核辐射与辐射技术

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1、核技术应用主讲人：杨志达核科学与技术学院2011.81课程安排通识教育选修课，为全校学生开设；特点是涉及范围广泛，不追求深度；课堂教学共8次课，计16学时；讲授完即考试，考试时间2小时，开卷；参考资料：课堂PPT+《核能与核技术概论》（修订版）清华大学工程物理系考试成绩60%+平时出勤40%2核技术概念核能涵盖三类技术：1）产生核爆炸所需的技术；2）使反应堆的水加热驱动汽轮机的技术；3）核技术应用3核技术是核科学的技术应用，是当代最新的尖端技术和社会现代化的标志之一。——国家自然科学基金委员会广义核技术--核武器、核动力，及同位素

2、技术与辐射技术狭义核技术--同位素技术与辐射技术4同位素技术与辐射技术的基本内涵1).辐射技术－－即利用辐射源放出的辐射，如γ、χ射线、中子等与物质相互作用的特点，实现测量客体的分析、成像、改性等功能。主要有：辐射检测仪表；辐射和离子束加工；辐射成像技术；核分析技术等。2).同位素技术－－利用放射性同位素的物理、化学特征，尤其是放射性便于探测的特点，实现放射性核素示踪物的测量。主要有：放射性核素年代学；同位素示踪；同位素药物及标记化合物；同位素能源等。注：同位素是指质子数相同而中子数不同的核素。5核技术应用的三性：广泛性、渗透性及

3、某些场合下的不可取代性。典型应用举例：*热（冷）轧钢板测厚仪---快速、高温、非接触测量等；*核医学--现代医学的标志；*以电子束烟气脱硫技术为代表的环保应用；6无人知道的事实美国日本中国核技术年产值（亿）35001500386核能700（20%）750（50%）86（22.3%）非核能2800（80%）750（50%）300（77.7%）据报导（2003年）美国和日本的国民经济总产值中，核技术的贡献约占3%-4%。非核能技术的应用—举足轻重的作用这说明我国核技术应用有着一个很大的市场空间和很好的发展前景7核辐射与辐射技术（一）1

4、.1常用的核辐射类型及特征1.2射线与物质的相互作用8耶稣裹尸布真伪之争加速器质谱技术9包公遗骨之谜嘉佑七年五月已未（13日），方视事，疾作以归。上遣使赐良药。辛未（25日），遂以不起闻。——包拯墓志铭同步辐射x射线荧光分析技术10两个故事的共同点：1、射线产生2、射线与靶物质发生作用3、核探测分析手段11辐射类型射线:是指各种快速粒子束。阿尔法射线：贝塔射线：，X射线伽玛射线中子质子…….12射线氦核——两个中子，两个质子谱线为分立谱应用举例：1、原子核的发现2、1967年“探险者V”的“散射探测器”13射线本质上是电子分为两种

5、：是连续谱核电荷改变而核子数不变应用：阴极射线管成像14X射线X射线本质上是核外电子产生的短波电磁辐射，因而穿透能力很强。1、连续谱——轫致辐射（刹车辐射）2、壳层电子的跃迁——特征辐射3、俄歇电子1516X射线谱轫致辐射连续谱壳层电子跃迁特征谱17X特征辐射特征x射线谱是元素的“指纹”，成为元素分析的工具，包括：（1）电子x荧光分析（2）质子x荧光分析（3）离子x荧光分析（4）x荧光分析应用：包公遗骨之谜18射线原子核从激发态向低激发态或基态越迁，同时放出射线，穿透能力极强。产生方式与X射线的区别例子：应用：射线照相机等19中子

6、特点：不带电，与质子质量相当，自由中子不稳定。产生方式：（1）同位素中子源：利用放射性同位素的射线轰击某些稳定的轻元素物质（靶物质），发生核反应放出中子。重核裂变也可以产生，锎252。（2）反应堆中子源：以铀-235等为裂变材料，以中子为媒介，维持可控的链式裂变反应的装置。优点是通量大。（3）加速器中子源：利用各类加速器加速带电粒子轰击某些靶核，以其发射中子的反应。中子强度能准确确定，不运行时放射性很小。应用：中子散射技术，中子活化分析20核衰变一种核素的原子核能自发的放出某种射线（粒子）而转变为另一种核素的原子核或另一种能量状态

7、的原子核，这个过程称为核衰变。主要有：放射性核素衰变规律是核技术应用的重要基础21核素的衰变规律指数衰变：在dt时间内发生的衰变数目为-dN，正比于当时存在的原子核数目N，也正比于时间dt。衰变常数：，单位时间内一个原子核的衰变几率。半衰期：，衰变到原有核素一半的时间22放射性活度及其单位定义：放射性物质在单位时间内发生衰变的原子核数称为该物质的放射性活度。居里：贝克勒尔：23居里夫人贝克勒尔1903年第三届诺贝尔物理学奖24放射性活度与质量的关系通过测量放射性活度可计算无载体放射性核素的质量。原理如下：设放射性活度为A,无载体放

8、射性核素样品质量为m,原子量为An,阿伏加德罗常数Na也已知。根据放射性活度A与放射性原子数N的关系得：25核仪器可以测出1Bq的放射性，其质量相当于克，这比良好的天平克，微量化学分析，光谱分析克都灵敏得多。261.2射线与物质的相互作用重要性：原