放射性同位素及辐射技术.doc

放射性同位素及辐射技术 奇特的同位素 　　同位素的三个特性 　　放射性同位素使用技术 2、工业上的应用 　　检测 　　放射性废物的利用 　　辐射技术的应用 　　改进材料性能 3、农业中的应用 　　引发种子的变异 　　棉花育种 　　辐射引变 　　根茎叶的侦察兵 　　用示踪法观察作物生长 　　监测农药无公害 　　揭开光合作用的奥秘 　　食品保鲜 　　请放心食用辐照食品 　　辐照灭菌 　　使害虫断子绝孙 4、医学上的应用 　　核医学 　　医学跟踪 　　各种放射分析 　　同位素造影术 　　金-198肝扫描 　　放射治癌 　　伽玛刀 　　放射性消毒 5、考古辨伪侦察 　　碳-14考古年代 　　核技术对中国历史学的贡献 　　三星堆－另一支史前文化？ 　　耶稣基督“裹尸布”的传说 　　拿破仑死亡之谜 　　古老的照片复活 　　微量元素的定性及定量测定 　　高超的侦破技术 6、保护环境安全 　　分析环境污染情况 　　对火灾及毒气报警 　　不灭的长明灯 　　同位素避雷针 　　避雷功能更为强大 同位素的三个特性 　　在形形色色的原子能图象中，放射性同位素的奇妙特性及广泛用途令人眼花缭乱，最具有戏剧性。 　　前面我们介绍过，1869年，俄国的门捷列夫和德国的迈耶各自独立地发现了元素周期律，排出了元素周期表，那时化学家们知道的元素只有几十种。现在，已经发现的元素已经达到100多种，目前的元素周期表已经比当年门捷列夫列出的元素周期表要详尽多了。在元素周期表中，一个元素占一个位置。后来，科学家又进一步发现，同一位元素的原子并不完全一样，有的原子重些，有的原子轻些；有的原子很稳定，不会变，有的原子有放射性，会变化，衰变后成了另一种元素的原子。我们把这些处于同一位的元素但有不同性质的原子称为同位素。同位素中有的会放出射线，因此称放射性同位素。放射性同位素具有以下三个特性： 　　第一，能放出各种不同的射线。有的放出α射线，有的放出β射线，有的放出γ射线或者同时放出其中的两种射线。还有中子射线。其中，α射线是一束α粒子流，带正电荷，β射线就是电子流，带有负电荷。 　　第二，放出的射线由不同原子核本身决定。例如钴－60原子核每次发生衰变时，都要放射出三个粒子：一个β粒子和两个光子，钴－60最终变成了稳定的镍－60。 　　第三，具有一定的寿命。人们将开始存在的放射性同位素的原子核数目减少到一半时所需的时间，称为半衰期。例如钴－60的半衰期大约是5年。 　　核技术中的同位素和辐射的应用，给许多重要的经济活动和社会生活带来好处。现代核物理学的研究成果，产生了一些观察和测量物理、化学和生物过程的新方法，从而加强了对这些未知过程的了解，这对于人类对自己的认识和生存、发展与进步有重要的意义，与此同时，同位素的分离和鉴别使我们掌握了多方面的技能，带动了电子学、光学和机器制造技术的发展。 　　构成物质的各种元素的同位素都是可以识别的，人们可以根据其质量或放射性对它跟踪，尽管它的化学性质与该元素的其它同位素一样。因此测量这种元素或其化合物的总量并跟踪其运动及反应都是可以做到的。这就给它带来了特别的功能。考虑到可利用的稳定同位素、放射性同位素有数千种（此可参见有关的核素表即同位素表），又有许多其中过程的细节尚待进一步研究的领域，我们仅能比较稳定核素和放射性核素的特点，评述某些特殊技术，介绍一些有趣的和重要的同位素应用。 　　大多数同位素都是稳定同位素，并呈混合物状态出现在元素中。按照同位素质量进行分离的主要方法有电磁法（在大型质谱仪中）和热机械法（气体扩散过程中）。重要的例子是在生物过程中所包含的各种元素的同位素，例如D（氘）和氧-18。稳定同位素的主要优点是在研究用的样品中不存在辐射效应。而可利用的放射性同位素很多，它们具有各种不同的半衰期、辐射类型和能量。 放射性同位素使用技术 　　放射性同位素有三个主要来源——加速器中带电粒子的产物，反应堆中中子轰击产物和分离出的裂变产物。使用放射性同位素的主要优点是通过测定它们发射的粒子和鉴定其特有的半衰期和辐射性质，故很容易探测它们的存在。下面我们介绍几种使用放射性同位素的技术，并说明其用途。 　　示踪技术 　　 　　示踪方法是引入少量放射性同位素，并随时观察其行踪的方法。例如在肥料中掺入少量的放射性磷-32（半衰期为14.28天，发射1.7兆电子伏的β粒子），可以找到给植物施磷肥的最好方法。用探测或照相胶片测量辐射随时间的变化及其在植物中的位置，就能得到磷的摄入率和累积率的准确资料。同样，给人体注射无害的放射性钠-24（半衰期15.03小时）溶液，可以进行人体血液循环的示踪实验。为了医学诊断的目的，希望引入足够的放射性物质以便提供所需要的数据，但是放射性物质不能达到有害于人体的程度。 　　再如，监视掺合了放射性同位素流体的行踪可以确定许多种