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技術文章

放射性同位素
放射性同位素的特點
　　眾所周知，放射性同位素（radiosotlope）是不穩(wěn)定的，它會“變”。放射性同位 素的原子核很不穩(wěn)定，會不間斷地、自發(fā)地放射出射線，直至變成另一種穩(wěn)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(tài)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(shù)量放射性同位素原子數(shù)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(shù)，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(shù)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(shù) 元素名稱 元素符號 發(fā)現(xiàn)者 發(fā)現(xiàn)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(lián)邦德國 1981 ～10－3秒
108 　 Hs 聯(lián)邦德國 1984 ～10－3秒
109 　 Mt 聯(lián)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(shù)目的減少服從指數(shù)規(guī)律。隨著時間的增加，放射性原子的數(shù)目按幾何級數(shù)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(shù)目，Ｎ0為初始的放射性原子數(shù)目，λ為衰變常數(shù)，是與該種放射性同位素性質有關的常數(shù)，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(fā)生衰變的原子數(shù)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(fā)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年國際放射防護委員會（ICRP）發(fā)表的第26號出版物中，根據國際輻射單位 與測量委員會（ICRU）的建議，對放射性強度等計算單位采用了國際單位制（SI）， 我國于1986年正式執(zhí)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(fā)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聯(lián)系的方面。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(fā)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(fā)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(shù)有關。α射線通過物質時，主要是通過電離和激發(fā)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射線完全擋住，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(fā)，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(shù)高的物質（如鉛，原子序數(shù)為82）阻止后，運動方向會發(fā)生改變，產生軔致輻射。軔致輻射是一種連續(xù)的電磁輻射，它發(fā)生的幾率與β射線的能量 和物質的原子序數(shù)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*強，射程*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，它不會被物質完全吸收，只會隨著物質厚度的增加而逐漸減弱。