1、 放射性根底知識(shí) 山東省環(huán)保學(xué)校與培訓(xùn)中心 張文革 2021. 1. 8 濟(jì)南放射性同位素與射線安裝平安和防護(hù)培訓(xùn). 主要內(nèi)容：放射性根底知識(shí)輻射量和單位放射性同位素與射線安裝運(yùn)用.關(guān)于放射性“放射性因其看不見、摸不著、聽不到且對(duì)人的身體有害，人們常稱其為“無形的殺手。 “放射性是一柄“雙刃劍，既有優(yōu)點(diǎn)又有缺陷。放射性同位素與射線安裝在國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)行業(yè)和人們?nèi)粘Ｉ钪械倪\(yùn)用是其它技術(shù)無法替代的，為人類造福。但是，假設(shè)對(duì)放射源管理和防護(hù)不當(dāng)，會(huì)對(duì)任務(wù)人員身體安康呵斥危害，甚至呵斥環(huán)境的放射性污染。放射性是自然界存在的一種自然景象。有些物質(zhì)的原子核不穩(wěn)定，會(huì)自發(fā)地發(fā)生某些變化，這些不穩(wěn)定的原子核在

2、發(fā)生變化的同時(shí)會(huì)發(fā)射各種各樣的射線，這種景象就是人們常說的放射性。.第一部分 放射性根底知識(shí)原子和原子核的根本性質(zhì)放射性放射性核素的衰變放射性強(qiáng)弱的表示-放射性活度輻射源輻射危害.一切的物質(zhì)都是由分子構(gòu)成的分子是由原子構(gòu)成的組成元素的根本單位原子是由原子核和電子構(gòu)成的原子核由質(zhì)子和中子構(gòu)成的，構(gòu)成原子核的質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為核子。1. 原子和原子核的根本性質(zhì).原子的核式構(gòu)造1911年英國物理學(xué)家歐內(nèi)斯特盧瑟福指點(diǎn)他的助手做了一個(gè)用釷“彈轟擊金箔1/50000英寸的實(shí)驗(yàn)：大部分粒子會(huì)暢通無阻地穿過金箔，少數(shù)的發(fā)生偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)的被彈了回來。.原子的核式構(gòu)造： 原子核位于原子的中心，帶正電荷，幾乎集中了

3、原子的全部質(zhì)量；帶負(fù)電的電子沿一定的軌道繞原子核旋轉(zhuǎn)。 原子核所帶的正電荷等于核外的電子數(shù)，整個(gè)原子呈電中性。 1897年英國科學(xué)家湯姆孫發(fā)現(xiàn)了電子。.原子核的構(gòu)造模型原子核.原子的半徑：R約為10-10m原子核的半徑：約為10-1410-15m 原子核的體積只相當(dāng)于整個(gè)原子體積的萬億分之一。原子的質(zhì)量：1u=12C原子質(zhì)量1/12 =1.660565510-27kg 原子核的密度 2.84108t/cm3 即在每立方厘米體積中有近3億噸的物質(zhì) .電子：帶有一個(gè)單位的負(fù)電荷， e= -1.610-19C me= 9.110-31kg (me=5.510-4u) 質(zhì)子：帶有一個(gè)單位的正電荷， e

4、= +1.610-19C mp=1.672610-27kg (mp=1.00727u) 中子：是不帶電的中性粒子 mn=1.674910-27kg (mn=1.00867u) .元素及符號(hào)表示1.元素：質(zhì)子數(shù)一樣的原子稱為一種元素。原子核中質(zhì)子的個(gè)數(shù)稱為原子序數(shù)，原子包含的質(zhì)子數(shù)決議了由此原子構(gòu)成的物質(zhì)的性質(zhì)，一種元素代表了一種物質(zhì)。2.符號(hào)表示：通常用一個(gè)符號(hào)來表示一種元素，如氫元素用H表示。元素符號(hào)既表示了元素的名字，同時(shí)又隱含地表示了原子序數(shù)。 到目前為止，包括人工制造的不穩(wěn)定元素，有110多種元素。原子序數(shù)一樣的原子具有一樣的化學(xué)性質(zhì)，但原子核的性質(zhì)由質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)共同決議的。.核素及

