Содержание
- 2. Тема 1. Основы ядерной физики. Атомное ядро. Радиоактивность. 1869 г. – открытие зависимостей химических свойств элементов
- 3. Эрнест Резерфорд 1911 г. – открытие атомного ядра Модель резерфорда: Положительно заряженное массивное ядро ~ 10-12
- 4. Свойства ядер. Радиоактивные и стабильные ядра.
- 5. Свойства стабильных ядер: А – массовое число Z – электрический заряд М – масса ΔW –
- 6. тип радиоактивного превращения (α - или β - распад, спонтанное деление и др.); T1/2 - период
- 7. Энергетические состояния атомного ядра: Основное (стабильное) Возбужденные (испытывают γ - переход или другой тип снятия возбуждения,
- 8. Масса и массовое число (А). Массовое число, A - общее количество нуклонов (протонов и нейтронов) в
- 9. Заряд атомного ядра (Z). Z – интегральная характеристика ядра, он не дает представления о распределении заряда
- 10. Энергия связи ядра (ΔW). mp, mn – массы протона и нейтрона с – скорость света в
- 11. Зависимость удельной энергии связи от числа нуклонов
- 12. Диаграмма стабильности ядер.
- 13. Сравнительные характеристики частиц, входящих в атом. 1 а.е.м = 931 МэВ/c2 ħ – постоянная Планка, c-
- 14. Изобары. Ядра с одинаковым массовым числом А называются изобарами ( ). Ядра-изобары, для которых называются зеркальными
- 15. Изотопы. Ядра с одинаковым зарядом Z (числом протонов) называются изотопами ( ).
- 16. Изотоны. Ядра с одинаковым числом нейтронов N=A-Z называются изотонами ( ).
- 17. Изомеры. Состояния радиоактивных ядер с одинаковыми A, Z, но резко отличающиеся периодом полураспада, называются изомерными, а
- 18. Классификация ядер по числу нуклонов. Ядра, обладающие четным числом протонов и четным числом нейтронов, называются четно-четными,
- 19. Размеры атомного ядра. r=(1,2–1,5)·10-15м. Средний радиус атомного ядра, R, характеризует средний размер ядра в предположении, что
- 20. Форма атомного ядра. Квадрупольный момент важен для хорошей формы: Q = 0 – сферическое ядро Q
- 21. Модели строения атомных ядер. Капельная модель Модель ядерных оболочек Обобщенная модель Кластерная модель и др. В
- 22. Капельная модель ядра. Еще в 1911 г. Резерфорд для объяснения аномального рассеяния α-частиц предположил, что внутри
- 23. То, что плотность ядерного вещества всех ядер постоянна, говорит о его несжимаемости. Это свойство сближает ядерное
- 24. Формула Вейцзеккера. для легких ядер наиболее устойчивы ядра с равным числом протонов и нейтронов; из всех
- 25. Тема 2. Ядерные реакции и явление радиоактивности. Общие закономерности ядерных реакций. A + a → B
- 26. Некоторые типы реакций. Упругое рассеяние: A + a → a + A или A(a,a)A. Неупругое рассеяние:
- 27. Деление ядер Первоначальное ядро А в результате реакции разламывается на два или иногда на три осколка,
- 28. . Если сравнивать ядерные реакции с химическими, то необходимо отметить, что при ядерных реакциях происходят более
- 29. σ = dN / Nnδ dN — число взаимодействующих частиц; п — концентрация ядер в мишени;
- 30. В случае толстой мишени плотность потока изменяется с глубиной х: dN = - N(x) σ n·dx
- 31. Ядерная реакция идёт в две стадии: 1. а + А → С*. Возбуждённое составное ядро –
- 32. Относительная вероятность каждого из путей распада зависит от энергии, приобретённой промежуточным ядром. Ядро может образоваться посредством
- 33. Энергия ядерной реакции Закон сохранения энергии для ядерной реакции вида a+A →b+B можно записать в виде:
- 34. Явление радиоактивности Свойство атомных ядер испытывать самопроизвольное превращение в другие ядра с испусканием частиц или фотонов
- 35. Основной закон радиоактивного распада. Число актов радиоактивного распада dN за время dt определяется только количеством радиоактивных
- 36. Связь постоянной распада λ с периодом полураспада T1/2. Величина , численно равная вероятности распада всех ядер
- 37. Закон радиоактивного распада для механических смесей. Активность механической смеси ядер А равна сумме активностей всех ядер,
- 38. Закон последовательных радиоактивных превращений Если ядра N2, возникающие в результате радиоактивного распада ядер N1, в свою
- 39. Решение этой системы уравнений приводит к следующему результату: где N10 и N20— значения N1(t) и N2(t)
- 40. Различные случаи последовательных превращений ядер. а) Закон векового равновесия Верхняя кривая–накопление радиоактивности, нижняя кривая–спад радиоактивности. T-период
- 41. Виды радиоактивного распада альфа-распад – испускание ядер атома гелия; бета распад – сопровождается испусканием электрона или
- 42. Радиоактивные семейства (ряды). Ряд урана (радия). Начинается с урана-238 с периодом полураспада 4,5-109 лет. Заканчивается стабильным
- 43. Ряд актиноурана (актиния). Начинается с урана-235 с периодом полураспада 7·108 лет Заканчивается стабильным изотопом свинца-207
- 44. Ряд тория. Начинается с тория-232 с периодом полураспада 1,4-1010 лет Заканчивается стабильным изотопом свинца-208
- 45. Из приведенных участков цепочек видно, что массовые числа элементов в пределах каждого радиоактивного семейства или не
- 46. Из правил смещения вытекает, что массовые числа членов всех трех семейств описываются следующей формулой: А =
- 47. Ряд нептуния (состоит из нуклидов, не встречающихся в природе) Начинается с плутония-241, ядро которого, испуская β-частицы,
- 48. Наиболее характерные признаки рядов.
