是由原子核的变化引起的，与核外电子状态的改变关系很小。”对吗？ 答：对 6放射性衰变服从什么衰变规律？ 答：放射线衰变服从指数衰变规律。就大量原子核作为整体来说，其衰变遵从N *严规律。 7 N =是表示放射性的衰变规律吗？说明每个量的物理意义。 答：是。N表示t吋刻的放射性物质的量，NO表示t二0吋刻的放射性物质的量，久表示衰变常数。
原子核物理名词解释
1.放射性：原子核自发地放射各种射线的现象 α衰变：处于激发态的放射性核素（X)，自发地放出α粒子，而转变成另一种原子核（Y)的过程，称为α衰变 2．半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间 3．能级宽度 3.放射性活度定义：一个放射源在单位时间内发生衰变的原子核数。以A表示，表征放射源的强弱。 4.比活度S：单位质量放射性物质的放射性活度 5.核的自旋：原子核的角动量 6.衰变常量：λ指单位时间内每个原子核的衰变概率 7.放射性核素：能自发放射各种射线的核素 8.原子核衰变：指原子核自发地放射出α或β等粒子而发生的转变 9.衰变能：原子核衰变所放出的能量 10.核素：具有相同质子数和中子数的一类原子核。 11.同位素：质子数相同，中子数不同的核素。 12.同量异位素：质量数相同，质子数不同的核素。 13.同核异能素：中子数和质量数均相同，而能量不同的核素。（7.5） 同中异位素：中子数相同，质子数不同的核素。 同核异能态：寿命比较长的激发态 同位素丰度：某元素中各同位素天然含量的原子数百分比 14.镜像核：质子数和中子数对换的一对核素。 B稳定线：在z-n平面上，连接具有B稳定性核素的曲线。在B稳定线左上部的核素，具有b负放射性，B稳定线右下部的核素具有电子俘获或者B+放射性，这个变化过程向着b稳定线靠拢，B稳定线表示了原子核中中子数N和原子数Z相等的核素具有较大的稳定性。 Γ辐射的角关联：原子核接连的放出两个γ光子，若其概率与这两个γ光子发射方向的夹角有关，即夹角改变时，概率也改变，这种现象称为级联γ辐射的角关联，亦称γγ角关联 核反应：原子核与原子核或者，原子核与其他粒子之间的相互作用引起的各种变化。核反应阈能：在L系中能够引起核反应的入射粒子的最低能量。 核反应截面：一个粒子入射到单位面积内只含有一个靶核的靶子上所发生的反应概率。 特征X射线：高速电子撞击材料后，材料内层电子形成空位，外层电子向空位跃迁会辐射X射线 液滴模型1，原子核平均每个核子的结合能几乎是常量，2，原子核的体积及时的正比于核子数，表示原子核不可压缩，与液体类似。因此，原子核的液滴模型把原子核当做带正电的液滴。 16.质量亏损：组成某一原子核的核子质量之和与该原子核质量。 17.核的结合能B：自由核子组成原子核所释放的能量。 18.比结合能ε：原子核平均每个核子的结合能。 19.最后一个核子的结合能：一个自由核子与核的其余部分组成原子核时，所释放的能量。 20.内转换电子：跃迁时可以把核的激发能直接交给原子的壳层电子发射出来。这种现象叫内转换，内转换过程放出的电子就叫内转换电子。 21.穆斯堡尔效应：把放射源和吸收体的束缚在固体晶格中，如果γ光子满足一定的条件，那么这时遭受反冲的不是单个原子核而是整块晶体。与单个原子核的质量相比，晶体的质量大的不可比拟。所以反冲速度极小，反冲能量实际等于零，整个过程可看作无反冲的过程。这种效应叫穆斯堡尔效应 怎样实现穆斯堡尔效应： 22.集体模型：集体模型的基础是壳模型，它保留了壳模型的基本概念，认为核子在平均核场中独立运动并形成壳层结构，但对壳模型做了补充，认为原子核可以发生形变，并产生转动和振动等集体运动。 23.核反应：原子核与原子核，或者原子核与其它粒子等之间的相互作用所引起的各种变化交核反应。 24.反应能：核反应过程中放出的能量，通常用Q表示。 25.阈能：在L系中，能够引发核反应的入射粒子最低能量，称为阈能。 26.