5、符號(hào)表示1.核素：是指在其原子核內(nèi)具有一定數(shù)目的質(zhì)子和中子以及特定能態(tài)的一種原子核或原子。根據(jù)原子核的穩(wěn)定性，核素分為穩(wěn)定的核素和不穩(wěn)定的放射性核素。2.符號(hào)表示： X，X核素代號(hào) Z原子序數(shù) A質(zhì)量數(shù) A=Z+N(中子數(shù)) 如： H、 He、 C等。 在實(shí)踐運(yùn)用中，有時(shí)只標(biāo)志核素的質(zhì)量數(shù)，如14C、C-14、碳-14AZ1142146.核 素質(zhì)子數(shù)中子數(shù)質(zhì)量數(shù)符 號(hào)氦-42244He碳-12661212C碳-13671313C碳-14681414C3.同核異能素 激發(fā)態(tài)原子核稱為基態(tài)原子核的同核異能素，它們的A和Z均一樣只是核能量形狀不同。 符號(hào)表示：如99mTc锝稱為99Tc的同核異能素。

6、 99mTc表示該核素的原子核處于激發(fā)態(tài)。 留意： 99Tc和99mTc是兩種獨(dú)立的核素。.同位素 1.同位素：同位素是原子序數(shù)Z一樣而質(zhì)量數(shù)A不一樣的各核素的總稱。同位是指各核素在元素周期表中處于同一個(gè)位置，它們具有一樣的化學(xué)性質(zhì)，但各原子核的物理性質(zhì)不同。 2.自然界中許多元素具有同位素，如：天然存在的氫同位素有3種： 1H(氕99.985)、2H(重氫、氘0.015)、3H(超重氫、氚核素豐度：在同位素中各核素天然含量的百分比。 天然存在的氧同位素有3種：16O(99.756) 17O(0.039)、18O(0.205)。.2.1 放射性的發(fā)現(xiàn)2.1.1倫琴發(fā)現(xiàn)X射線1895年倫琴：德國

7、物理學(xué)家。1894年任維爾茨堡大學(xué)校長，1900年任慕尼黑大學(xué)物理學(xué)教授和物理研討所主任。倫琴于1901年榮獲全世界初次頒發(fā)的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。 1923年2月10日在慕尼黑逝世，終年78歲。2.放射性X射線的發(fā)現(xiàn)：1895年冬，倫琴在德國維爾茨堡大學(xué)的實(shí)驗(yàn)室里做陰極射線管輝光實(shí)驗(yàn)。倫琴用高壓電場(chǎng)轟擊陰極射線管內(nèi)的兩個(gè)金屬電極，把電子從金屬原子中打出來，此即“陰極射線 。. 11月8日晚，為了更好地察看管子的發(fā)光景象，他用黑色硬紙板將管子周圍嚴(yán)實(shí)地?fù)踝。蛔尮饩€漏出來。當(dāng)他關(guān)掉室內(nèi)電燈時(shí)，忽然發(fā)現(xiàn)1米以外的一條凳子上的一塊涂有亞鉑氰化鋇磷光資料的紙板發(fā)出了綠色的熒光。只需管子通電就發(fā)光，斷電熒光

8、就消逝。 更令他詫異的是，將這張涂有磷光物質(zhì)的紙板拿到隔壁去，會(huì)有同樣的景象。這種不知名的射線可以穿透輕物質(zhì)，但金屬和人的骨骼等重物質(zhì)那么可以擋住它的去路。倫琴以為，這不是陰極射線，而是一種新射線，由于陰極射線不能夠有這樣強(qiáng)的穿透身手。.倫琴夫人的手骸骨X射線照片經(jīng)過反復(fù)的研討，在對(duì)本人的發(fā)現(xiàn)確信無疑后，倫琴于1895年12月28日向維爾茨堡醫(yī)學(xué)協(xié)會(huì)提交了的論文，闡明了產(chǎn)生這種射線的方法和它的穿透性質(zhì)，并正式命名它為“X射線。由于X射線的發(fā)現(xiàn)，使倫琴成為世界上第一位榮獲諾貝爾物理獎(jiǎng)的人。倫琴把金錢看得很淡薄，他回絕了有關(guān)專利權(quán)，他把得到的獎(jiǎng)金也捐贈(zèng)給維爾茨堡大學(xué)。.X射線的本質(zhì)X射線又叫倫琴射

