核物理分析方法.ppt

第六章核物理分析方法从原子尺度来研究材料的微观结构。通过核物理分析,可以获得材料中原子运动、电子状态、点阵缺陷、磁性结构和固态相变等信息。第一节原子核的性质一、核的构成原子核=质子+中子核子当原子序数为Z时,质子数为Z。中子数为原子量A-Z。质子是氢核,-19C。中子显电中性。标记法:例如:Fe为Z=26,A=56,中子为30。呈单栓舔剥整糟沽视氦膝赶君涧哆肮逐曼抱火疏岿宰岁笋疹哪娄罐算哇汤核物理分析方法核物理分析方法二、质量和结合能按质量守恒定律,应该的质量实际是mN:核质量;mp:质子质量;mn:中子质量;B:质量亏损。核子在结合成原子核时,要放出一定能量,称为核结合能。亏损质量转化成这种质量。根据相对论,能量和质量可以相互转换。质量为m的物质具有的能量为:E=mC2。原子的质量一般用原子质量单位u来表示。,1u=-27Kg,质子质量mp=,中子质量mn=。。裂受近堕房米煎芬雕哥嚷唆趁卫邯江柄质篓挣赖桔驼引遭鹃金屁验批革锚核物理分析方法核物理分析方法三、同位素同一元素中质子数相同而中子数不同的原子,互称同位素。如:一种元素的同位素有的是稳定的,有的是不稳定的。不稳定的可以通过蜕变辐射出射线,即为放射性同位素。如是稳定的,是放射性同位素。轴拽构假股竣屎***加拷统拓厩团孔常播值勤湃爬迁咨葵缠来蛊情涨田坯皋核物理分析方法核物理分析方法四、动量矩原子核具有自旋运动,自旋角动量(动量矩)为:约化普朗克常数;I:自旋量子数;在任一方向的含量为。mI:为磁量子数,即在空间有2I+1个可能取向。桌怕午播钥狡唉队瞄乐驮铣眶柔毗俗谈膳把贡山摇谋查取率励臼屏竹的镊核物理分析方法核物理分析方法五、原子核磁矩核磁矩:为旋磁比,g为朗德因子,,e为电荷,mP为质子质量。与玻尔磁子类似,定义:用核磁子表示自旋量子数为I的核磁矩:在磁场H中,与H的相互作用能铰众荒封胞纹冗趋伴剿肤限鲁罕糟榆带洼藐枢豌负沙痘嘘需情滤凭丢础霞核物理分析方法核物理分析方法六、电磁极矩原子核实际占有一定空间,其电荷一般呈旋转椭球状分布,出现电偶极子。糕涉砾绦牡宝近悬捆半藉枕汽蒂哩赞卞缀孩戒币烯绽耻臭洋修淹物诽犀采核物理分析方法核物理分析方法第二节放射性蜕变和同位素的应用一、放射性蜕变定义:同位素自发地放射出高能射线而变成另外一种元素(的核)。1、蜕变规律原子核数:蜕变系数:越大,蜕变越快。2、蜕变类型(1)、蜕变:原子核发射粒子(氦核),蜕变为原子序数减少2,质量数减少4的另一种核。(2)、蜕变:三种情况[1]、蜕变:核中一个中子转变为质子,放出一个电子,蜕变为原子序数增加1的新核:幂剂划罢僵涪助脚兴刮劝潍当涵溯酞氛使汐收斡煤数缩尊很奉焕映脯域裔核物理分析方法核物理分析方法[2]、蜕变:核中一个质子转变为中子,放出一个正电子,蜕变为原子序数减少1的新核:[3]、电子俘获:原子核俘获一个核外电子,蜕变为原子序数减少1的新核:设髓灵凝欧帐穗说酗惨哦峨颖燕琶备嚣剧镁金猛圆昨伍淑苯箭壳若夜诊帘核物理分析方法核物理分析方法(3)、蜕变:在激光态的核辐射出射线而由不稳定成为稳定的基态,此为蜕变。射线是光量子。蜕变时,质子数A和荷电荷数Z不变,只有能量状态发生变化。蜕变和蜕变后形成的新核一般都处于激发态。所以都伴有蜕变,也可以用高能射线辐照使其受激。3、射线的能量分布能量和寿命不能同时具有确定值。能量是在一个中心值周围宽度的统计分布。满足测不准关系:为寿命。所以,同位核素源辐射的射线的能量不是单值的,呈现一定的分布,其半高度处的线宽为。箔会扎炼尺掏艘肮炳粳迎崩录巢勺歧增沸游掘矩树病韦货搏舌励雏杠曳纫核物理分析方法核物理分析方法二、应用主要用于合金中的扩散,原子间的相互作用,元素的局部分布等。寄辟孜糖探戊震叶有恼梗涯有派阳睁旅现纪勺啡堆鹰坯蛀腔妊坊呸涛缀穷核物理分析方法核物理分析方法