- 49. Альфа распад. Законы смещения при альфа-распаде: ∆А = -4, ∆Z = -2 Z ≥ 83 .
- 50. Закон Гейгера – Нетолла. Связь между пробегом и постоянной распада материнского ядра: А и В– константы,
- 51. Зависимость потенциала взаимодействия α-частицы с ядром от расстояния. Штриховой линией показано положение уровня энергии α-частицы, где:
- 52. Энергетическое условие альфа-распада Подстановка этого условия в формулу Вайцзеккера дает, что для ядер с Z>60 альфа-распад
- 53. Схема распада и энергетический спектр α-частиц ядра
- 54. Радиоизотопные источники альфа-частиц.
- 55. Бета распад. Законы смещения при бета-распаде: ∆A = 0, ∆Z = ±1 спектр частиц распада непрерывный;
- 56. Энергетическое условие бета-распада существуют ядра, в которых возможен только е-захват. существуют ядра, для которых возможны все
- 57. Схема бета-распада ядра
- 58. Снятие возбуждения ядер. испускание электромагнитного излучения ( гамма-излучения); испускание электронов конверсии; испускание пар электрон- позитрон (парная
- 59. Схема снятия возбуждения ядра
- 60. Испускание конверсионных электронов. с ростом энергии перехода вероятность конверсии убывает; вероятность конверсии возрастает с увеличением мультипольности
- 61. Тема 5. Основные свойства реакции деления ядер Спонтанное деление ядер.
- 62. Реакция деления Спонтанное деление, как правило, представляет собой медленный, подбарьерный процесс. Для того, чтобы ядро разделилось
- 63. Выход осколков реакции деления урана-235.
- 64. Коэффициент размножения нейтронов. k = Nд/Nпр, где Nд – число нейтронов, вызывающих деление в данном поколении,
- 65. Часть 2 Взаимодействие ядерных излучений с веществом Ядерные излучения, проходя через вещество, взаимодействуют с его атомами.
- 66. Общая характеристика процессов упругое рассеяние неупругое рассеяние излучение фотона в электрическом поле Процесс неупругого рассеяния приводит
- 67. Прохождение заряженных частиц через вещество. Ионизационное торможение заряженных частиц Ионизационное торможение является главным механизмом потерь энергии
- 68. Анализ механизма ионизационных потерь Δp┴ =∫F┴ dt =2 ze2/ρv ΔЕ = Δp2┴ /2mе = (2 z2e4/mev2)
- 69. Число электронов в цилиндрическом слое: Vne=2πρ nе dρ dx для тяжелой заряженной частицы (например, протона, α-частицы)
- 70. Удельная потеря энергии заряженной частицы на ионизацию пропорциональна квадрату заряда частицы, концентрации электронов в среде, некоторой
- 71. Зависимости удельных потерь на ионизацию от пробега α-частицы (а) и от кинетической энергии, измеренной в массовых
- 72. Связь пробега с энергией Для определенной среды и частицы с данным z величина dЕ/dx является функцией
- 73. Кривая пробегов для моноэнергетических частиц.
