LOGO ĐỒNG VỊ BỀN VÀ ĐỒNG VỊ PHÓNG XẠ GVHD: Th.S Phạm Nguyễn Thành Vinh SVTH: Trần Văn Xuân Hồ Hoàng Việt Huỳnh Thị Tuyết Hoàng Nguyễn Phúc NỘI DUNG NỘI DUNG Click to add Title 1 Cấu trúc hạt nhân 1 Click to add Title 2 Năng lượng hạt nhân 2 Click to add Title 1 Tính bền vững của hạt nhân 3 Click to add Title 2 Phân rã hạt nhân 4 Click to add Title 1 Phản ứng hạt nhân 5 ĐỒNG VỊ BỀN VÀ ĐỒNG VỊ PHÓNG XẠ Nguyên tắc của phân tích kích hoạt phóng xạ bắt nguồn từ: Các nguyên tắc của cấu trúc nguyên tử và hạt nhân  Các đồng vị phóng xạ bền.  Sự chuyển đổi nguyên tử  Các đặc tính bức xạ của các đồng vị phóng xạ, và sự tương tác giữa các tia phóng xạ này với vật chất 1.1.1 - Cấu Trúc Hạt Nhân • Hạt nhân là hạt nhỏ nhất của một nguyên tố hóa học. • Mô hình cổ điển: • Một hạt nhân cố định được bao quanh bởi các nguyên tử mang điện tích dương, với số lượng thích hợp của các điện tử mang điện tích âm ở vỏ. • Các chu kỳ của lớp điện tử về hạt nhân là nền tảng cho các tính chất hóa học của các phần tử và các khái niệm về điện tử hóa trị, liên kết ion, và liên kết cộng hóa trị 1.1.2 - Các Mô Hình Hạt Nhân • Rutherford (1911) • Hạt nhân gồm các proton đan xen với các electron • Chadwick (1932) • Khám phá ra nơtron • Bằng cách xem các proton và nơtron là khối xây dựng tương đương (nucleon) và khối lượng của hạt nhân tỉ lệ với số nucleon hiện tại (A), chúng ta có thể hiện được bán kính của nuclei bởi công thức kinh nghiệm: R = R o A 1/3 1.1.3 - Bảo Tồn Các Nguyên Tử: • Một trong những định luật thành công nhất là định luật bảo tồn số lượng các nucleon trong: » Các hạt nhân nguyên tử » Các quá trình phân rã phóng xạ » Các phản ứng hạt nhân. • Định luật bảo toàn này cho phép chúng ta xây dựng một bảng các chất đồng vị từ mô hình "thực tế" hạt nhân, tương tự như bảng tuần hoàn các nguyên tố. 1.1.4 – Hóa Tính • Hiện tượng phân rã phóng xạ: • Các tính chất hóa học của một nguyên tử có liên quan đến số lượng của các điện tử hóa trị tham gia vào tổ hợp hóa học của nó • Công thức hóa học của một nguyên tử có liên quan đến số lượng các điện tử có trong nguyên tử trung tính • Điện tích hạt nhân (Q) : Q = Ze • Số khối (A) : A = Z + N Hình 1.1: Đồng vị của một vài nguyên tố, minh họa cho thành phần hạt nhân của các nuclit phóng xạ ổn định. Các hạt nhân được vẽ với bán kính tỉ lệ với R o A 1 / 3 . Bảng 1.2 Thành phần hạt nhân của đồng vị đơn ổn định của các nguyên tố (f = 1.00) Nguyên tố hóa học Số lượng nguyên tử (Z) Số lượng nơtron (N) Tỉ lệ (N/Z) Số khối (A) Ký kiệu Nuclit Bery 4 5 1.250 9 9 Be Flour 9 10 1.111 19 19 F Natri 11 12 1.091 23 23 Na Nhôm 13 14 1.077 27 27 Al Phốt pho 15 16 1.067 31 31 P Scan-đi 21 24 1.143 45 45 Sc Mangan 25 30 1.200 55 55 Mn Coban 27 32 1.185 59 59 Co Đồng vị đơn của nguyên tố ổn định thể hiện vấn đề đơn giản hơn trong phân tích kích hoạt cho các yếu tố đó [...]... nguyên tử có giá trị khoảng 1.5 cho đồng vị phóng xạ bền nặng nhất Đường vẽ này được rút ra thông qua các đồng vị phóng xạ bền đại diện cho một đường cong đẹp, xấp xỉ của phương trình: Z0 = A 2 + 0.015 A 2 3 (27) Đồng vị phóng xạ và đồng vị phóng xạ bền Số nơtron (N) Số proton (Z) Hình 1.3: Tỷ số N / Z biểu diễn cho các đồng vị phóng xạ bền với các đồng vị phóng xạ phổ biến lớn hơn 10% Đường cong liền... nguyên tử bền thành những nguyên tử phóng xạ Một số các nguyên tử phóng xạ sinh ra có thời gian rất ngắn, dao động xuống thấp hơn 10-20 giây, một số tạo thành có thời gian rất dài, lên đến hơn 1018 năm Đồng vị phóng xạ như vậy được coi là bền; với 209 , từ lâu được coi là nặng nhất của các đồng vị phóng xạ bền, so với 83Bi một vài đồng vị phóng xạ khác Tiêu chí để xác định sự bền hạt nhân là dựa vào độ... một đồng vị phóng xạ không bền có thể trở nên bền hơn bằng cách chuyển đổi nhiều proton thành