β－ 衰变发生的条件：
()0
d E β?
>()()
A Z M A Z M Y X ,1,+> 衰变前母核原子质量必须大于衰变后子核原子质量。
电荷数数分
分别为Z 和Z ＋1的同量异位素，只要前者的原子质量大于后者，就能发生β-衰变。
由于：2
2e i m c B >>所以，能发生 β＋ 衰变的原子核总可以发生轨道电子俘获，反过来不成立。
EC 衰变的后续过程：
特征X 射线；
俄歇电子。
α、β衰变规律的比较 1、α衰变、β衰变规律对照表 衰变类型α衰变β衰变 衰变方程 衰变的实质 某元素的原子核同时放出由 两个质子和两个中子组成的 氦核 是元素的原子核内的一个中 子变成质子时放射出一个电 子 特点 每发生一次α衰变，新元素与 原元素相比较，核电荷数减小 2，质量数减少4 每发生一次β衰变，新元素与 原元素相比较，核电荷数增加 1，质量数不变 衰变规律电荷数守恒、质量数守恒 2、α衰变、β衰变次数确定的方法 （1）基本依据：核反应中的电荷数守恒、质量数守恒。 （2）方法：设放射性元素X经过m次α衰变和n次β衰变后，变成稳定的新元素Y，则表示该核反应的方程为，根据电荷数守恒、质量数守恒可列出方程 由以上式子可解得因而可以确定α衰变、β衰变次数，实质上是可以归结为求解一个二元一次方程组。 3、典型例题 例1. （钍）经过一系列α和β衰变，变成（铅），下列说法正确的是（） A. 铅核比钍核少8个质子 B. 铅核比钍核少16个中子 C. 共经过4次α衰变和6次β衰变 D. 共经过6次α衰变和4次β衰变 解析：由原子核符号的意义，很容易判定AB正确。至于各种衰变的次数，由于β衰变不会引起质量数的减少，故可先根据质量数的减少确定α衰变的次数为 （次） 再结合核电荷数的变化情况和衰变规律来判β衰变的次数y应满足 所以（次），即D正确。答案ABD。
例2. 铀（）经过α、β衰变形成稳定的铅（），问在这一变化过程中，共转变为质子的中子数是（） A. 6 B. 14 C. 22 D. 32 解析：衰变为，需经过8次α衰变和6次β衰变，每经过一次β衰变就会有一个中子转变为质子，同时放出一个电子，所以共有6个中子转化为质子。答案A。 例 3. 如图所示，两个相切的圆表示一个静止原子核发生某种核变化后，产生的两种运动粒子在匀强磁场中的运动轨迹，可能的是（） A. 原子核发生了α衰变 B. 原子核发生了β衰变 C. 原子核放出了一个正电子 D. 原子核放出了一个中子 解析：两个相切的圆表示在相切点处是静止的原子核发生了衰变，无外力作用，动量守恒，说明原子核发生衰变后，新核与放出的粒子速度方向相反，若是它们带相同性质的电荷，则它们所受的洛伦兹力方向相反，则轨道应是外切圆，若它们所带电荷性质不同，则它们的轨道应是内切圆。图示的轨迹说明放出了正电荷，所以可能是α衰变或放出了一个正电子，故AC正确。 本题仅仅只是判断衰变的种类，而没有判断轨迹是属于哪种粒子的。处于静止状态时的原子核发生的衰变，它们的动量大小相等，而新核的电量一般远大于粒子（α、β）的电量， 又在同一磁场中，由洛伦兹力提供向心力，其运动的半径，此式的分子是相等的， 分母中电量大的半径小，电量小的半径大。所以，一般情况下，半径小的是新核的轨迹，半径大的是粒子（α、β或正电子）的轨迹。 （素材和资料部分来自网络，供参考。可复制、编制，期待您的好评与关注）
高中物理α、β衰变规律的比较 学法指导 山东 王昭娟 1 2、α衰变、β衰变次数确定的方法 （1）基本依据：核反应中的电荷数守恒、质量数守恒。 （2）方法：设放射性元素X 经过m 次α衰变和n 次β衰变后，变成稳定的新元素Y ， 则表示该核反应的方程为e n He m Y X 0 142A Z A Z -''++→，根据电荷数守恒、质量数守恒可列出方程n m 2Z Z ,m 4A A -+'=+'= 由以上式子可解得.Z Z 2 A A n ,4A A m -'+' -='-= 因而可以确定α衰变、β衰变次数，实质上是可以归结为求解一个二元一次方程组。 3、典型例题 例1. Th 232 90（钍）经过一系列α 和β衰变，变成Pb 208 82（铅） ，下列说法正确的是（ ） A. 