衰变表
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元素半衰期清单计算公式在核物理学中,半衰期是指某种放射性元素衰变到其原始数量的一半所需的时间。
半衰期是放射性元素衰变速率的重要参数,对于研究核物理和放射性同位素的应用具有重要意义。
在本文中,我们将介绍一些常见的放射性元素的半衰期清单,并探讨计算半衰期的公式。
首先,让我们来看一下一些常见的放射性元素及其半衰期:1. 钍-232(Th-232),14.05亿年。
2. 铀-238(U-238),4.468亿年。
3. 钍-230(Th-230),75,380年。
4. 铀-235(U-235),703.8万年。
5. 钍-234(Th-234),24.10天。
6. 铀-234(U-234),245,500年。
7. 钍-228(Th-228),1.911年。
8. 铀-233(U-233),159,200年。
以上是一些常见的放射性元素及其半衰期。
这些放射性元素在自然界中广泛存在,它们的半衰期不仅对核物理学研究具有重要意义,也对地质学、考古学和医学等领域有着重要的应用价值。
接下来,让我们来看一下计算放射性元素半衰期的公式。
放射性元素的衰变过程是一个随机的过程,但是可以用指数函数来描述。
放射性元素的衰变速率与其数量成正比,即:N(t) = N0 e^(-λt)。
其中,N(t)是时间t时放射性元素的数量,N0是初始时刻放射性元素的数量,λ是衰变常数,t是时间。
衰变常数λ与半衰期T1/2之间有如下关系:λ = ln(2) / T1/2。
将λ代入放射性元素数量的指数函数中,可以得到放射性元素的数量随时间的变化规律。
通过这个指数函数,我们可以计算出放射性元素的半衰期。
以铀-238(U-238)为例,其半衰期为4.468亿年。
假设初始时刻铀-238的数量为N0,那么在经过一个半衰期后,其数量将减少到N0的一半。
根据指数函数的表达式,可以得到:N(2T1/2) = N0 e^(-ln(2))。
化简后得到:N(2T1/2) = N0 / 2。
⼆、β衰变原⼦核⾃发地放射出β粒⼦(电⼦)或俘获⼀个轨道电⼦⽽发⽣的转变,称为β衰变。
主要有三种⽅式:β¯衰变、β+衰变和轨道电⼦俘获。
在β衰变中,原⼦核的质量数不变,只是电荷数改变了⼀个单位。
β衰变的半衰期在10秒到10年之间,发射出粒⼦的能量最⼤为⼏兆电⼦伏。
1、β衰变的主要⽅式 (1)β¯衰变,原⼦核⾃发地放射出⼀个电⼦的核转变过程。
⼀般表⽰为:AZ X→AZ+1Y + e¯; 原⼦序数为Z的核素放射出电⼦后,原⼦序数变为(Z+1)的新核素,在元素周期表中的位置右移⼀格,这就是β¯衰变的位移定则。
(2)β+衰变,原⼦核⾃发地放射出⼀个正电⼦的核转变过程。
⼀般表⽰为:AZ X→AZ-1Y + e+; 经β+衰变以后,新核素在在元素周期表中的位置左移⼀格,称为β+衰变的位移定则。
(3)轨道电⼦俘获,原⼦核俘获⼀个核外电⼦,转变成新核素的过程。
⼀般表⽰为:AZ X + e¯→AZ-1Y; 由于核外K壳层的电⼦距离原⼦核最近,被原⼦核俘获的⼏率最⼤,因此,轨道电⼦俘获常称为K俘获。
同样有L俘获、M俘获等,⽤符号EC表⽰。
通过K俘获形成的新核素,在元素周期表中的位置左移⼀格。
例如:74Be + e¯→ 73Li 其中:式中X和Y分别代表母核和⼦核,A和Z是母核质量数(核⼦数)和电荷数(质⼦数),e¯、e+为电⼦和正电⼦。
2、β衰变的机制 传统理论认为,β衰变中放出的电⼦并不是原⼦核中固有的,⽽是在衰变过程中产⽣的,如同光⼦是原⼦从⼀个激发态跃迁到另⼀个状态时产⽣的⼀样。
费⽶曾经指出,β¯衰变的本质是原⼦核内⼀个中⼦变为质⼦,β+衰变核和EC的本质是⼀个质⼦变为中⼦。
⽽中⼦和质⼦可视为核⼦的两个不同状态,它们之间的转换相当于⼀个量⼦态到另⼀个量⼦态的跃迁,在跃迁过程中放出电⼦和中微⼦(ν),它们事先并不存在于核内。
1.放射性核素衰变表3H 35S 32P 125I 131I时间(年) 剩余活性(%)时间(年)剩余活性(%)时间(年)剩余活性(%)时间(年)剩余活性(%)时间(年)剩余活性(%)1 94.52 98.4 1 95.34 95.5 0.2 98.32 89.3 5 96.1 2 90.8 8 91.2 0.4 96.63 84.4 10 92.3 3 86.5 12 87.1 0.6 95.04 79.8 15 88.7 4 82.5 16 83.1 1.0 91.85 75.4 20 85.3 5 78.5 20 79.4 1.6 87.26 71.3 25 82.0 6 74.8 24 