9、線，是一種波長比紫外線還短的電磁波，類似于光的輻射。倫琴用高壓電場(chǎng)轟擊陰極射線管內(nèi)的兩個(gè)金屬電極，當(dāng)接通陰極燈絲電源后，燈絲加熱，發(fā)射熱電子。在陽極和陰極間的電場(chǎng)加速下，高速電子流轟擊陽極靶物質(zhì)產(chǎn)生X射線。.電磁波譜.X射線的產(chǎn)生過程：一種是高速電子在靶物質(zhì)的原子核附近經(jīng)過時(shí)，受靶核的強(qiáng)庫侖場(chǎng)作用忽然受阻，而損失部分或全部的能量，轉(zhuǎn)換成具有延續(xù)能譜的X射線。一種是高速電子轟擊靶物質(zhì)時(shí)，靶原子內(nèi)殼層電子被激發(fā)和電離，當(dāng)外殼層電子進(jìn)入內(nèi)層軌道填補(bǔ)空位，放出具有確定能量的特定X射線。 .倫琴的實(shí)驗(yàn)室.X射線安裝.2.1.2 貝克勒爾發(fā)現(xiàn)放射性1896年亨利貝克勒爾：法國物理學(xué)家。他不斷從事鈾鹽的研討

10、，1880年，他制備出一種導(dǎo)致發(fā)現(xiàn)放射性的鈾和鉀的復(fù)合硫酸鹽硫酸鈾酰鉀。同居里夫婦一同榮獲了1903年度諾貝爾物理獎(jiǎng)。放射性的發(fā)現(xiàn)：貝克勒爾在聽倫琴發(fā)現(xiàn)X射線的報(bào)告時(shí)，引起了他的聯(lián)想：“熒光物質(zhì)在普通光照下也會(huì)發(fā)出X射線嗎？他用硫酸鈾酰鉀這種熒光物質(zhì)做了實(shí)驗(yàn)：讓陽光曝曬硫酸鈾酰鉀,在鈾鹽晶體下放一張用黑紙包好的照相底片，并剪了一塊帶花樣的金屬片.放在底片上，發(fā)現(xiàn)底片上留下了黑白清楚的金屬片圖案。他繼續(xù)反復(fù)做實(shí)驗(yàn)，這時(shí)遇上了陰天，他將預(yù)備好的樣品放進(jìn)抽屜里，想等晴天后立刻用陽光曝曬，可是天氣連陰了好幾天。使他感到不測(cè)的是，沖洗出來的底片出現(xiàn)了明晰的花紋。他又做了實(shí)驗(yàn)，把樣品放入不透光的黑箱里長達(dá)

11、15天，出現(xiàn)了同樣的結(jié)果。經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)，貝克勒爾得出一個(gè)嶄新的結(jié)論：鈾能放出一種新的射線，這種射線后來被稱為鈾射線或貝克勒爾射線。這就是具有重要意義的放射性的發(fā)現(xiàn)。. 2.1.3 居里夫婦發(fā)現(xiàn)新的放射性元素18971906年，居里夫人與其丈夫、法國物理學(xué)家皮埃爾居里對(duì)放射景象進(jìn)展了長達(dá)10年的開辟性研討。他們確定：除了鈾可以發(fā)出看不見的射線外，釷也可以發(fā)出看不見的射線。1898年，居里夫婦發(fā)現(xiàn)了一種新的具有放射性的元素，它的放射性比鈾強(qiáng)400倍，為了留念居里夫人當(dāng)時(shí)被俄國侵占的祖國波蘭，她把這種新的元素命名為“釙。.居里夫人在對(duì)瀝青鈾礦進(jìn)展檢測(cè)時(shí)，發(fā)現(xiàn)其放射強(qiáng)度確實(shí)如貝克勒爾所說，比鈾強(qiáng)許多倍