铅核比钍核少8个质子 B. 铅核比钍核少16个中子 C. 共经过4次α衰变和6次β衰变 D. 共经过6次α衰变和4次β衰变 解析：由原子核符号的意义，很容易判定AB 正确。至于各种衰变的次数，由于β衰变不会引起质量数的减少，故可先根据质量数的减少确定α衰变的次数为64 208 232x =-=（次） 再结合核电荷数的变化情况和衰变规律来判β衰变的次数y 应满足,88290y x 2=-=-所以48x 2y =-=（次），即D 正确。答案ABD 。 例2. 铀（U 23892）经过α、β衰变形成稳定的铅（Pb 20682） ，问在这一变化过程中，共转变为质子的中子数是（ ） A. 6 B. 14 C. 22 D. 32 解析：U 23892衰变为Pb 206 82，需经过8次α衰变和6次β衰变，每经过一次β衰变就会有一个中子转变为质子，同时放出一个电子，所以共有6个中子转化为质子。答案A 。 例3. 如图所示，两个相切的圆表示一个静止原子核发生某种核变化后，产生的两种运动
实验四 核衰变的统计规律与放射性测定的实验数据处理 学生： 学号：同组： 一、实验目的 1. 验证核衰变所服从的统计规律 2. 熟悉放射性测量误差的表示方法 3. 了解测量时间对准确度的影响 4. 学会根据准确度的要求选择测量时间 二 、实验原理 实验证明,在对长寿命放射性物质活度进行多次重复测量时，即使周围条件相同，每次测量的结果仍不相同。然而，每次结果都围绕某一平均值上下涨落，并且，这种涨落是服从一定的统计规律的。假如在时间间隔t 内核衰变的平均数为n ，则在某一特定的时间间隔t 内，核衰变为n 的出现机率P(n)服从统计规律的泊松分布： ()()! n n n P n e n -= （2-4-1） 图一表示n =的泊松分布曲线。泊松分布在平均数n 较小的情况下比较适用；如果值相当大，计算起来十分复杂，实际应用对泊松分布利用斯蒂令近似公式： !2n n n n n e π-≈?? （2-4-2） 化为高斯分布，得： 2()2()2n n n P n e n π--= （2-4-3） 高斯分布说明，与平均值的偏差()n n -对于n 而言具有对称性，而绝对值大的偏差出现的几率小。 放射性衰变并不是均匀地进行，所以在相同的时间间隔内作重复的测量时测量的放射性粒子数并不严格保持一致，而是在某平均值附近起伏。通常把平均值n 看作是测量结果的几率值，并用它来表示放射性活度，而把起伏带来的误差叫做测量的统计误差，习惯用标准误差n ±来表描述。实验室都将一次测量的结果当作平均值，并作类似的处理而计为N N ±。 图 1泊松分布曲线 图 2 高斯分布曲线
计数的相对标准误差为： = （2-4-4） 它能说明测量的准确度。当N 大时，相对标准误差小，而准确度高。反之，则相对标准误差大，而准确度低。为了得到足够计数N 来保证准确度，就需要延长测量时间t 或增加相同测量的次数m 。根据计算可知，从时间t 内测的结果中算出的计数率的标准误差为： t ± == （2-4-5） 计数率的相对标准误差E 用下式表示： E == （2-4-6） 若实验重复进行m 次，则平均计数率的标准误差等于： （2-4-7） 考虑本底后，标准误差为： σ== （2-4-8） N c 为t c 时间内源加本底的计数，n b 为t b 时间内本底的计数，n c 为源加本底的计数率，n b 为本底的计数率。 放射性测量的相对标准误差： 12()c b c b c b n n t t E n n +=±- （2-4-9） 过长测量时间并不有利，因此可合理地分配测定源加本底和本底计数的时间，可利用下列关系式： c b t t = （2-4-10） 究竟需要选择多长的测量时间，要根据对测量准确度的要求而定，即： c a t = （2-4-11） 式中a c b n n n =-为放射源的计数率 当本底与放射率的计数率之比小于给定的准确度（b a n E n <）的情况下，上式可近似写为：
