原子核物理第三章课后习题答案汇编
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3-3. 60Co 是重要的医用放射性同位素,半衰期为5.26年,试问1g 60Co
的放射性强度?100mCi 的钴源中有多少质量60Co ?
解:放射性强度公式为:
000.693,==t t A dN m
A N e N N N e N N dt T M
λλλλλ--=-
===其中,,,T 为半衰期,0A 231330.6930.6931
6.022*******.2636524360059.93384.1977810/1.13510t dN m
A N e N N dt T M Ci
λλλ-∴=-
===⨯=⨯⨯⨯⨯⨯≈⨯≈⨯次秒 其中103.710/i C =⨯次核衰变秒,
1039100 3.71010/i mC -=⨯⨯⨯⨯10010=3.7次核衰变秒,利用公式
00.693t A dN m
A N e N N dt T M λλλ-=-
===,可知2390.6930.693 6.022*********.2636524360059.9338
A m m A N T M ==⨯⨯=⨯⨯⨯⨯ 3.7
解可得,-58.8141088.14m g g μ=⨯=
3-5用氘轰击55Mn 可生成β-放射性核素56Mn ,56Mn 的产生率为8510/s ⨯,
已知56Mn 的半衰期2.579h,试计算轰击10小时后,所生成的56
Mn 的放射性强度。
解:利用放射性强度公式
/(1)(12),P t t T A N P e P λλ--==-=-其中为核素的产生率。
可知生成的56
Mn 的放射性强度为:
/810/2.57988(12)510(12) 4.6610 4.6610t T A P Bq --=-=⨯⨯-≈⨯⨯次核衰变/秒=。
3-6已知镭的半衰期为1620a ,从沥青油矿和其他矿物中的放射性核素数目226()N Ra 与238()N U 的比值为73.5110-⨯,试求238U 的半衰期。
解:226
Ra 和238
U 为铀系放射性元素,2267
238()=3.5110()
N Ra N U -⨯∴子核半衰期远小于母核的半衰期,子核衰变快得多。因此满足公式:B B A A N N λλ=,
970.6930.693
,1620 4.62103.5110
B A B A
A A
B B N N T T N a
T T a N -∴
=∴=
=≈⨯⨯即,238U 的半衰期约为94.6210a ⨯
3-7(1)从(3.1.9)0
()A B t t A B A B A
N N e e λλλλλ--=--出发,讨论当
A B λλ<时,
子体()B N t 在什么时候达极大值(假定(0)0B N =)? 解:对0
()A B t t A B A B A
N N e e λλλλλ--=--求导并令其等于零,可知
0()0A B t t B A A A B B A
dN N e e dt λλλλλλλ--=-+=-,得出 )ln(
),A B A
B
B
t t B A
t A B A
e e e
λλλλλλλλλλ---∴==-(等式两边取对数可得t=
,从而可知在1ln()B B A A
λλλλ-t=
时候()
B N t 达到最大值。
(2)已知钼锝母牛有如下衰变规律:
99
9999
66.02 6.02m o c c h h
M T T βγ−−−→−−−→,临床中利用同质异能素99m
c
T ,
所放的(141)keV γ,作为人体器官的诊断扫描。试问在一次淋洗后,再经过多少时间淋洗
99m
c
T 时,可得到最大量的子体99m
c T 。
解:由题意可知:A B T T >,子核衰变得多,满足上面(1)题求出的()
B N t 达到最大值时的条件,
166.02 6.0266.02
ln()ln()ln()22.890.693()0.693(66.02 6.02) 6.02
B A B A B A A A B B T T T h
T T T λλλλ⨯∴==≈--⨯-t=
3-8利用α势垒贯穿理论,估算226Th α衰变( 6.33)E Mev α=的半衰期。【在计算中,α粒子在核内的动能k E 可近似取E α和势阱深度0V (取35Mev)之
和。】
解:α
衰变的半衰期计算公式为
1223
1
13
3
00.693
0.693 2.410,
= 1.2()X K Y P Y Y T A nP E E V R A A A Z A A αααλ
α-=
=
≈⨯+≈+其中,,
为母核质量数,为子核的电荷数,为子核的质量数,为粒子的质量数。
∴
226
Th α衰变2262229088
Th Ra α→
+
的半衰期为
1
223
2.410226127.31s -=⨯⨯≈T
3.9210
o P 核从基态进行衰变,伴随发射出两组α粒子:一组α粒子能量为5.30Mev ,放出这组α粒子后,子核处于基态;另一组α粒子能量为4.50Mev ,放出这组α粒子后,子核处于激发态。计算子核由激发