12、。居里夫婦在巴黎市立理化學(xué)校找到一個(gè)不避風(fēng)雨的廢棄廠棚，用奧地利政府免費(fèi)贈(zèng)送的棕色瀝青鈾礦殘?jiān)惯M(jìn)大鍋，加上化學(xué)藥品和水煮沸，用鐵棒延續(xù)地?cái)噭?dòng)幾小時(shí)。18981902年，居里夫婦經(jīng)過4年的艱苦努力，終于從幾十噸瀝青鈾礦中提煉出0.1g新的放射性元素鐳的氯化物晶體，發(fā)現(xiàn)了鐳。鐳的放射性強(qiáng)度是鈾的250萬倍。居里夫婦榮獲了1903年度諾貝爾物理獎(jiǎng)。.1906年皮埃爾居里逝世后，居里夫人繼續(xù)進(jìn)展放射性元素的研討。1911年，由于釙和鐳的發(fā)現(xiàn)、鐳的分別及其化合物的研討，又榮獲本年度的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，成為兩次獲得諾貝爾獎(jiǎng)的第一人。并且是至今獲得這種殊榮的獨(dú)一女性。正是由于居里夫人的忘我獻(xiàn)身精神、嚴(yán)厲的科學(xué)

13、態(tài)度，和她的宏大的成就而遭到世界科學(xué)技術(shù)界的廣泛的敬重，因此放射性活度的單位命名為居里。.1934年，法國核物理學(xué)家約里奧-居里夫婦用釙的射線轟擊鋁箔，發(fā)現(xiàn)當(dāng)源移去后，鋁箔有放射性；其強(qiáng)度也隨時(shí)間按指數(shù)規(guī)律下降。這種放射性是由粒子打在鋁-27上發(fā)出一個(gè)中子而構(gòu)成磷-30，磷-30不穩(wěn)定，又放射出正電子而構(gòu)成的。實(shí)踐上，他們?cè)?jīng)發(fā)現(xiàn)了一種新的放射性物質(zhì)磷-30. 初次發(fā)現(xiàn)人工放射性同位素. Al + He P + n 271342301510PSi + e301401這是世界上初次發(fā)現(xiàn)的人工放射性景象和初次合成的人工放射性同位素。約里奧-居里夫婦因此而榮獲了1935年度諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。至今，人們?cè)?/p>

14、經(jīng)經(jīng)過粒子轟擊原子核制得了一千多種自然界不存在的人工放射性同位素。3015.2.2 放射性2.2.1放射性 所謂的放射性是指原子核自發(fā)地放射出射線的景象。這些原子核處于不穩(wěn)定形狀，在其發(fā)生核轉(zhuǎn)變的過程中，自發(fā)地放出由粒子或光子組成的射線，并輻射出原子核里的過剩能量，同時(shí)本身轉(zhuǎn)變成另一種核素或成為原來核素的較低能態(tài)，常見的射線有、射線。其所放出的粒子或光子，會(huì)對(duì)周圍介質(zhì)或機(jī)體產(chǎn)生電離作用，呵斥放射性污染或危害。.2.2.2 放射性核素原子核的穩(wěn)定性 核內(nèi)質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)之間的比例 1輕元素Z20：不穩(wěn)定核素 中部元素20Z83：不穩(wěn)定核素 2偶偶核最穩(wěn)定，奇奇核最不穩(wěn)定。 3隨著核內(nèi)質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)

15、的添加表現(xiàn)出 周期性變化。當(dāng)質(zhì)子數(shù)或中子數(shù)為2、8、20、28、50、82、126時(shí)特別穩(wěn)定。.放射性核素: 是一類不穩(wěn)定的核素，能自發(fā)地轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌雍嘶蜃园l(fā)地發(fā)生核能態(tài)變化，同時(shí)放射出射線的核素，稱為放射性核素。目前已發(fā)現(xiàn)的放射性核素近2500種。Z83分類 ：分為天然的和人工的2種，其中天然的有60多種，絕大多數(shù)為人工放射性核素。.根本特性： 1.它們都是不穩(wěn)定的，從其原子核中不斷地、自發(fā)地放出射線，而變成另一種核素。即 核衰變。放出的射線有射線、射線、射線。 2.每種放射性核素核衰變的速度、放出射線的種類、能量是其固有的核性質(zhì)，與外界條件無關(guān)。 3.放射性核素放出的射線遇到物質(zhì)會(huì)產(chǎn)生一