β?Negatron (electron) emission. Conversion of a neutron to a proton and emission of an electron and an antineutrino 60Co → 60Ni + e?+ νˉ β+Positron emission. Conversion of a proton to a neutron and emission of an positron and an neutrino. Always in competition with EC decay. 22Na → 22Ne + e++ ν EC Electron capture. Capture of an atomic electron converting a proton to a neutron and emission of a neutrino. 57Co + e?→ 57Fe + ν αAlpha (4He) emission.238U → 231Pa + α IT Isomeric transition. γ-ray or conversion electron emission from an long-lived metastable state. γ-ray emission from short-lived excited states frequently accompanies all decay modes. 137m Ba → 137Ba + γ(662 k eV) SF Spontaneous fission. Splitting of nucleus into to lighter nuclei, usually accompanied by neutron emission. 252Cf → 137I + 112Rh + 3n p Proton emission. 145Er → 144Ho + p n Neutron emission. 10Li → 9Li + n β?β?Double negatron emission. Conversion of two neutrons to two protons and emission of two electrons and two antinuetrinos. 128Te → 128Xe + 2e?+ 2νˉ ECEC Double orbital electron capture. Conversion of two protons to two neutrons and emission of two positrons and two neutrinos. 124Xe → 124Te + 2e++ 2ν β?x Negatron-delayed emission of x=n,2n,α,...145Cs → 144Ba + e?+ νˉ + n ECx Electron capture emission of x=p,α,SF,...147Dy → 146Tb + e++ ν + p 14C14C emission. Other nuclei can also be emitted.226Ra → 212Pb + 14C It is generally true that a nucleus can decay by multiple alternative energetically possible decay modes. The decay branching intensities are given, when known.
第一章放射性及其衰变规律 Radioactivity and discipline of disintegrating 学时：io学时 基本内容： ①基本概念：半衰期、衰变常数、放射性核素、放射性、照射量率 ②基础知识：a衰变、B衰变、丫衰变、铀系衰变特点、钍系衰变特点、锕铀系衰变特点、单个放射性核素的衰变规、掌握两个放射性核素的衰变规律及其应用、放射性活度与比活度 的单位、放射性辐射剂量单位、放射性测量的标准源和标准模型。 重点、难点：a衰变、丫衰变、铀系的衰变、单个放射性核素的衰变规律的推导、两个 放射性核素的衰变规律、放射性的测量单位及标准源。 