绪论放射性及放射源

1、绪绪 论论 放射性和放射源放射性和放射源 对原子核问题最早的研究是从观测放射现象开始的。原子序数很高的那些中元素，如铀、钍、镭等，它们的核很不稳定，自发地放出射线而变为另一种元素的原子核。这种现象称为放射性衰变。后来又发现可以用人工的方法产生自然界所没有的一些放射性物质，它们分别是某些元素的同位素。从对放射性衰变现象的研究可以获得关于原子核内部情况的资料，这是研究原子核问题的主要途径之一。放射性元素还有非常广泛的应用。因此关于放射性衰变的研究是原子核物理学的一个重要方面。放射性放射性天然放射现象的发现说明了原子核还可以再分，还具有较为复杂的结构天然放射现象的发现说明了原子核还可以再分，还具有较

2、为复杂的结构。对放射性的研究是了解原子核的重要手段对放射性的研究是了解原子核的重要手段。1、放射性的一般现象放射性的种类和性质放射性的种类和性质： 射线射线：氦核，电离作用强，贯穿本领小；：氦核，电离作用强，贯穿本领小；约约0.01mm0.01mm厚的铅薄片就能厚的铅薄片就能阻止它穿过。阻止它穿过。 射线射线：电子，电离作用较弱，贯穿本领稍高；：电子，电离作用较弱，贯穿本领稍高；可以穿透可以穿透0.1mm0.1mm厚的铅厚的铅 板。板。 射线射线：光子，电离作用最弱，贯穿本领最高。：光子，电离作用最弱，贯穿本领最高。它可以穿透大约它可以穿透大约100mm 100mm 厚的铅板厚的铅板。 原子核

3、自发地放射各种射线的现象，称为原子核自发地放射各种射线的现象，称为放射性放射性。能自发地发射各种射线的核素称为能自发地发射各种射线的核素称为放射性核素放射性核素，也叫，也叫不稳定的核素不稳定的核素。原子核衰变原子核衰变是指原子核自发地放射出是指原子核自发地放射出或或粒子而发生的转变粒子而发生的转变。 衰变：衰变： )(4242HeYXAZAZ例如：例如：)(HeRnRa422228622688 衰变：衰变： （1 1） 衰变衰变： ePaTh2349123490例如：例如：eCN126127例如：例如：（3 3）轨道电子俘获：）轨道电子俘获：LieBe730174例如：例如：eYXAZAZ1（

4、2 2）+ + 衰变衰变： eYXAZAZ1YeXAZAZ1 跃迁跃迁： 当原子核发生当原子核发生 衰变和衰变和 衰变时，衰变后的子核往往处于激发态，衰变时，衰变后的子核往往处于激发态，而处于激发态的原子核要向基态跃迁，这种跃迁称为而处于激发态的原子核要向基态跃迁，这种跃迁称为 跃迁。跃迁。60Co(T=5.27Y)1.33 MeV2.50 MeV01260mNi - 0.309 MeV(100%)2、放射性衰变的指数衰减规律1) 1) 放射性衰变规律放射性衰变规律：080N40N20N0N21T212T213Tt tN00ln NtlnNtNN0lnlndtNdN /tNNe0 为衰变常量为

5、衰变常量. .NdtdN 衰变常量：衰变常量：单位时间内每个原子核的衰变概率。单位时间内每个原子核的衰变概率。原子核的衰变是独立无关的，每一个核到底何时衰变完全是偶然的。原子核的衰变是独立无关的，每一个核到底何时衰变完全是偶然的。2) 2) 放射性活度放射性活度 A A ：表示放射性的强弱程度，定义为单位时间内发生衰变的核的数目。表示放射性的强弱程度，定义为单位时间内发生衰变的核的数目。 A A0 0= = N N0 0 是是t t=0 =0 时的放射性活度。放射性活度也是随时间按指数规律衰减的时的放射性活度。放射性活度也是随时间按指数规律衰减的。 tNNtNAedd0AAt0e放射性活度的单

6、位放射性活度的单位 1 1）常用单位为居里）常用单位为居里(Curie,(Curie,简记为简记为CiCi）。）。 1 1居里为居里为1g1g镭的每秒钟衰变数即镭的每秒钟衰变数即3.73.710101010。 1ci = 3.71ci = 3.7101010 10 s s-1-1 , , mCimCi , , cici。 2 2）19751975年，国际单位制专门名称是年，国际单位制专门名称是“贝可勒尔贝可勒尔”( ( BecqurelBecqurel, , BqBq ) ) 定义是每秒一次衰变。定义是每秒一次衰变。1Bq=1S1Bq=1S-1-1，1ci = 3.71ci = 3.71010