16、定的效應(yīng)，使這種物質(zhì)發(fā)生變化。遇到不同的物質(zhì)產(chǎn)生的效應(yīng)不同。如：使一些物質(zhì)的分子產(chǎn)生電離，產(chǎn)生熒光或使膠片感光，射線遇到植物、動(dòng)物和人時(shí)，會(huì)引起生理變化。.2.2.3 、射線 1.、射線的發(fā)現(xiàn)1898年，在劍橋大學(xué)卡文迪許實(shí)驗(yàn)室任務(wù)的新西蘭青年物理學(xué)家盧瑟福開場(chǎng)投入放射性的研討任務(wù)。他用強(qiáng)磁場(chǎng)使鈾射線偏轉(zhuǎn)，發(fā)現(xiàn)射線分為方向相反的兩股，這闡明它至少包含有兩種不同的射線，一種非常容易被吸收，稱為射線；另一種具有較強(qiáng)的穿透力，稱為射線。.貝克勒爾1899年發(fā)現(xiàn)射線在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)的方向與陰級(jí)射線一樣。居里夫人證明它帶負(fù)電。1900年貝克勒爾測(cè)定了它的荷質(zhì)比，確認(rèn)射線就是電子流。1900年法國人維拉德察看

17、到，鐳除了上面兩種射線之外，還存在著第三種射線，它不受磁場(chǎng)的影響，與射線非常類似。盧瑟福并于1914年確定了它是一種波長比射線更短的電磁波。.為了提示射線的本質(zhì)，盧瑟福作了多年的努力。1902年，他用強(qiáng)磁場(chǎng)使射線發(fā)生的偏轉(zhuǎn)，證明了射線是帶正電荷的粒子流。1906年他測(cè)定了粒子的荷質(zhì)比，證明它的數(shù)量級(jí)與氫或氦離子一樣，但當(dāng)時(shí)的實(shí)驗(yàn)精度還不能分辨出它帶一個(gè)還是兩個(gè)電荷。 1907年盧瑟福利用德國物理學(xué)家蓋革發(fā)明的計(jì)數(shù)管和克魯克斯發(fā)明的閃爍計(jì)數(shù)法，經(jīng)過丈量計(jì)算出每個(gè)粒子帶有兩個(gè)單位電荷。盧瑟福由此推測(cè)出粒子是帶有兩個(gè)正電荷的氦離子。.射線：是由粒子即氦原子核組成的粒子流，出射速度約為光速的110，它

18、的電離作用大，貫穿身手小，它在空氣中的射程只需幾個(gè)厘米，用普通一張紙就可以擋住。射線：是高速運(yùn)動(dòng)的電子流，出射速度約為光速的3090，比粒子速度大；它的電離作用較小，貫穿身手較大。它在空氣中的射程因其能量的不同而有較大差別，普通為幾米；用幾毫米的鋁片屏蔽就可以擋住射線。2. 、射線的性質(zhì). 射線：是波長很短的電磁波光子，速度與光速一樣，由于不帶電，它的電離作用 小，貫穿身手很大，能穿透幾十厘米厚的鋼板。它在空氣中的射程通常為幾百米。需用幾厘米厚的鉛或1米厚的混凝土做屏蔽層。 X射線：也稱“倫琴射線。X射線與射線的根本作用或效應(yīng)無本質(zhì)的區(qū)別，但二者產(chǎn)生的機(jī)理不同，X射線由核外內(nèi)層電子變動(dòng)發(fā)射的延

19、續(xù)能量輻射,射線那么是由原子核衰變時(shí)的能量發(fā)射產(chǎn)生，由核內(nèi)發(fā)射。 . 中子的特性：是一種不帶電的粒子，自在中子是不穩(wěn)定的，能自發(fā)地衰變?yōu)橘|(zhì)子，半衰期為10.6 min。中子的能量分布范圍很寬，任務(wù)中經(jīng)常對(duì)中子的能量進(jìn)展分組： 慢中子：En1keV 中能中子：En 1-100keV 快中子： En 0.1-100MeV 熱中子：它的能量相當(dāng)于周圍介質(zhì)的熱運(yùn)動(dòng)能量。其能量 En = 0.0253 eV，速度2200m/s.射線組成質(zhì)量電荷速度2 質(zhì)子2 中子相對(duì)較重2慢電子相對(duì)較輕1 3 108 m/sn中子中等不帶電不定P質(zhì)子中等1不定 高能光子無不帶電3 108 m/sX高能光子無不帶電3 1

