放射性衰變

放射性衰變，不穩定原子核自發地放射出射線而轉變為另一種原子核的過程。

基本介紹

• 中文名：衰變基本規律

基本介紹

在絕大多數的核素是不穩定的，它們會自發的銳變，變成另一種核素，同時放出各種射線，這就叫做放射性衰變

其中包括α，β，γ等衰變

放射性

原子核自發地放射各種射線的現象稱為放射性。在磁場中研究放射性射線的性質時，發現放射性射線主要是由α，β，γ三種射線組成。

能自發地放射各種射線的同位素稱為放射性同位素。放射性同位素射出各種射線而發生核轉變的過程稱為放射性衰變。衰變前的放射性同位素稱為母體，衰變過程中產生的新同位素稱為放射成因同位素，或叫做子體。

在放射性衰變過程中，母體的原子數目隨時間不斷減少，子體的原子數則不斷增加。若放射性母體經過一次衰變就轉變成一種穩定的子體，稱為單衰變。有時，放射性母體可經歷若干次衰變，每次衰變所形成的中間子體都是不穩定的，本身又會發生衰變，一直持續到產生穩定的最終子體為止，這種衰變叫做連續衰變。由這樣的一個放射性母體、若干個放射性中間子體和一個最終穩定子體所形成的衰變鏈稱作衰變系列。大多數放射性同位素是按一種母體只轉變成另一種子體的方式發生衰變。少數放射性同位素可以有兩種或多種衰變方式，形成不同的子體，即一種母體能同時產生兩種子體，這樣的衰變稱為分支衰變。自然界中這幾種衰變類型都存在。

在放射性衰變過程中，放射性母體同位素的原子數衰減到原有數目的一半所需要的時間稱為半衰期，記作T_1/2。放射性母體同位素在衰變前所存在的平均時間稱為平均壽命，記作τ。半衰期是放射性同位素衰變的一個主要特徵常數，它不隨外界條件、元素狀態或質量變化而變，放射性同位素的半衰期的長短差別很大，短的僅千萬分之一秒，長的可達數百億年，半衰期愈短的同位素，放射性愈強。

衰變類型和規律

放射性同位素衰變方式主要有：

1.α衰變

原子核自發地放射出α粒子而轉變成另一種核的過程叫做α衰變。對於天然放射性同位素而言，只有質量數A大於140的重原子核才能產生α衰變，特別是原子序數Z大於82和質量數A大於209的放射性同位素，都以α衰變為主。α衰變的通式為：

2.β衰變

β粒子有正、負電子之分，放出正電子的稱β衰變，放出負電子的為β衰變。β衰變的通式，

3.K軌道電子捕獲

原子核從核外K層捕獲一個軌道電子的過程稱為軌道電子捕獲。其通式是：

K捕獲和β衰變所產生的子體是相同的，究竟發生那一類衰變，取決於衰變前後能量的變化。

4.γ衰變

γ射線是從原子核內部放出的一種電磁輻射，常伴隨α或β射線產生。γ衰變的母體和子體是同種同位素，只是原子核內部能量狀態不同而已。γ衰變亦可稱為同質異能躍遷。

5.核裂變

重核分裂成兩個或幾個中等質量的碎片，同時發射出中子和能量的過程稱為原子核裂變。自發裂變是在沒有外來粒子轟擊的情形下自行發生的核裂變，它同樣可用半衰期來衡量裂變發生的難易程度。自然界的自發裂變僅見於鈾和釷的同位素。比較α衰變，鈾和釷的自發裂變的分支比很小，幾乎可以忽略。

誘發裂變是指原子核在外來粒子轟擊下發生的裂變。用各種粒子（中子、質子、γ射線等）轟擊鈾和釷的同位素都可以導致誘發裂變。

前面已經提到，放射性同位素的衰變和裂變的速度是不依賴於外界條件而恆定地進行著。但對單個原子，究竟何時發生衰變則無法預測。對大量的放射性原子核，可以從統計意義上確定其整個原子數量是如何隨時間而發生變化的。