nhiều neutron 1.3.1 Tỉ số N / Z Các đồng vị phóng xạ bền trong tự nhiên được tạo thành là một tổ hợp của các neutron và proton; kết quả của sự kết hợp này tạo nên các đồng vị phóng xạ Các cấu trúc của hạt nhân bền vẫn là chủ đề nghiên cứu quan trọng trong nghiên cứu vật lý hạt nhân Khoảng 300 đồng vị phóng. .. (22) Và đối với việc bổ sung các neutron: 23 11 Na + n → Na + ∆ BE 24 11 Sự thay đổi năng lượng liên kết được: ∆BE = - 0.007471 amu × 931 4 MeV / amu= - 7 MeV (23) (24) Đồng vị phóng xạ và đồng vị phóng xạ bền Năng lượng liên kết trung bình mỗi nuleon (MeV/A) Số khối (A) Hình 1.2 Năng lượng liên kết trung bình mỗi nucleon như là một hàm số của số khối của các đồng vị phóng xạ bền đối với các đồng vị phóng. .. có độ nhạy tối đa như hiện nay thì các đồng vị phóng xạ có thời gian bán rã quá 1018 năm có thể được coi là bền Sự giải phóng khối lượng giống như năng lượng bức xạ trong quá trìnhphân rã Một quá trình phân rã phóng xạ có thể được viết dưới dạng: A→B+b (25) Trong đó các đồng vị phóng xạ A phân hủy để tạo thành đồng vị phóng xạ B với việc giải phóng các tia bức xạ b Vì thế sự phân hủy xảy ra một cách... vị phóng xạ bền, được biết đến Bằng cách kiểm tra các thành phần của các đồng vị phóng xạ chúng ta lưu ý rằng tỷ lệ (N/Z) của các nơtron và proton có mối quan hệ chung với số khối Một đồ thị của các số nơtron so với số proton cho các đồng vị phóng xạ bền với sự phổ biến lớn hơn 10% được thể hiện trong hình 1.3 Các tỷ lệ (N/Z) là sự thống 40 nhất của nhiều các đồng vị phóng xạ nhẹ như 20 Ca và tăng với... bức xạ điện từ (photon) với từng lượng tử năng lượng rời rạc Những bức xạ đó được gọi là tia gamma Nếu sự khử kích thích diễn ra trong cả thời gian sống và dễ dàng đo (có nghĩa là dài hơn một triệu giây), các đồng vị phóng xạ như vậy được gọi là đồng vị giả bền và sự chuyển đổi được xem như là một quá trình phân rã phóng xạ được gọi là quá trình chuyển đổi đồng phân (IT) Các chỉ định cho một đồng vị. .. MeV/amu= 28.22 MeV (19) Một chỉ số liên quan đến sự bền của các đồng vị phóng xạ là do năng lượng liên kết trung bình mỗi nucleon trong hạt nhân; 4He, là một trong những đồng vị phóng xạ bền, có một năng lượng liên kiết trung bình của mỗi nucleon là: BE 28.22 = = 7.05MeV / nucleon A 4 (20) Ngược lại, deuterium, 2H, một trong những đồng vị phóng xạ bền nhỏ nhất, có năng lượng liên kết trung bình mỗi... Đồng vị phóng xạ với các tỷ lệ N / Z khác nhau có thể nhìn thấy bởi các đường cong liền nét trong hình 1.3 là bình thường không bền hoặc phóng xạ Nó có xu hướng chuyển đổi tự phát với nhiều hạt nhân bền bằng cách thay đổi neutron thành proton hoặc ngược lại Do đó, một đồng vị phóng xạ có số khối A với sự dư thừa của các neutron có thể trở nên bền hơn bằng cách chuyển đổi neutron thành proton, và. .. ra bởi sự phát xạ của một hạt alpha, hạt nhân 4He, để lại một hạt nhân với hai proton ít hơn và khối lượng hạt nhân nhẹ hơn khoảng 4 lần Các hạt nhân còn lại vẫn có thể được phát ra nhiều hạt alpha và có thể xảy ra lặp đi lặp lại cho đến khi số nguyên tử sẽ trở thành 83 hoặc ít hơn Mặc dù các đồng vị phóng xạ với Z > 83 là không bền đối với phân rã alpha, trong số các đồng vị phóng xạ của hạt nhân . (MeV/A) Đồng vị phóng xạ và đồng vị phóng xạ bền Hình 1.2 Năng lượng liên kết trung bình mỗi nucleon như là một hàm số của số khối của các đồng vị phóng xạ bền đối với các đồng vị phóng xạ phổ. cấu trúc nguyên tử và hạt nhân  Các đồng vị phóng xạ bền.  Sự chuyển đổi nguyên tử  Các đặc tính bức xạ của các đồng vị phóng xạ, và sự tương tác giữa các tia phóng xạ này với vật chất . vậy được coi là bền; với 83 Bi 209 , từ lâu được coi là nặng nhất của các đồng vị phóng xạ bền, so với một vài đồng vị phóng xạ khác. Tiêu chí để xác định sự bền hạt nhân là dựa vào độ phân rã