專技高考-醫事放射師核子醫學診療原理與技術學113 年第 12 題單選題
有關 $\beta$ 衰變的敘述,下列何者正確?
A進行 $\beta^{-}$ 衰變的原子核其 N/Z 值通常小於穩定核種
B進行 $\beta^{-}$ 衰變後其原子序會減少 1
C進行β衰變時其衰變能量約略等於母核與子核之能量差正確答案
D原子核內中子過多時可進行 $\beta^{+}$ 衰變
C正確答案
β衰變的衰變能量(Q值)約等於母核與子核的能量(質量)差,這是核反應能量守恆的基本概念。
為什麼答案是 C
依能量守恆,β衰變的衰變能量(Q值)約等於母核與子核的能量(質量)差,能量分配給釋出的β粒子與微中子。此為核衰變能量計算的根本原則,敘述正確。
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完整詳解
Pro · 無限重點 β衰變的衰變能量(Q值)約等於母核與子核的能量(質量)差,這是核反應能量守恆的基本概念。
β-是中子轉質子→Z+1、N/Z過高才衰變;β+是質子過多。Q值=母子核能量差恆成立,選C。
逐選項分析
A✕ 陷阱
β-衰變發生在中子過多(N/Z偏高)的核種,目的是把一個中子轉成質子使N/Z回到穩定線。所以其N/Z值通常「大於」穩定核種,而非小於,敘述顛倒。
B✕
β-衰變是中子→質子+電子+反微中子,質子數(原子序Z)會「增加1」,而非減少1。原子序減少的是β+衰變或電子捕獲。
C✓ 正確
依能量守恆,β衰變的衰變能量(Q值)約等於母核與子核的能量(質量)差,能量分配給釋出的β粒子與微中子。此為核衰變能量計算的根本原則,敘述正確。
D✕ 陷阱
中子過多(N/Z偏高)應進行β-衰變把中子變質子。β+衰變(正子發射)發生在「質子過多」的核種,把質子轉成中子。此選項中子/質子角色顛倒。
三種衰變方式比較
| 衰變類型 | 發生條件 | Z變化 | 過程 |
|---|
| β-衰變 | 中子過多(N/Z偏高) | Z+1 | 中子→質子+e⁻+反微中子 |
| β+衰變 | 質子過多(N/Z偏低) | Z-1 | 質子→中子+e⁺+微中子 |
| 電子捕獲 | 質子過多 | Z-1 | 質子+e⁻→中子+微中子 |
本題A、B、D都是把β-與β+的條件或結果對調。記訣竅:β「-」放出負電子→中子轉質子→Z增加→修正中子過多。把β-與β+的N/Z條件、Z變化方向背熟即可避開所有陷阱。