75.8 2.3 81.27 67.4 31 78.1 7 71.2 28 72.4 3.1 76.78 63.7 37 74.5 8 67.8 32 69.1 4.0 71.09 60.2 43 71.0 9 64.7 36 66.0 5.0 65.210 56.9 50 67.0 10 61.2 40 63.0 6.1 59.311 53.8 57 63.6 11 58.7 44 60.2 7.3 53.412 50.9 65 59.6 12 55.9 48 57.4 8.1 50.0 12.3 50.0 73 56.0 13 53.2 52 54.881 52.5 14 50.7 56 52.487.1 50.0 14.3 50.0 60 50.02.放射性测定单位单位定义换算吸收放射线剂量(拉得rad)100尔格/克(电离辐射传给单位质量物质的能量)0.87rad=1r伦琴(r)使1克空气产生1.6×1012离子对的X或γ-射线的照射剂量r/0.87=1rad居里(Ci)每秒放射性衰变3.7×1010个原子的量1Ci=103mCi=106μCi毫居(mCi)千分之一居里1mCi=10-3Ci=103μCi微居(μCi)百万分之一居里(每分钟衰变2.2×106次)1μCi=10-6Ci=10-3M Ci伯克莱尔(Bq)每秒衰变1个原子的量1Bq=3.7×10-10Ci 千伯克莱尔(kBq)1kBq=103Bq百万伯克莱尔(MBq)1MBq=106Bq兆伯克莱尔(GBq)1GBq=109Bq每分钟衰变数(dpm)每分钟衰变的原子数 2.2×106dpm=1μCi每分钟计数(cpm)测量仪测出每分钟β粒子数Cpm=dpm×计数器效率十一、原子量符号原子序数原子量锕(actinium)Ac 89 227.02铝(aluminium)Al 13 26.98镅(americium)Am 95 (243)锑(antimony)Sb 51 121.75氩(argon)Ar 18 39.94砷(arsenic)As 33 74.92砹(astatine)At 85 (210)钡(barium)Ba 56 137.33锫(berkelium)Bk 97 (247)铍(beryllium)Be 4 9.01铋(bismuth)Bi 83 208.98硼(boron) B 5 10.81溴(bromine)Br 35 79.90镉(cadmium)Cd 48 112.41钙(calcium)Ca 20 40.08锎Cf 98 (251) (californium)碳(carbon) C 6 12.01铈(cerium)Ce 58 140.12铯(cesium)Cs 55 132.90氯(chlorine)Cl 17 35.45铬(chromium)Cr 24 51.99钴(cobalt)Co 27 58.93铜(copper)Cu 29 63.54锔(curium)Cm 96 (247)镝(dysprosium) Dy 66 162.50锿Es 99 (252) (einsteinium)铒(erbium)Er 68 167.26铕(euroqium)Eu 63 151.96镄(fermium)Fm 100 (257)氟(fluorine) F 9 18.99钫(francium)Fr 87 (223)钆(gadolinium) Gd 64 157.52镓(galium)Ga 31 69.72锗(germanium)Ge 32 72.59金(gold)Au 79 196.96铪(hafnium)Hf 72 178.49氦(helium)He 2 4.00钬(holmium)Ho 67 164.93氢(hydrogen)H 1 1.00铟(indium)In 49 114.82碘(iodine)I 53 126.90铱(iridium)Ir 77 192.22铁(iron)Fe 26 55.84氪(krypton)Kr 36 83.80镧(lanthanum)La 57 139.90铹(Lawrencium) Lr 103 (260)铅(lead)Pb 82 207.2锂(lithium)Li 3 6.94镥(lutetium)Lu 71 174.96镁(Magnesium)Mg 12 24.30锰(manganse)Mn 25 54.93钔Md 101 (258) (mendelevium)汞(molybdenum) Hg 80 200.59钼(molybdenum) Mo 42 95.94钕(neodymium)Nd 60 144.24氖(neon)Ne 10 20.17镎(neptunium)Np 93 