核反应截面：表示一个粒子入射到单位面积内只含一个靶核的靶子上所发生的反应概率。 27.核反应微分截面：单位时间出射至某方向单位立体角内的粒子数除以单位时间的入射粒子数与单位面积的靶核数之积 28.俄歇电子(Auger electron) 在原子壳层中产生电子空穴后，处于高能级的电子可以跃迁到这一层，同时释放能量.当释放的能量传递到另一层的一个电子，这个电子就可以脱离原子发射，被称为俄歇电子 29.核的反应产额：入射粒子在靶中引起的的反应数和入社粒子之比，即一个入射粒子与靶中引起反应的概率。 原子核的衰变：在没有外界影响的情况下，原子核自发的发射粒子并发生改变的现象
原子核物理知识点归纳
原子核物理知识点归纳 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
原子核物理重点知识点 第一章 原子核的基本性质 1、对核素、同位素、同位素丰度、同量异位素、同质异能素、镜像核等概念的理解。 （P2）核素：核内具有一定质子数和中子数以及特定能态的一种原子核或原子。 （P2）同位素：具有相同质子数、不同质量数的核素所对应的原子。 （P2）同位素丰度：某元素中各同位素天然含量的原子数百分比。 （P83）同质异能素：原子核的激发态寿命相当短暂，但一些激发态寿命较长， 一般把寿命长于0.1s 激发态的核素称为同质异能素。 （P75）镜像核：质量数、核自旋、宇称均相等，而质子数和中子数互为相反的两个核。 2、影响原子核稳定性的因素有哪些。（P3~5） 核内质子数和中子数之间的比例；质子数和中子数的奇偶性。 3、关于原子核半径的计算及单核子体积。（P6） R =r 0A 1/3 fm r 0=1.20 fm 电荷半径：R =（1.20±0.30）A 1/3 fm 核力半径：R =（1.40±0.10）A 1/3 fm 通常 核力半径＞电荷半径 单核子体积：A r R V 3033 4 34ππ== 4、核力的特点。（P14） 1.核力是短程强相互作用力； 2.核力与核子电荷数无关； 3.核力具有饱和性； 4.核力在极短程内具有排斥芯； 5.核力还与自旋有关。 5、关于原子核结合能、比结合能物理意义的理解。（P8） 结合能：),()1,0()()1,1(),(),(2A Z Z Z A Z c A Z m A Z B ?-?-+?=?= 表明核子结合成原子核时会释放的能量。 比结合能（平均结合能）：A A Z B A Z /),(),(=ε 原子核拆散成自由核子时外界对每个核子所做的最小平均功，或者核子结合成原子核时平均每一个核子所释放的能量。 6、关于库仑势垒的理解和计算。（P17） 1.r>R ,核力为0，仅库仑斥力，入射粒子对于靶核势能V (r )，r →∞，V (r ) →0，粒子靠近靶核，r →R ，V (r )上
原子核物理学
原子核物理学 简称核物理，是20世纪新建的一个物理学分支。它研究核的结构和变化规律；射线束的获得、探测和分析技术；以及同核能、核技术应用有关的物理问题。它是一门既有深刻理论意义，又有重大实践意义的学科。 初期1896年，A.-H.贝可勒尔发现天然放射性,这是人们第一次观察到的核变化。通常就把这一重 大发现看成是核物理学的开端。此后的40多年，人们主要从事放射性衰变规律和射线性质的研究，并且利用放射性射线对原子核做了初步的探讨，这是核物理发展的初期阶段。 在这一时期，人们为了探测各种射线，鉴别其种类并测定其能量，初步创建了一系列探测方法和测量仪器。大多数的探测原理和方法在以后得到了发展和应用，有些基本设备,如计数器、电离室等,沿用至今。探测、记录射线并测定其性质，一直是核物理研究和核技术应用的一个中心环节。 放射性衰变研究证明了一种元素可以通过α衰变或β衰变而变成另一种元素，推翻了元素不可改变的观点，确立了衰变规律的统计性。统计性是微观世界物质运动的一个重要特点，同经典力学和电磁学规律有原则上的区别。 