(β衰變)放射性原子核放射電子粒子)和中微子而轉變為另一種核的過程。放出正電子的稱為“正α衰變”,放射負電子的稱為“負β衰變”。在正α衰變中,核內的一個質子轉變成電子,在負α衰變中,核內的一個中子轉變為質子。因為β粒子就是電子,而電子的質量比起核的質量來要小很多,所以一個原子核放出一個β粒子後,它的質量數不變1電子的質量數是零,電荷數是-1。可以用符號。來表示α粒子。例如,釷-234放出擇粒子變成鎂-234的衰變可用方程表示為或由此可見,β衰變的規律是:新核的質量數不變,電荷數增加1,新核在元素周期表中的位置要向後移一位。β衰變中放出的電子能量是連續分布的,但對每一種衰變方式有一個最大的限度,可達幾兆電子伏特以上。此外電子俘獲也是β衰變的一種。
(半衰期)在放射性衰變過程中,放射性元素的核數減少到原有核數的一半時所需的時間。半衰期是放射性元素的一個特性常數,一般不隨外界條件的變化,元素所處狀態(遊離態或化合態)的不同、或元素質量的多少而改變。每一種放射性元素都有一定的半衰期,不同的放射性元素,半衰期不同,甚至差別非常大。例如,氡-222變為釙-218的半衰期為3.8天,鐳-226變為氡-222的半衰期為1620年,鈾238變為釷-234的半衰期是1109年。因此,放射性元素經過一個半衰期後其核數餘存一半,經過兩個半衰期後其核數餘存四分之一。短的半衰期僅有幾千萬分之一秒。長者可達數億年的α衰變半衰期可達139億年,原子核的衰變規律是:這裏的是初始時刻時的原子核數,α為衰變常數,β為衰變後留下的原子核數。由此可以導出半衰期和衰變常數的關係,即由元素的半衰期可以計算出岩石結構及其年齡。
(雲室)在原子核物理研究中觀測微觀粒子徑跡的儀器,由英國物理學家威爾遜於1911年發明。故又稱為威爾遜雲室。威爾遜雲室的作用是以氣體中的離子作為氣體的凝結核(凝結中心)如果在雲室中充滿空氣、水和酒精的飽和蒸氣。若使雲室中的主體突然膨脹而變冷,這時室中的蒸氣達到飽和狀態。此時如有帶電粒子進入雲室主體,在它經過的路程上產生離子時,則過飽和蒸氣即在離子的周圍凝成霧滴,在適當的照明下,就能看到或拍到粒子運動的徑跡。根據徑跡的長短、濃淡,以及在磁場中的彎曲程度等可以分辨粒子的種類和性質(如質量、電荷和能量通過間接的分析也可以測定不帶電的粒子。這種雲室有時也稱為“膨脹雲室”。如果將極少量的放射性製品隻引入容器中,則放射性物質放射出的粒子在自己的軌道上使氣體電離,因而使粒子的路徑上形成霧滴的凝聚,致使軌跡為可見的。
(計數器)是一種常用的原子核輻射探測器。適用於不同的用途,有各種不同的結構和型式。常見的一種是在玻璃管內,裝一個金屬圓筒作為陰極,在其軸線上有一細鎢絲作為陽極,管內充以惰性氣體(如氬)和少量有機氣體或鹵素氣體,如乙醚、溴等並在兩極之間加上適當的電壓。如果有帶電粒子或光子射入管內使氣體分子電離,所產生的電子就向陽極運動,同時在強電場的加速下,與更多的氣體分子和碰撞,並使它們電離而產生大量電子。這些電子由陽極收集後在外部電路中形成一個脈衝電壓,記錄這種脈衝發生的次數,便可獲知射入管內的粒子數目。此種計數器應用很廣。另一種是正比計數器,結構和前者相似,但所加電壓較低,產生的脈衝電壓大小與入射粒子的能量近似成正比,主要應用在科學研究中。
(電離室)一種測量電磁輻射或粒子流強度或測量短射程帶電粒子(如α粒子)能量的儀器。在一個充有氣體(如氬、空氣等)的密封容器內裝兩個電極,其上加有幾百伏特的電壓。(1)當帶電粒子、X射線或γ射線進入容器後,使電極間的氣體電離而產生正負離子,這些離子分別向兩極運動而形成電流。用測量儀器測出電流的大小.就可以推知粒子流的強度或物質所受X射線或γ射線照射的劑量。這種是“電流電離室”或“累積電離室”。(2)當短射程帶電粒子進入後,將在兩極間消耗其全部能量於使氣體電離,所產生的正負離子分別到達兩極,使它們間的電勢發生改變(“脈衝電壓”)。測量出脈衝電壓的大小和數目,就可推知帶電粒子的能量和數量。這種是“脈衝電離室”。