237.04镍(nickel)Ni 28 58.69铌(niobium)Nb 41 92.00氮(nitrogen)N 7 14.00锘(nobelium)No 102 (259)锇(osmium)Os 76 190.2氧(oxygen)O 8 15.99钯(palladium)Pd 46 106.42磷(phosphorus) P 15 30.94铂(platium)Pt 78 195.08钚(piutonium)Pu 94 (244)钋(polonium)Po 84 (209)钾(potassium)K 19 39.09镨Pr 59 140.90 (praseodymium)钜(promethium) Pm 61 (145)镤Pa 91 231.03 (protactinium)镭(radium)Ra 88 226.02氡(radon)Rn 86 (222)铼(rhenium)Re 75 186.20铑(rhodium)Rh 45 102.90铷(rubidium)Rb 37 85.46钌(ruthenium)Ru 44 101.07钐(samarium)Sm 62 150.36钪(scandium)Sc 21 44.95硒(sillicon)Se 34 78.96硅(sillicon)Si 14 28.08银(sliver)Ag 47 107.86钠(sodium)Na 11 22.98锶(strontium)Sr 38 87.62硫(sulfur)S 16 32.06钽(tantalum)Ta 73 180.94锝(technetium) Tc 43 (98)碲(tellurium)Te 52 127.60铽(terbium)Tb 65 158.92铊(thallium)Tl 81 204.38钍(thorium)Th 90 232.03锡(tin)Sn 50 118.69铥(thulium)Tm 69 168.93钛(titanium)Ti 22 47.88钨(tungsten)W 74 183.85 unhilhexium (Unh) 106 (263) unnilpentium (Unp) 105 (262) unnilquadium (Unq) 104 (261) unnilseptium (Uns) 107 (262)铀(uranium)U 92 238.02钒(vanadium)V 23 50.94氙(xenon)Xe 54 131.29镒(ytterbium)Yb 70 173.04钇(yttrium)Y 39 88.90锌(zinc)Zn 30 65.38锆(zirconium)Zn 40 91.22 圆括号中的数字是该元素最稳定的同位素的质量数。
原子核衰变是指原子核内部发生变化,从而释放出放射性粒子的过程。
这个过程是不可逆的,因此可以用一些参数来表征原子核衰变的快慢。
本文将介绍一些常见的参数,并举例说明它们的应用。
一、半衰期半衰期是指在一定时间内,放射性物质衰变一半所需的时间。
例如,铀-238的半衰期是45. 7亿年,这意味着在45.7亿年后,铀-238的数量会减少一半。
半衰期越长,说明放射性物质衰变越慢,反之亦然。
二、衰变常数衰变常数是指单位时间内放射性物质衰变的概率。
它与半衰期之间存在以下关系式:λ=l n2/t1/2。
其中,λ为衰变常数,t1/2为半衰期。
例如,铀-238的衰变常数为1.52×10^-10年^-1,这意味着每年铀-238会衰变1.52×10^-10的比例。
三、放射性能量释放放射性物质衰变时会释放出能量,这个能量可以用来表征放射性物质衰变的强弱。
例如,放射性同位素碘-131的能量释放为364keV,而钴-60的能量释放为1.17MeV和1.33MeV。
可以看出,钴-60的能量释放比碘-131大很多,因此钴-60的放射性更强。
四、放射性衰变方式放射性物质衰变的方式有α衰变、β衰变、γ衰变等。
其中,α衰变是指放射性核子释放出一个α粒子,β衰变是指放射性核子释放出一个β粒子,γ衰变是指放射性核子释放出一个γ光子。
不同的衰变方式会对放射性物质的性质产生影响。
例如,α粒子的能量释放比β粒子大很多,因此α衰变的放射性更强。
五、放射性毒性放射性物质的毒性是指它对人体健康的危害程度。
放射性物质的毒性与它的放射性强度、放射性衰变方式、放射性能量释放等因素有关。
例如,镭-226的放射性强度很高,它可以通过α衰变释放出高能量的α粒子,因此对人体的伤害很大。
总之,以上这些参数可以用来表征放射性物质衰变的快慢、强弱、方式、毒性等方面。
在实际应用中,人们可以根据这些参数来评估放射性物质对人体健康的危害程度,从而采取相应的防护措施。