放射性元素发射的能量很大的射线，特别是α射线，在当时，为探索原子和原子核提供了一种前所未有的武器。1911年，E.卢瑟福等人利用α射线轰击各种原子,观测α射线所发生的偏折，从而确立了原子的核结构,并提出了原子结构的行星模型。这一成就为原子结构的研究奠定了基础,首次提出了原子核这个名词。此后不久,人们便初步弄清了原子的壳层结构和电子的运动规律，建立和发展了描述微观世界物质运动规律的量子力学。 1919年，卢瑟福等又发现用α粒子轰击氮核会放出质子（氢原子的原子核），这是首次用人工实现的核蜕变(核反应)。这一发现受到许多核物理学家的重视。用射线轰击原子核来引起核反应的方法逐渐成为研究原子核的主要手段。在初期的核反应研究中，最主要的成果是1932年中子的发现和1934年人工放射性核素的合成。原子核是由中子和质子组成的。中子的发现为核结构的研究提供了必要的前提。中子不带电荷，不受核电荷的排斥，容易进入原子核而引起核反应。因此，中子核反应成为研究原子核的重要手段。 在30年代中，人们还通过对宇宙线的研究发现了正电子和介子（后来称为X子,是一种轻子），这些发现是粒子物理学的先河。 20年代后期，人们已在探讨加速带电粒子的原理。到30年代初,静电、直线和回旋等类型的加速器已具雏形，人们并在高压倍加器上进行了初步的核反应实验。利用加速器可以获得束流更强、能量更高和种类更多的射线束，从而大大扩展了核反应的研究工作。此后，加速器逐渐成为研究原子核和应用技术的必要设备。 在核物理发展的最初阶段人们就注意到它的可能的应用，并且很快就发现了放射性射线对某些疾病的治疗作用。这是它在当时就受到社会重视的重要原因。直到今天，核医学仍然是核技术应用的一个重要领域。 大发展时期40年代前后，核物理进入一个大发展的阶段。1939年，O.哈恩和F.斯特拉斯曼发 现了核裂变现象。1942年,E.费密建立了第一个链式裂变反应堆。这是人类掌握核能源的开端。核能是发展潜力很大的一种能源,利用核能制成的核武器又具有空前的破坏力。为了有效利用核能源和发展核武器，需要解决一系列复杂的科学技术问题。核物理和核技术是其中重要的一环。在这种形势下,核物理研究飞跃发展,成为国际上竞争十分剧烈的科技领域。这一阶段持续了30年左右，在此期间粒子加速和探测技术得到很大的发展。在30年代，人们最多只能把质子加速到106eV的数量级,而到70年代,人们已能把质子加速到4×1011eV，并且可以根据工作需要产生各种能散度特别小、准直度特别高或者流强特别大的束流。目前，常用的加速器已投入工业生产，成千上万台加速器在研究所、大学、工厂和医院中运转。40年代以来，粒子探测技术也有了很大的发展。半导体探测器的应用大大提高了测定射线能量的分辨率。核
原子核物理知识点归纳
原子核物理知识点归纳 (总17页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1 -CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除
原子核物理重点知识点 第一章 原子核的基本性质 1、对核素、同位素、同位素丰度、同量异位素、同质异能素、镜像核等概念的理解。 （P2）核素：核内具有一定质子数和中子数以及特定能态的一种原子核或原子。 （P2）同位素：具有相同质子数、不同质量数的核素所对应的原子。 （P2）同位素丰度：某元素中各同位素天然含量的原子数百分比。 （P83）同质异能素：原子核的激发态寿命相当短暂，但一些激发态寿命较长， 一般把寿命长于激发态的核素称为同质异能素。 （P75）镜像核：质量数、核自旋、宇称均相等，而质子数和中子数互为相反的两个核。 2、影响原子核稳定性的因素有哪些。（P3~5） 核内质子数和中子数之间的比例；质子数和中子数的奇偶性。 3、关于原子核半径的计算及单核子体积。