20、08 m/s常見射線的性質(zhì).3.1衰變 原子核自發(fā)地放射出射線轉(zhuǎn)變成另一種 核素的過程叫做衰變。在衰變中電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)都是守恒的。如： 母體與子體：假設(shè)某一放射性核素A經(jīng)過衰變產(chǎn)生B，那么稱A為B的母體,B為A的子體。衰變后的子核有的穩(wěn)定，有的不穩(wěn)定而繼續(xù)進(jìn)展衰變。如：3.放射性核素的衰變23490Th 23491Pa鏷 e23892U 23490Th釷42He.3.2放射性核素的衰變類型衰變、衰變、衰變衰變:放射性核素的原子核放射出粒子而變?yōu)榱硪环N核素的原子核的過程稱為衰變。22688Ra 22286Rn42 HeQ22688Ra22286Rn基態(tài)激發(fā)態(tài)94.6%5.4%原子序數(shù)82的核素.

21、衰變:放射性核素的原子核放射出粒子而變?yōu)榱硪环N核素的原子核的過程稱為衰變。衰變可以看成是母核中有一個(gè)中子轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)子的結(jié)果。.雪白色金屬，質(zhì)軟而輕，具有延展性。密度1.87克/厘米3。熔點(diǎn)28.5，沸點(diǎn)670。在堿金屬中它是最活潑的，能和氧發(fā)生猛烈反響，生成多種氧化物的混合物。在潮濕空氣中，氧化的熱量足以使銫熔化并點(diǎn)燃。銫和水，甚至和溫度低到-116的冰均可發(fā)生猛烈反響。與鹵素也可生成穩(wěn)定的鹵化物。銫和有機(jī)物也會(huì)發(fā)生同其他堿金屬相類似的反響，但它比較活潑。氯化銫是它的主要化合物。 銫-(Cs).60Co的衰變綱圖60Co1.17 Mev 1.33 Mev 60Ni0.314 Mev(99.95%

22、)1.48Mev(0.05%)T1/2=5.27a60Ni*60Ni*.鈷是一種雪白色的鐵磁性金屬，是能添加鐵的磁化的獨(dú)一元素。其比重為8.9，熔點(diǎn)為1492。鈷有16種天然和人造的同位素。其中，鈷60是廣泛運(yùn)用的射線源，其半衰期為5.23年。在常溫下，致密的金屬鈷在空氣和水中穩(wěn)定，當(dāng)溫度高于300時(shí)，鈷在空氣中開場(chǎng)氧化。赤熱的鈷能分解水而放出氫。細(xì)金屬鈷粉在空氣中能自燃生成氧化鈷。鈷-60Co.衰變: 處于激發(fā)態(tài)的原子核高能態(tài)向基態(tài)低能態(tài)躍遷時(shí)，其能量以光子的方式釋放出來，發(fā)射出 射線，它是一種高能量的電磁波，波長較短。核素的衰變往往是與衰變、 衰變一同發(fā)生的。其他衰變類型：衰變；電子俘獲；

23、 內(nèi)轉(zhuǎn)換；電子對(duì)內(nèi)轉(zhuǎn)換。.3.3放射性衰變規(guī)律3.3.1衰變定律衰變定律：母體原子核的數(shù)目隨時(shí)間呈指數(shù)規(guī)律減少，是實(shí)驗(yàn)丈量統(tǒng)計(jì)規(guī)律。 N=N0e-t (自然對(duì)數(shù)的底e的值為2.718) 其中：為一比例常數(shù)，稱為衰變常量。只與原子核本身性質(zhì)有關(guān)，與外界條件無關(guān),不因物理?xiàng)l件和化學(xué)構(gòu)造改動(dòng)而變化。母體到子體衰變過程相互獨(dú)立。.3.3.2 衰變常量定義：特定能態(tài)的放射性核素在dt時(shí)間內(nèi)發(fā)生自發(fā)核躍遷的概率除以dt。物理意義：表示在放射性核素衰變過程中，每個(gè)原子核在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生衰變的概率。每一種放射性核素都有其固定的衰變常量， 值越大，表示放射性核素衰變的快。.3.3.3 半衰期T定義：放射性母體原