7、10 10 BqBq 射线强度：射线强度：放射源单位时间放出某种射线的个数放射源单位时间放出某种射线的个数。 60Co一次衰变放出两个一次衰变放出两个 光子光子，射线强度是活度的两倍，射线强度是活度的两倍。693.02ln2ln2/1T衰变常量衰变常量 、半衰期、半衰期T T 1/2 1/2 和平均寿命和平均寿命 不是各自独立的，只要知道其中一个不是各自独立的，只要知道其中一个，另外两个也就完全确定了。任何一个都可以作为放射性核素的特征量另外两个也就完全确定了。任何一个都可以作为放射性核素的特征量。 3) 3) 半衰期和平均寿命半衰期和平均寿命 ：半率期半率期T T1/21/2：放射性原子核数

8、衰减到原来数目的一半所需的时间。：放射性原子核数衰减到原来数目的一半所需的时间。693.02ln,212/1002/1TeNNNT得由平均寿命平均寿命 ：放射性原子核平均生存的时间。：放射性原子核平均生存的时间。11)(10000tttNtNNtNtdedd3、递次衰变规律原子核的衰变往往是一代又一代地连续进行，直至最后达到稳定为止，这原子核的衰变往往是一代又一代地连续进行，直至最后达到稳定为止，这种衰变叫做种衰变叫做递次衰变，或叫连续衰变递次衰变，或叫连续衰变。bhcahPTART208228228228232例例4、人工放射性的生长20002000多种放射性核素中，绝大多数是人工制造的。多

9、种放射性核素中，绝大多数是人工制造的。人工放射性核素主要用反应堆与加速器制备的人工放射性核素主要用反应堆与加速器制备的。反应堆反应堆(中子中子)：产量大，成本低，主要是丰中子素：产量大，成本低，主要是丰中子素。加速器加速器(带电粒子带电粒子)：成本较高，主要是缺中子素，多数是短寿命的：成本较高，主要是缺中子素，多数是短寿命的。1414C C 的半衰期为的半衰期为57305730年，长短比较适中。它主要用于考古学中的年代测定。年，长短比较适中。它主要用于考古学中的年代测定。原理如下原理如下： 宇宙射线产生的中子可以与大气中的宇宙射线产生的中子可以与大气中的1414N N 起作用，通过核反应产生起

10、作用，通过核反应产生1414C C。如果假定近几万年宇宙射线的强度是恒定的，则大气中的相对含量就保持不如果假定近几万年宇宙射线的强度是恒定的，则大气中的相对含量就保持不变。经测定，变。经测定，1212C C 和和 1414C C 的的原子含量之比约为原子含量之比约为1 1：1.21.21010-12-12。由由1414C C 组成的组成的 COCO2 2 和普通的和普通的COCO2 2 混合在一起，直接或间接为各种生物所吸收。一切生物体混合在一起，直接或间接为各种生物所吸收。一切生物体组织中组织中1414C C 和和 1212C C 的含量之比就和大气中一样保持恒定。可以算得的含量之比就和大气

11、中一样保持恒定。可以算得1g 1g 生命生命机体中的碳中机体中的碳中1414C C 的数目约为的数目约为6 610101010个，从而可算出个，从而可算出1g 1g 有机生命机体每分有机生命机体每分钟发生钟发生1414C C 衰变的数目约为衰变的数目约为1414次。所以，通过对样品中次。所以，通过对样品中1414C C 含量的测定，可含量的测定，可以鉴定古生物的年代以鉴定古生物的年代。超灵敏质谱方法（超灵敏质谱方法（AMS）：）：直接测量样品中直接测量样品中14C 原子的数目原子的数目， 目前可测得目前可测得10-15的精度。的精度。用天然或人工放射性核素制成的、以发射某种辐射为特征的制品。放

12、射源按所释放射线的类型可分为放射源、放射源、放射源和中子源等；放射源按照放射源的封装方式可分为密封放射源和非密封放射源。密封源,如钴-60、铯-137、铱-192等。非密封源,如碘-131、碘-125、锝-99m等。放射源放射源国际原子能机构根据放射源对人体可能的伤害程度，将放射源分为5类：类放射源属极危险源。没有防护情况下，接触这类源几分种到1小时就可致人死亡。类放射源属高危险源。没有防护情况下，接触这类源几小时至几天可以致人死亡。类放射源属中危险源。没有防护情况下，接触这类源几小时就可对人造成永久性损伤，接触几天至几周也可致人死亡。类放射源属低危险源。基本不会对人造成永久性损伤，但对长时间、近距离接触这些放射源的人可能造成可恢复的临时性损伤。类放射源属极低危险源。不会对人造成永久性损伤。放射源放射源放射源用的核素的来源主要有四方面：1. 反应堆辐照生产的，有氚、铁55、钴60、镍63、硒75、锑 124、镱169、铥170、铱192、铊204、钋210、钚238等；2. 核燃料后处理得到的,有氪85、锶90、铯137、钷147和某些锕系元素如钚239、镅241、锎252等；3. 加速器生产的，有钠22、钴57、钇88、镉109、铋207等；4. 天然放射性核素，