（P6） R =r 0A 1/3 fm r 0= fm 电荷半径：R =（±）A 1/3 fm 核力半径：R =（±）A 1/3 fm 通常 核力半径＞电荷半径 单核子体积：A r R V 3033 4 34ππ== 4、核力的特点。（P14） 1.核力是短程强相互作用力； 2.核力与核子电荷数无关； 3.核力具有饱和性； 4.核力在极短程内具有排斥芯； 5.核力还与自旋有关。 5、关于原子核结合能、比结合能物理意义的理解。（P8） 结合能：),()1,0()()1,1(),(),(2A Z Z Z A Z c A Z m A Z B ?-?-+?=?= 表明核子结合成原子核时会释放的能量。 比结合能（平均结合能）：A A Z B A Z /),(),(=ε 原子核拆散成自由核子时外界对每个核子所做的最小平均功，或者核子结合成原子核时平均每一个核子所释放的能量。 6、关于库仑势垒的理解和计算。（P17） >R ,核力为0，仅库仑斥力，入射粒子 对于靶核势能V (r )，r →∞，V (r ) →0，粒子靠近靶核，r →R ，V (r )上 升，靠近靶核边缘V (r )max ，势能曲线呈双曲线形，在靶核外围隆起，称为 库仑势垒。 2.若靶核电荷数为Z ，入射粒子相对 于靶核的势能为：
原子核物理学
Triple p n -- 12C αααHoyle St. αα α 126 8228 Nuclear Chart >> N Z r -p r o c e s s 300 3000 ( 6000 ? E - + 288 2208 2 50 2050 82
ZeroDegree (old) RI 2007 fRC IRC SRC RRC RIPS RARF 1990-GANIL,GSI,MSU ~100MeV (C,O,Ar) RI-beam Factory 2007- (GSI Fair
ZeroDegree (old) RI 2007 fRC IRC SRC RRC RILAC RIPS RARF ZeroDegree BigRIPS TOF(F3-F7) [ns] Nb Y Tc Rh (Z=45) Ag In Sb I Xe Rb Br (Z=35) As Ga Cu Co Zr (Z=40)Mo Ru Pd Cd Sn (Z=50)Te Sr Kr Se Ge Zn (Z=30) Ni Fe 98Y 132Sn 10411791Br 76Zn 70Ni 82Ge A/Z=2.5 64Ni r-process path 124Sn 238U + Be(5mm) at 345 MeV/ , F1 : +-2mm, Brho : 76
M e V /c 2) Z Z 24Mg 24Al 24Si 24Na 24Ne 24F 24O 25Mg 25Al 25Si 25Ne 25F 25Na F+e -+ν 24Si ?24Al+e ++ν 24Si+e -?24Al+ν(
压水堆核电站基础知识
压水堆核电站基础知识 反应堆物理 （试用教材）2003年10月29日
目录 第一章核能与反应堆 (1) 1.1 核能的特点 (1) 1.2核反应堆与核电厂动力系统 (3) 1.2.1 核电厂动力系统简介 (3) 1.2.2 反应堆及其分类 (3) 第二章原子核物理基础和中子物理学 (5) 2.1 物质的组成 (5) 2.1.1 原子核的组成 (5) 2.1.2 同位素 (5) 2.2 核衰变 (7) 2.2.1 衰变类型 (7) 2.2.2 衰变率 (8) 2.3 质量与能量的关系 (9) 2.3.1 质量亏损 (9) 2.3.2 质能定律 (10) 2.4 中子与物质的相互作用 (11) 2.4.1 概述 (11) 2.4.2 中子与物质核的相互作用机理 (12) 2.4.3 中子反应截面 (13) 2.5 核裂变过程 (16) 2.5.1 核裂变机理 (16) 2.5.2 裂变截面 (17) 2.5.3 裂变产物 (19) 2.5.4 裂变中子 (20) 2.5.5 反应堆的热功率 (22) 2.5.6 衰变热 (25) 复习题 (26) 第三章反应堆稳态物理 (27) 3.1 中子循环和四因子公式 (27) 3.1.1 中子循环 (27) 3.1.2 四因子公式和临界条件 (29) 3.2 单速中子的扩散 (30) 3.2.1 概述 (30) 3.2.2 斐克定律 (30) 3.2.3 中子泄漏的计算 (31) 3.2.4 中子扩散方程 (32) 3.2.5 扩散方程的边界条件 (33) 3.2.6 点源产生的单速中子扩散 (34) 3.2.7 热中子扩散长度 (34) 3.3 中子的慢化 (35) 3.3.1 慢化的物理机制 (35) 3.3.2 弹性碰撞理论 (36)
压水堆核电基础知识第一章
第一章 核能与反应堆 随着人类社会的不断进步，世界能量消耗的增长是很快的。一方面随着生活水平的提高，人均对能量的消耗也越来越高；另一方面，世界总人口还在不断地增加。更主要的是在工业、农业、交通运输方面按每人平均所消耗的能量增加了。世界上有些国家，有些地区因能源不足而延缓了经济的发展的例子是不少的。 核裂变现象的发现表明，核能时代开始了。核能以它的本身的特点越来越得到人类的重视。核能，最初由于人们对此物理现象的不确切了解，称为原子能。实际上它是由于原子核内部发生裂变或聚变而产生的巨大的能量。 目前在反应堆中，用不带电的粒子(中子)去轰击靶核235U 使之裂变从而释放出大量的核能。但核能的产生并非容易，因为原子核很小，又带正电。击开它并非易事。 早期人们一直是设想用加速的带电粒子作为轰击原子核的炮弹。为了使原子核分裂，曾设计了大型静电加速器和回旋加速器，通过这些设备甚至可以把带电粒子加速到近千万电子伏，但仍然很难击开原子核，成千上万发的炮弹很可能只有一发炮弹能击中原子核。如同爱因斯坦所说，“我们好比是一些憋脚的射手，在黑暗的郊外打鸟，那里的鸟又非常少”。 1932年查德威克(Chadwick)等人发现了中子。 n C He Be 101264294+→+ 中子不带电荷，和原子核之间没有库仑力的相互作用，容易接近原子核而引起核反应。中子的发现开创了核物理学的新纪元，也为重核裂变提供了强有力的“炮弹”。 1938年哈恩( O.Hahn )和斯特拉斯曼( F.Strassmann )用放射化学的方法发现和证实了235U 在中子的轰击下发生裂变的现象。但当时把放出的新的中子给忽略了。 后来，许多科学家利用各种方法（如电离室，云雾室等）来证明中子轰击铀核后，铀核分裂成两个质量近似相等的碎片，同时放出两个至三个的次级中子，还释放出大量能量和射线。1946年我国科学家钱三强，何泽慧夫妇发现了铀核在中子的轰击下有时会分裂成三块或四块，但这种机会要小得多，这种分裂现象一般称为三分裂或四分裂。 1942年费米( Fermi )在美国芝加哥大学建成世界上第一座天然铀石墨热中子反应堆CP-1，用了40吨天然铀（其中6吨金属铀），385吨石墨，2000根铀棒组成的10.5?10.5?42 cm 的栅格。 1.1 核能的特点 核电厂中产生的能量是由于在反应堆装置中，靶核235U 在中子的轰击下，产生裂变反应同时释放出大量的能量。这种由于原子核内部结构组成的变化而释放出来的能量称为核能。那么核能有哪些特点呢？ 首先，核能的能值高，一公斤铀全部裂变所释放的裂变能，大约和2700吨煤或2000吨石油相当。煤和石油的发电是利用物质的化学反应。而核能的释放是由于原子核的内能变化而产生的能量。特别是在煤资源、水力资源缺乏的地区，如果用核能来发电，将是很适宜的方案。到1994年年底，法国的核电已占法国总电力的75.29%。 其次，核能主要利用铀、钍同位素。而这些同位素的矿藏量以及海水中氘所蕴含的能量储藏量丰富广泛。目前主要用于能源的是化石燃料，也就是煤、天然气和石油，以及水力。但露天采矿和烧煤对地表的破坏和对环境的污染是很严重的。更主要的是煤和石油还能为生