24、子核數(shù)目衰減至原來數(shù)目的一半所需求的時(shí)間。物理意義：表示核衰變快慢的物理量。 各種放射性核素都有一定的半衰期，如Rn-222變?yōu)镻o的半衰期是3.82d，Ra-226變?yōu)镽n-222的半衰期是1602a，碘-131的半衰期是8天，銫-是30年，碳-14是5730年，钚-239是24000年，鈾-238是4 470 000 000年，鈷-60的半衰期是5.26年，銥-192的半衰期是74.3天，硒-75的半衰期是118天等等。T與的換算關(guān)系： T=(ln2)/=0.693/ =0.693T.4.1放射性活度放射性強(qiáng)度定義：一定量的放射性核素，在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生衰變的次數(shù)。表達(dá)式： A=dN/dt物

25、理意義：表示放射性物質(zhì)的放射性的強(qiáng)弱。單位： 國際單位：貝克 Bq 非法定計(jì)量單位：居里 Ci 1Ci= 3.71010 Bq4.放射性活度.4.2 放射性活度的單位由于歷史的緣由，放射性活度曾采用居里Ci為單位。1950年，為了一致同見，國際上共同規(guī)定：一個(gè)放射源每秒鐘有3.71010次核衰變定義為一個(gè)居里，即 1Ci= 3.71010 /s 更小的單位有毫居里1mCi=10-3Ci和微居里1Ci=10-6Ci。在1975年國際劑量大會(huì)上，規(guī)定了放射性活度的SI單位為貝克，符號(hào)Bq 1Bq=1/s .4.3 放射性活度的計(jì)算放射性活度隨時(shí)間的延伸呈指數(shù)規(guī)律減弱.計(jì)算公式：A=A0e-t A0

26、表示在t=0時(shí)的放射性活度.放射性比活度a：樣品的放射性活度除以該樣品的總質(zhì)量或總體積。 單位：Bq/kg，Bq/L.5.1 輻射輻射是指以波或粒子的方式向周圍空間或物質(zhì)發(fā)射并在其中傳播的能量如聲輻射、熱輻射、電磁輻射、粒子輻射等的統(tǒng)稱。分為電離輻射和非電離輻射。非電離輻射：輻射能量較低，照射到物體上時(shí)，不能使物體的分子和原子發(fā)生電離即將原子中的電子打掉，變成帶電的離子，如無線電波、紅外線、可見光、紫外線等。電離輻射：輻射能量較高，照射到物體上時(shí)，能使物體的分子和原子發(fā)生電離,如X射線、射線、射線、射線、 +射線及中子射線等。5. 輻射源.5.2 輻射源輻射源指可以經(jīng)過發(fā)射電離輻射或釋放放射性

27、物質(zhì)而引起輻射照射的一切物質(zhì)或?qū)嶓w。例如，鈷-60是發(fā)射射線和射線的輻射源，醫(yī)用加速器是放射治療實(shí)際中的輻射源，核電廠是核動(dòng)力發(fā)電實(shí)際中的輻射源。 核技術(shù)利用領(lǐng)域中的輻射源：放射性同位素放射源及射線安裝。.5.3 放射源的分類放射源分類： 1.按來源：分為天然和人工兩大類。 2.以潛在危害程度：類、類、類、類、類(見217頁)。 3.按密封情況：密封源和非密封源。 4.按射線種類： 放射源、放射源、 放射源、低能光子源及中子源。.1天然輻射源天然存在的輻射源稱為天然輻射源。天然輻射源主要來自宇宙射線、 宇生放射性核素和原生放射性核素。宇宙射線 來自太陽和星際空間，主要由中子、質(zhì)子、電子和各種介