教学思路：先介绍原子核的结构与原子核衰变的有关知识，然后重点讲解三种常见的衰 变类型和三大放射性系列以及放射性的标准源和标准模型。其中，衰变类型和三大放射性系 列等部分详细讲解。 主要参考书： ①程业勋、王南萍等编著，《核辐射场与放射性勘查》，地质出版社，2005. ②吴慧山主编《核技术勘查》，原子能出版社，1998. 复习思考题： 1、1g 238U在一秒钟内放出1.24 104个a粒子，计算238U得半衰期。 2、在一个密封玻璃瓶内，装入1g镭。放置一个氡的半衰期，瓶内积累多少氡？ 3、氡衰变成RaA，现有10毫居里（mCi）氡密封于容器中，经过50h后，氡和RaA各有多少，以活度（Bq）表示。 4、为什么3射线能量是连续谱？ 5、什么是放射性系平衡？什么是放射性动平衡？ 2 22 2 2 2 6、Rn的半衰期是3.825d，试求Rn的衰变常数？每1mg在每秒内放出多少a粒子？合多少贝可？ 7、从镭源中收集氦，假定Ra与各子体达到放射性平衡，而Ra的活度为 10 3.7 10 Bq ,试计算一年内产生多少氦？
α衰变β衰变 氦核子 （1）基本依据：核反应中的电荷数守恒、质量数守恒。 （2）方法：设放射性元素X经过m次α衰变和n次β衰变后，变成稳定的新元素Y，则表示该核反应的方程为，根据电荷数守恒、质量数守恒可列出方程 由以上式子可解得因而可以确定α衰变、β衰变次数， 实质上是可以归结为求解一个二元一次方程组。 3、典型例题 例1. （钍）经过一系列α和β衰变，变成（铅），下列说法正确的是（） D. 共经过6次α衰变和4次β衰变 解析：由原子核符号的意义，很容易判定AB正确。至于各种衰变的次数，由于β衰变 不会引起质量数的减少，故可先根据质量数的减少确定α衰变的次数为 （次） 再结合核电荷数的变化情况和衰变规律来判β衰变的次数y应满足 所以（次），即D正确。答案ABD。
例2. 铀（）经过α、β衰变形成稳定的铅（），问在这一变化过程中，共转变为质子的中子数是（） A. 6 B. 14 C. 22 D. 32 解析：衰变为，需经过8次α衰变和6次β衰变，每经过一次β衰变就会有一个中子转变为质子，同时放出一个电子，所以共有6个中子转化为质子。答案A。 例 3. 如图所示，两个相切的圆表示一个静止原子核发生某种核变化后，产生的两种运动粒子在匀强磁场中的运动轨迹，可能的是（） A. 原子核发生了α衰变 B. 原子核发生了β衰变 C. 原子核放出了一个正电子 D. 原子核放出了一个中子 解析：两个相切的圆表示在相切点处是静止的原子核发生了衰变，无外力作用，动量守恒，说明原子核发生衰变后，新核与放出的粒子速度方向相反，若是它们带相同性质的电荷，则它们所受的洛伦兹力方向相反，则轨道应是外切圆，若它们所带电荷性质不同，则它们的轨道应是内切圆。图示的轨迹说明放出了正电荷，所以可能是α衰变或放出了一个正电子，故AC正确。 本题仅仅只是判断衰变的种类，而没有判断轨迹是属于哪种粒子的。处于静止状态时的原子核发生的衰变，它们的动量大小相等，而新核的电量一般远大于粒子（α、β）的电量， 又在同一磁场中，由洛伦兹力提供向心力，其运动的半径，此式的分子是相等的， 分母中电量大的半径小，电量小的半径大。所以，一般情况下，半径小的是新核的轨迹，半径大的是粒子（α、β或正电子）的轨迹。
α、β衰变规律的比较 山东 王昭娟 1、α衰变、β衰变规律对照表 衰变类型 α衰变 β衰变 衰变方程 衰变的实质 某元素的原子核同时放出由两个质子和两个中子组成的氦核 是元素的原子核内的一个中子变成质子时放射出一个电子 特点 每发生一次α衰变，新元素与原元素相比较，核电荷数减小2，质量数减少4 每发生一次β衰变，新元素与原元素相比较，核电荷数增加1，质量数不变 衰变规律 电荷数守恒、质量数守恒 2、α衰变、β衰变次数确定的方法 （1）基本依据：核反应中的电荷数守恒、质量数守恒。 （2）方法：设放射性元素X 经过m 次α衰变和n 次β衰变后，变成稳定的新元素Y ，则表示该核反应的方程为，根据电荷数守恒、质量数守恒可列出 方程 由以上式子可解得 因而可以确定α衰变、β衰变次数， 实质上是可以归结为求解一个二元一次方程组。 3、典型例题 例1. （钍）经过一系列α和β衰变，变成 （铅），下列说法正确的是（ ） A. 铅核比钍核少8个质子 B. 铅核比钍核少16个中子 C. 共经过4次α衰变和6次β衰变 D. 共经过6次α衰变和4次β衰变 解析：由原子核符号的意义，很容易判定AB 正确。至于各种衰变的次数，由于β衰变 不会引起质量数的减少，故可先根据质量数的减少确定α衰变的次数为（次） 再结合核电荷数的变化情况和衰变规律来判β衰变的次数y 应满足 所以 （次），即D 正确。答案ABD 。
