放射性同位素

2008/12/6 13:41:00

一、放射性同位素的特點
　　眾所周知，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年國際放射防護委員會（ICRP）發表的第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聯系的方面。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，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射線的穿透力最強，射程最大，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。