- 74. Формула для пробегов протонов в фотоэмульсии: Ep=αRnp α ≈ 0,25; n ≈ 0,58; E в МэВ,
- 75. Связь между энергией и пробегом в воздухе для α-частиц R = aЕα b (см) для 3
- 76. Упругое рассеяние заряженных частиц Упругим рассеянием называется такой процесс взаимодействия двух частиц, при котором суммарная кинетическая
- 77. Сечение упругого рассеяния (формула Резерфорда). Z и z- зарядовые числа ядра и частицы, e- заряд электрона,
- 78. Многократное рассеяние Из формулы Резерфорда следует, что вероятность кулоновского рассеяния заряженной частицы на некоторый угол θ
- 79. Особенности прохождения бета – излучения (электронов) через вещество. β – частицы (электроны и позитроны) движутся с
- 80. Ионизационные потери энергии. E — кинетическая энергия электрона, t2=1-β2, β=υ/c, а величина I, зависящая от Z,
- 81. Радиационные потери энергии. При ускоренном движении электроны испускают электромагнитное излучение, которое обычно называют тормозным. Потери энергии
- 82. Тормозное излучение имеет непрерывный спектр, верхняя граница которого определяется энергией электронов. Радиационные потери энергии, отнесенные к
- 83. Ионизационные и радиационные потери энергии электронов на 1 г/см2 вещества в воздухе (1) и свинце (2).
- 84. Эффективное сечение. Если энергия электронов удовлетворяет условию E>> 137mc2/Z1/3, то σрад не зависит от энергии и
- 85. Формула Бете-Гайтлера. , где Ее в МэВ. Из этой формулы можно получить значение критической энергии Екр=
- 86. Угловое распределение тормозного излучения. Угловое распределение тормозного излучения имеет ярко выраженную анизотропию в сторону направления импульса
- 87. Длина пробега электронов в веществе. Когда быстрый электрон входит в вещество, то вначале рассеяние на большие
- 88. Примеры пробегов электронов в веществе.
- 89. Определение пробегов электронов на графике. R0 – средний пробег Rэ – экстраполированный пробег Rmax – максимальный
- 90. Функцию ослабления удобно характеризовать экстраполированной длиной пробега, Rэкстр. Для алюминия Rэкстр =0,526E г/см2 Rэкстр =0,542Eβ -
- 91. Зависимость интенсивности пучка электронов, прошедших через слой поглотителя t, от толщины поглотителя.
- 92. Обратное рассеяние β-частиц Некоторые β-частицы могут настолько изменить свою траекторию, что выйдут из вещества в обратном
- 93. Черенковское излучение. Черенковское излучение представляет собой один из эффектов, которым среда реагирует на прохождение через нее
- 94. При прохождении заряженной частицы через среду ее молекулы поляризуются. Если скорость света в среде, cc ,
- 95. Радиоизотопные источники бета-излучения.
- 96. Тема 7. Прохождение гамма-квантов через вещество. Взаимодействие фотонного излучения с веществом. Основные процессы взаимодействия: Фотоэлектрический эффект
- 97. Энергетическая шкала взаимодействия фотонов с веществом.
- 98. Фотоэлектрический эффект. Фотоэффектом называют процесс взаимодействия фотона с электроном атома, при котором фотон, целиком поглощаясь атомом,
- 99. Сечение фотоэффекта. Расчеты сечения фотоэффекта показывают, что он происходит в основном на К-оболочке (80%). При Eγ>
- 100. Зависимость сечения фотоэффекта от энергии гамма-излучения, где EK, EL, EM – энергия ионизации электронов на соответствующих
- 101. Сечение фотоэффекта в различных материалах.
- 102. Фотоэффект является главным механизмом поглощения фотонного излучения малых энергий в тяжелых веществах. Так, в Al фотоэффект
- 103. Томсоновское рассеяние фотонов. Электрон под действием падающей на него электромагнитной волны E = E0 exp(-iωt) приходит
- 104. Комптоновское рассеяние. Спектр рассеянного излучения, кроме первоначальной длины волны λ0, содержит также смещенную линию с длиной
- 105. Полярные диаграммы рассеяния фотонов на свободных электронах, где а) Eγ=0,64 МэВ. б) Eγ=2.55 МэВ
- 106. Сечение комптоновского рассеяния. Дифференциальное сечение комптоновского рассеяния (формула Клейна-Нишины-Тамма). Полное сечение комптоновского рассеяния: Сечение рассеяния пропорционально
- 107. Спектр электронов отдачи.
- 108. Образование электрон-позитронных пар. Процесс образования пар, может происходить только при энергиях фотонов, превышающих суммарную энергию покоя
- 109. Сечение процесса образования электрон-позитронных пар.