(核乳膠)記錄帶電微觀粒子運動徑跡的一種特製照相乳膠。這種方法,是根據帶電粒子穿過照相乳膠時,使乳膠粒子內的溴化銀分解。因此,在厚的照相乳膠層中,顯影像後得到的粒子軌道痕跡是一個跟一個的黑點。核乳膠層比一般照相乳膠層厚,溴化銀的含量更多,且顆粒細,分布均勻。作為一種核物理實驗中的徑跡探測器、核乳膠的優點是體積小、輕便、能將高能粒子的徑跡永久保存等。故常用於高空宇宙射線和基本粒子的研究方麵;其缺點是根據徑跡測量粒子能量時精確度較低。核乳膠經適當處理後,也可用來記錄不帶電粒子,如中子等。
(質子)質子是帶正電的基本粒子,常用符號?來表示。質子是氫的原子核,也是其它任何原子核的組成部分。
(布拉凱特)英國物理學家。1948年諾貝爾物理學獎的獲得者。他用威爾遜雲室觀測和研究α粒子轟擊氫、氦、氮等元素原子核的情況,並成功地從氮原子核中擊出質子。還從事宇宙射線中高能粒子的研究。證明了安德森所發現的正電子。第二次世界大戰期間從事軍事技術研究以對付德國的口型導彈。
(閃爍計數器)由透明熒光體和光電倍增管以及有關電子儀器組成的記錄原子核輻射的儀器。采用的熒光物質多種多樣,有某些無機或有機化合物的單晶、塑料、有機溶液等。目前常用的熒光體是單晶體。其光學性能較好。且它們對於自己的特征熒光都是透明的。常用的無機晶體有碘化鈉(加鉈)、鎢酸鎘、鎢酸鈣等。射線產生熒光的過程基於射線對物質中電子的激發。電子吸收射線的能量以後躍遷到較高的激發能級,電子從激發能級恢複到正常狀態時可能發射熒光,也可能以別的方式把能量放出。在熒光物質中前者的幾率大。閃爍計數器的主要優點是其分辨時間短和效率髙。根據脈衝的大小,還可用以測定粒子的能量。
(半導體探測器)近些年來發展的一種新型核輻射探測器。它的特點是能量分辨本領好,分辨時間快。常用的半導體探測器有兩種類型:金矽麵壘型,它是在一塊n型矽單晶片上噴塗一層金膜,在金矽交界麵附近形成一個高阻區。也就是形成一個非常薄的p型反型層,接線從底麵和靠近交接部分的表麵引出。形成一個半導體二極體。如果加上一個方向偏壓,在二極體交接部分的電場使得隻有微弱的電流能通過。在靠近交接部分的兩邊有一個所謂耗盡層的區域,所有反向偏電壓都加在這個區域。耗盡層是半導體射線探測器的靈敏部分,如果射線穿過這部分,產生載流子,它們就會被收集,和氣體電離室的情形一樣。
鍺(或矽)裡漂移型探測器。它是使適量的鋰均勻地漂移進一塊?型鍺(或矽)單晶,形成高阻區。使用時探測器接上反向電壓,當有射線進入高阻區時,損耗能量產生電子一空穴對,在電場作用下,電子、空穴被收集,就有電信號輸出,再用電子儀器記錄。其中金矽麵壘探測器適用於測量帶電粒子。鍺(或矽)鋰漂移探測器測量γ射線、X射線等的能量分辨率特別好,但必須要在低溫度)真空條件下工作。一般必須用液態氮冷卻真空條件下工作。一般必須用液態氮冷卻條件下使用。近代也曾把此種探測器放在火箭中升到太空做宇宙射線的探測和研究,在化學方麵用來做化學分析後的放射性物質的精密測定。由於半導體探測器的體積小,將來會在醫學上得到廣泛的應用。
(核反應)利用天然放射性的高速粒子或利用人工加速的粒子去轟擊原子核時,由於相互作用而產生各種變化的過程叫核反應。在核反應過程中將有能量放出或吸收。所放出或吸收的能量叫做反應能。放出能量的核反應叫做放能反應,吸收能量的核反應叫做吸能反應。曆史上第一個人工核反應是由盧瑟福在1919年實現的,他用α粒子,產生了的核反應。現在利用各種加速器和原子核反應堆,能進行上萬種核反應,由此獲得了千餘種放射性同位素和各種介子、超子、反質子、反中子等基本粒子。任何核反應的過程都遵守能量、動量、質量和電荷等守恒定律。這方麵的研究對於了解原子核的結構,基本粒子間的相互作用。以及探索新的能源等方麵都有重大意義,通過裂變反應而釋放出來的巨大能量在技術上已能加以控製和利用。要發生吸能反應,入射粒子的能量必須大於閾能。閾能的值大於反應能。如果入射粒子的能量小於閾能,吸能反應就不能發生。反應能的量值和符號,可以按愛因斯坦相對論的質能關係式加以確定。