第一章射线检测的物理基础
11原子与原子结构111元素与原子世界上一切物质都是由元素构成的，迄今为止，已发现的元素有100多种，其中天然存在的有94种，人工制造的有十几种。为便于表达和书写，每种元素都用一定的符号来表示，称作元素符号。元素符号采用该元素拉丁文名称第一个字母的大写，或再附加一个小写字母。例如，碳的元素符号是C，钴的元素符号是Co，铁的元素符号是Fe，等等。原子是元素的具体存在，是体现元素性质的最小微粒。在化学反应中，原子的种类和性质不会发生变化。原子质量极其微小，例如氢原子质量为1673×1024克，以常用质量单位表示很不方便，因此物理学中采用“原子质量单位”，用符号“u”表示，即规定碳同位素的质量的112为1u，而原子量就是某元素的原子的平均质量相对于
原子质量112的比值。照此规定，氢元素的原子量为1，氧元素的原子量为16。原子由一个原子核和若干个核外电子组成。原子核带正电荷，位于原子中心，电子带负电，在原子核周围高速运动。原子核所带的正电荷与核外电子所带的负电荷相同，所以，整个原子呈电中性。电子的质量极轻，为9109×1028克，等于氢原子质量的11837。电子带有1个单位负电荷1602×1019库仑。在原子中，原子核所带的正电荷数简称核电荷数与核外电子所带的负电荷数相等。所以核外电子数就等于核电荷数。不同元素的核电荷数不同，核外电子数也不同。元素周期表中，元素的次序就是按核电荷数排列的，因此，周期表中的原子序数z等于核电荷数。原子核仍然可以再分，试验证明，原子核是由两种更小的粒子即质子和中子组成的。中子不带电，1个质子带1个单位正电荷，原子核中有几个质子，就有几个核电荷，因此得到以下关系：质子数＝核电荷数＝核外电子数＝原子序数质子的质量为16726×1024克，中子的质量为16749×1024克，两者质量几乎相等。用原子质量单位度量，质子的质量为1007u，中子的质量为1009u，都接近于1，而电子太轻，计算原子量时可以忽略不计，由此得以下关系：原子量＝质子数中子数中子数＝原子量－质子数＝原子量－原子序数Z通常将原子量标于元素符号的左上角，核电荷数标于左下角，例如，
即表示钴元素中原子量为60的钴原子，其核电荷数为27，核内有27个质子，而中子数为60－27＝33。同一种元素的原子具有相同的核电荷数，即核内质子数相同，但核内的中子数却可以不同。例如氢元素有三种原子：氢；氘；氚，它们均
含有1个电子，1个质r