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    放射性同位素概述

    更新時間:2012-09-14      瀏覽次數:1647

    放射性同位素概述

    概  述 
    一、放射性同位素的特點 
      *,放射性同位素(radiosotlope)是不穩定的,它會“變”。放射性同位 素的原子核很不穩定,會不間斷地、自發地放射出射線,直至變成另一種穩定同位 素,這就是所謂“核衰變”。放射性同位素在進行核衰變的時候,可放射出α射線、 β射線、γ射線和電子俘獲等,但是放射性同位素在進行核衰變的時候并不一定能同 時放射出這幾種射線。核衰變的速度不受溫度、壓力、電磁場等外界條件的影響,也 不受元素所處狀態的影響,只和時間有關。放射性同位素衰變的快慢,通常用“半衰 期”來表示。半衰期(half-life)即一定數量放射性同位素原子數目減少到其初始值一 半時所需要的時間。如磷-32的半衰期是14.3天,就是說,假使原來有100萬個磷-32 原子,經過14.3天后,只剩下50萬個了。半衰期越長,說明衰變得越慢,半衰期越 短,說明衰變得越快。半衰期是放射性同位素的一特征常數,不同的放射性同位素有 不同的半衰期,衰變的時候放射出射線的種類和數量也不同。 
    常用同位素的特征 
    同位素 符號 半衰期 β射線能量(MeV) 
    氫-3 3H 12.3年 0.018 
    碳-14 14C 5720年 0.156 
    磷-32 32P 14.3天 1.71 
    硫-35 35S 87.1天 0.167 
    碘-131 131I 8.05天 0.605 

    人造元素一覽表 
    原子序數 元素名稱 元素符號 發現者 發現年代 半衰期 
    43 锝 Tc 西格雷,佩里埃 1937 Tc97 260萬年 
    61 钷 Pm 馬林斯基等 1945 Pm145 18年 
    85 砹 At 西格雷,科森等 1940 At210 8.1小時 
    87 鈁 Fr 佩雷 1939 Fr212 20分鐘 
    93 镎 Np 麥克米倫 1940 Np237 214萬年 
    94 钚 Pu 麥克米倫,西博格 1940 Pu244 7.6×107年 
    95 镅 Am 西博格,吉奧索 1944 Am243 7370年 
    96 鋦 Cm 西博格,吉奧索 1944 Cm247 1.54×107年 
    97 锫 Bk 西博格,湯普生等 1949 Bk247 1400年 
    98 锎 Cf 西博格,吉奧索等 1950 Cf251 900年 
    99 锿 Es 西博格,吉奧索 1955 Es254 276天 
    100 鐨 Fm 西博格,吉奧索 1955 Fm257 82天 
    101 鍆 Md 吉奧索 1955 Md258 55天 
    102 锘 No 弗列羅夫等 1957 No259 58分鐘 
    103 鐒 Lr 吉奧索 1961 Lr260 3分鐘 
    104   Rf 弗列羅夫,吉奧索 1964,1968 ~1分鐘 
    105   Db 弗列羅夫,吉奧索 1970,1970 ~40秒 
    106   Sg 美,蘇 1974 ~0.9秒 
    107   Bh 聯邦德國 1981 ~10-3秒 
    108   Hs 聯邦德國 1984 ~10-3秒 
    109   Mt 聯邦德國 1982 5×10-3秒 
      
    二、放射性強度及其度量單位 
      放射性同位素原子數目的減少服從指數規律。隨著時間的增加,放射性原子的數目按幾何級數減少,用公式表示為: N=N0e- λt這里,N為經過t時間衰變后,剩下的放射性原子數目,N0為初始的放射性原子數目,λ為衰變常數,是與該種放射性同位素性質有關的常數,λ=y(t)=e-0.693t/τ,其中τ指半衰期。放射性同位素不斷地衰變,它在單位時間內發生衰變的原子數目叫做放射性強度(radioactivity),放射性強度的常用單位是居里(curie),表示在1秒鐘內發生3.7×1010次核衰變,符號為Ci。    1Ci=3.7×1010dps=2.22×1012dpm    1mCi=3.7×107dps=2.22×109dpm    1μCi=3.7×104dps=2.22×106dpm   1977年放射防護委員會(ICRP)發表的第26號出版物中,根據輻射單位 與測量委員會(ICRU)的建議,對放射性強度等計算單位采用了單位制(SI), 我國于1986年正式執行。在SI中,放射性強度單位用貝柯勒爾(becquerel)表示,簡稱貝可,為1秒鐘內發生一次核衰變,符號為Bq。1Bq=1dps=2.703×10-11Ci該單位在實 際應用中減少了換算步驟,方便了使用。 
    三、射線與物質的相互作用 
      放射性同位素放射出的射線碰到各種物質的時候,會產生各種效應,它包括 射線 對物質的作用和物質對射線的作用兩個相互的方面。例如,射線能夠使照相底片 和核子乳膠感光;使一些物質產生熒光;可穿透一定厚度的物質,在穿透物質的過程 中,能被物質吸收一部分,或者是散射一部分,還可能使一些物質的分子發生電離; 另外,當射線輻照到人、動物和植物體時,會使生物體發生生理變化。射線與物質的 相互作用,對核射線來說,它是一種能量傳遞和能量損耗過程,對受照射物質來說, 它是一種對外來能量的物理性反應和吸收過程。 
      各種射線由于其本身的性質不同,與物質的相互作用各有特點。這種特點還常與物質的密度和原子序數有關。α射線通過物質時,主要是通過電離和激發把它的輻射能量轉移給物質,其射程很短,一個1兆電子伏(1MeV)的α射線,在空氣中的射程 約1.0<厘米,在鉛金屬中只有23微米(um),一張普通紙就能將α射線*擋住,但α射線的能量能被組織和器官全部吸收。β射線也能引起物質電離和激發,與α射線 的能量相同的β射線,在同一物質中的射程比α要長得多,如>1MeVrβ射線,在空氣 中的射程是10米,高能量快速運動的β粒子,如磷-,能量為1.71MeV遇到物質,特別是突然被原子序數高的物質(如鉛,原子序數為82)阻止后,運動方向會發生改變,產生軔致輻射。軔致輻射是一種連續的電磁輻射,它發生的幾率與β射線的能量 和物質的原子序數成正比,因此在防護上采用低密度材料,以減少軔致輻射。β射線能被不太厚的鋁層等吸收。γ射線的穿透力zui強,射程zui大,1MeV的r射線在空氣中的射程約有米之遠,r射線作用于物質可產生光電效應、康普頓效應和電子對效應,它不會被物質*吸收,只會隨著物質厚度的增加而逐漸減弱。 

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