- 110. Полный коэффициент ослабления фотонного излучения в веществе. Полное микроскопическое сечение взаимодействия фотонов с веществом: σ =σф+
- 111. Линейный коэффициент ослабления. Сумму парциальных макроскопических сечений называют линейным коэффициентом ослабления фотонного излучения в веществе: μ
- 112. Энергетическая зависимость линейных коэффициентов ослабления фотонов для различных материалов.
- 113. Закон ослабления потока фотонного излучения при прохождении через вещество. Допустим, что узкий моноэнергетический пучок фотонов числом
- 114. Экспоненциальный закон ослабления гамма-излучения веществом для узкого пучка. N(x) =N0e-μx Толщина слоя поглощающего вещества x1/2, соответствующая
- 115. Радиоизотопные источники гамма-излучения.
- 116. Тема 8. Прохождение нейтронов через вещество. Основным видом взаимодействия нейтронов с веществом является их взаимодействие с
- 117. Классификация нейтронов по кинетической энергии. Среди резонансных нейтронов иногда выделяют группу надтепловых (или закадмиевых), непосредственно примыкающих
- 118. Радиоизотопные источники нейтронов.
- 119. Спектр нейтронов (Ро – Be)-источника.
- 120. Получение моноэнергетических нейтронов. Для получения моноэнергетических нейтронов широко используются различные реакции: 21H + 21H → 32Не
- 121. Спектр нейтронов, получаемых в генераторах нейтронов.
- 122. Характеристики источников нейтронов спонтанного деления.
- 123. Спектр нейтронов спонтанного деления Cf252 Спектр нейтронов спонтанно делящихся изотопов сплошной и подобен спектру нейтронов вынужденного
- 124. Виды взаимодействий нейтронов с ядрами Радиационный захват нейтронов (A, Z) + n → (A+l, Z) +
- 125. Реакции с образованием протонов. (A, Z) + n → (A, Z-1) + p Примерами (n, р)-реакций
- 126. Реакции с образованием α-частиц. (A, Z) + n → (A-3,Z-2) + 42Не Примером таких реакций являются:
- 127. Сечения реакций захвата нейтронов с образованием гамма-квантов и альфа-частиц.
- 128. Реакции деления. При облучении тяжелых ядер (Тh, Pa, U, трансурановые элементы) нейтронами с энергией Еn >
- 129. Реакции с образованием двух и большего числа нуклонов. При Еn>10 МэВ становятся возможными реакции вида (п,
- 130. Неупругое рассеяние нейтронов. Нейтрон с энергией в несколько сот кэВ после попадания в ядро может перевести
- 131. Сечение неупругого рассеяния нейтронов. Сечение неупругого рассеяния σinel увеличивается от легких элементов к тяжелым. Это происходит
- 132. Упругое рассеяние нейтронов. Упругое рассеяние нейтронов очень широко используется для регистрации быстрых нейтронов методом наблюдения следов
- 133. Потенциальное рассеяние нейтронов. Формула сечения рассеяния в потенциальном поле взаимодействия (резонанса нет) для нейтронов небольших энергий,
- 134. Сечение упругого рассеяния нейтронов для ядер водорода и кислорода.
- 135. Сечения упругого рассеяния в области тепловых нейтронов.
- 136. Спектр рассеянных нейтронов. Изменение энергии при рассеянии однозначно связано с углом рассеяния. Эта связь вытекает из
- 137. При рассеянии на водороде получим: φ – угол отдачи протона. Таким образом, при однократном соударении нейтрона
- 138. Дополнительные особенности замедления нейтронов. В общем случае замедление нейтронов может происходить также за счет неупругих соударений,
- 139. В тяжелых ядрах первый возбужденный уровень расположен ближе к основному, чем в легких (среднее расстояние составляет
- 140. Если при энергиях En>1 эВ атомы водорода, входящие в состав молекул замедлителя (например, воды), можно было
- 141. Тепловые нейтроны. Условием эффективного протекания процесса замедления является существенное превышение сечения рассеяния нейтронов ядрами замедлителя над
- 142. Спектр замедленных нейтронов.
- 143. Зависимость сечения поглощения нейтронов кадмием от их энергии.
- 144. Элементы теории замедления. В процессе замедления нейтрон двигается по сложной траектории, перемещаясь от одного ядра замедлителя
- 145. Траектории движения нейтрона в замедлителе. Средний квадрат перемещения приблизительно равен: Можно показать, что для замедлителя, состоящего
- 146. Макроскопическое сечение взаимодействия нейтронов с веществом для многокомпонентных сред. В случае взаимодействия нейтрона с ядром суммарная
- 148. Скачать презентацию