例 2. 铀（）经过α、β衰变形成稳定的铅（），问在这一变化过程中，共转变为质子的中子数是（） A. 6 B. 14 C. 22 D. 32 解析：衰变为，需经过8次α衰变和6次β衰变，每经过一次β衰变就会有一个中子转变为质子，同时放出一个电子，所以共有6个中子转化为质子。答案A。 例 3. 如图所示，两个相切的圆表示一个静止原子核发生某种核变化后，产生的两种运动粒子在匀强磁场中的运动轨迹，可能的是（） A. 原子核发生了α衰变 B. 原子核发生了β衰变 C. 原子核放出了一个正电子 D. 原子核放出了一个中子 解析：两个相切的圆表示在相切点处是静止的原子核发生了衰变，无外力作用，动量守恒，说明原子核发生衰变后，新核与放出的粒子速度方向相反，若是它们带相同性质的电荷，则它们所受的洛伦兹力方向相反，则轨道应是外切圆，若它们所带电荷性质不同，则它们的轨道应是内切圆。图示的轨迹说明放出了正电荷，所以可能是α衰变或放出了一个正电子，故AC正确。 本题仅仅只是判断衰变的种类，而没有判断轨迹是属于哪种粒子的。处于静止状态时的原子核发生的衰变，它们的动量大小相等，而新核的电量一般远大于粒子（α、β）的电量， 又在同一磁场中，由洛伦兹力提供向心力，其运动的半径，此式的分子是相等的， 分母中电量大的半径小，电量小的半径大。所以，一般情况下，半径小的是新核的轨迹，半径大的是粒子（α、β或正电子）的轨迹。
α、β、γ衰变的规律总结 万阳 2008011762工物 83 α 衰变 β 衰变 γ 跃迁 不稳定核自发地放 原子核从激发态通 核电荷 Z 发生改变，而核子 过发射 γ 光子或其 出 α 粒子，并转变 定义 数不变的自发衰变过程，称 它过程跃迁到较低 成另一种原子核的 为 β 衰变； 能态，称为 γ跃迁或 现象，成为 α 衰变； γ 衰变； 发射的粒 子的能量 4~9Mev 范围 反应式 Z A X A Z 4 2Y+ ； 发生的条 M X (Z,A)>M Y (Z-2,A- 件（能量） 4)+M α(2,4) 所采用的 穿透库仑势垒； 物理模型 α，β或 A γ的能量 E 0 与衰变能 T A 4 ； 的关系 最大能量在几十 kev~Mev Kev~Mev : Z A X Z A 1Y e ， : Z A X Z A 1Y e ， Z A X Z A X ； EC : Z A X e i Z A 1Y e ； β - ： M X (Z,A)>M Y (Z+1,A)or (Z,A)> (Z+1,A) β +： M(Z,A)>M (Z-1,A)+2m or 原子核处于激发态； X Y e (Z,A)> (Z-1,A)+2m e c 2 EC ： X Y i /c 2 M(Z,A)>M (Z-1,A)+ ε or (Z,A)> (Z-1,A)+ ε i ； 费米理论 单质子模型； γ 光子的动能近似 T β =E βmax ≈ E 0 等于衰变能： E γ =E 0-T R ≈ E 0 衰变能，原子序数 用费米积分表示衰变常数， 在其它条件不变的 情况下： 对于偶偶核： m 5e c 4 g 2 M if 2 λ 随着衰变能的增 大而增大， 影响衰变 1/2 常数大小 lnA BE 0 的因素有 （其中 A ，B 为常 哪些？ 数，与原子序数有 关） 衰变能对 一般而言，衰变能 2 3 7 f (Z , E 0 ) 表明 λ 与跃迁类型（轻子带走的角动量），以及衰变能，原子序数都有一定关系，其中 λ ~E 05 萨金特定律： β 衰变的半衰 随着 γ 带走角动量的增加（即跃迁 级次）而减小， 电多级辐射， 磁电 多级辐射对应的衰变 常数也不同 其他条件一定的情