第五章a衰变 a衰变是原子核自发地放射出a粒子而发生的转变。 α粒子是一个特别稳定的轻原子核。1903年发现a射线。 Rutherford是研究和应用 a射线的最重要人物。 §5.1a衰变的能量 1.a粒子能量的测量磁谱仪 a射线的能谱测量: △E 10% 射程法 E 半导体探测器:~02% 磁谱法: 0.01%
第五章 α 衰 变 α 衰变是原子核自发地放射出α 粒子而发生的转变。 α粒子是一个特别稳定的轻原子核。1903年发现α 射线。Rutherford是研究和应用 α 射线的最重要人物。 §5.1 α 衰变的能量 1．α 粒子能量的测量——磁谱仪 α 射线的能谱测量： 射程法： 半导体探测器： ~0.2% 磁谱法： ~0.01% %10~ E ΔE
O UB p=mu= gB 谱:粒子数目随某一物理量的分布(概率分布) △x=2p(1-c0s) 动量分辨率Rn8pPP x A R △x 图5-1半圆谱仪的工作原理图 图5-2半圆谱仪的聚焦原理
谱：粒子数目随某一物理量的分布（概率分布 ） Bq m 2 υ ρ υ = = υ = qBmp ρ x =Δ ρ − ϕ )cos1(2 2 x =Δ ρϕ 动量分辨率 Rp 2 2 1 2 ϕ ρρ ρ = Δ = Δ = Δ ≡ x p p R p
2.a能谱的精细结构 般的,放射源出来的a粒子有好几种能量和强度,表现为能谱上的多 个峰位和峰面积。 在a谱的精细结构中,一般只有一种能量的a粒子的强度最大,其它几种 能量的a粒子的强度都较弱,它们的能量也比较低,亦即射程比较短,这 种a粒子称为短射程a粒子。 另一方面,对于放射性核素ThC(Po)和RaC(Po)观察到了另一种现象 ,除了最强的a粒子外,还发射出具有很大能量而强度很弱的a粒子,这种 a粒子称为长射程a粒子 421 Mev 3.a粒子能量与a衰变能的关系 衰变能:a衰变时放出的能量 E,=E+E,=E+-m、U、2 5.338MeV 5.208MeV 173Me 0.20.2 a粒子能量/MeV 图532Th的a能谱 引自 F Asp et al.,Phys.Rev.,92,1495(1953)
2．α 能谱的精细结构 一般的，放射源出来的α 粒子有好几种能量和强度，表现为能谱上的多 个峰位和峰面积。 在α 谱的精细结构中，一般只有一种能量的α 粒子的强度最大，其它几种 能量的α 粒子的强度都较弱，它们的能量也比较低，亦即射程比较短，这 种α 粒子称为短射程α 粒子。 另一方面，对于放射性核素ThC′(Po)和RaC′(Po)观察到了另一种现象 ，除了最强的α 粒子外，还发射出具有很大能量而强度很弱的α 粒子，这种 α 粒子称为长射程α 粒子。 3. α 粒子能量与α 衰变能的关系 衰变能： α 衰变时放出的能量。 2 kRkd YY 2 1 +=+= mEEEE υ υ YY = mm υαα
E、0m m. E)=EK+-&Ek (1+-)Ek 4 A-4 E A-4 DEK Ek=(E ey= ed- ek=( )E,、4 E A-4
k Y k 2 Y kd Y )( 21 E mm E mm mEE υεα α += += k Y )1( E m mα += 4 4 Y − ≈ Am mα d k ) 4 ( E AA E − = k d ) 4 ( E AA E − = kdY k d 4 ) 4 4 ( E A E A EEE = − =−=
4.短射程、长射程a粒子与核能级的关系 226Th 1800 1680 △E,=E=E 短射程a粒子是从母核的 308 基态衰变到子核的激发态时所 242 发射的a粒子。 长射程a粒子是从母核的 112 激发态衰变到子核的基态时 Ra 所发射的a粒子 图5-4296Th的衰变 从云室中观察 图5-5Po的衰变
4．短射程、长射程α 粒子与核能级的关系 d ==Δ EEE γ * 短射程α 粒子是从母核的 基态衰变到子核的激发态时所 发射的α 粒子。 长射程α 粒子是从母核的 激发态衰变到子核的基态时 所发射的α 粒子。 从云室中观察