28、子等高速粒子組成。具有較強(qiáng)的貫穿才干，對(duì)人體呵斥外照射。強(qiáng)度隨海拔高度的添加呈指數(shù)添加。宇生放射性核素 宇宙射線與大氣層中和地球外表氧、氮等多種元素的原子核相互作用后產(chǎn)生的放射性核素。約20種，其中3H、14C、7Be和22Na的奉獻(xiàn)較大。原生放射性核素 自有地球以來就存在于地殼內(nèi)的放射性核素。 分為兩類：有衰變系列的核素：鈾系、錒鈾系、釷系。 無衰變系列的長壽命核素：40K、87Rb。.2人工輻射源人工輻射源是用人工方法產(chǎn)生的輻射源。人工輻射源主要有核設(shè)備、核技術(shù)運(yùn)用的輻射源和核實(shí)驗(yàn)落下灰等。核設(shè)備指核動(dòng)力廠和其他反響堆研討堆、實(shí)驗(yàn)堆、臨界安裝等；核燃料循環(huán)設(shè)備包括核燃料消費(fèi)、加工、儲(chǔ)存和后

29、處置設(shè)備等；放射性廢物的處置和處置設(shè)備等。核技術(shù)運(yùn)用是指密封放射源、非密封放射源和射線安裝在醫(yī)療、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、地質(zhì)調(diào)查、科學(xué)研討和教學(xué)等領(lǐng)域中的運(yùn)用。 . 密封源：是密封在包殼里的或嚴(yán)密的固結(jié)在覆蓋層里并呈固體形狀的放射性物質(zhì)。密封源的包殼或覆蓋層應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度，使源在設(shè)計(jì)運(yùn)用條件和磨損條件下，以及在估計(jì)的事件條件下，均能堅(jiān)持密封性能，不會(huì)有放射性物質(zhì)泄顯露來。 非密封源：也稱開放源或開放型放射源。這種放射源通常沒有被容器密封起來，有的不用時(shí)是密封的，運(yùn)用時(shí)就得翻開它的密封容器，使放射性物質(zhì)直接與周圍的介質(zhì)接觸。運(yùn)用這種放射源的任務(wù)場(chǎng)所稱為非密封源任務(wù)場(chǎng)所。 密封源與非密封源.放射源主要用于

30、煙霧報(bào)警器、靜電消除器和放射性避雷器等的離子發(fā)生器。常用的放射性核素有210Po釙、238Pu钚、239Pu、241Am镅、235U、238U等。常用的放射源，活度普通較低1043.7109 Bq，而且粒子的能量普通低于7MeV,在空氣中的射程小于6cm，穿不透皮膚外表的角質(zhì)層，故沒有外照射危險(xiǎn)。但是絕大多數(shù)核素屬于極毒或高毒核素，即使攝入體內(nèi)的量很少，也會(huì)呵斥嚴(yán)重的內(nèi)照射。因此，運(yùn)用放射源必需特別留意維護(hù)源的密封性能，防止將源喪失或被盜。沒有運(yùn)用價(jià)值的廢源，應(yīng)按規(guī)定處置，不能隨意拆開或扔掉。.放射源：主要用作放射性測(cè)厚儀、皮膚科敷貼器和氣候色譜儀的電子捕集器等。常用的放射性核素有58Co、6

31、0Co、63Ni、85Kr氪、Cs、147Pm鉅、204Tl鉈等。射線的穿透才干比同樣能量粒子約強(qiáng)100倍，能量超越70keV的粒子可穿透皮膚表層。常用的放射源的粒子能量大于70keV，故應(yīng)思索外照射的防護(hù)。放射性核素衰變時(shí)，常伴隨有輻射或其他方式的光子。粒子穿過周圍物質(zhì)時(shí)產(chǎn)生軔致輻射X射線，其穿透才干比粒子強(qiáng)得多。因此，在運(yùn)用放射源時(shí)不能忽略射線的防護(hù)，即使是純發(fā)射體，也要減少軔致輻射X射線的影響。.低能光子源利用發(fā)射低能射線和X射線的放射性核素，或利用輻射體與靶物質(zhì)產(chǎn)生的軔致輻射制成的源統(tǒng)稱為低能光子源。主要用于厚度計(jì)、密度計(jì)、X射線熒光分析儀等儀表。發(fā)射低能光子的放射性核素有55Fe、5

32、7Co、125I、238Pu、241Am、244Cm鋦等。低能光子比較容易屏蔽，但要留意能夠存在的高能射線和軔致輻射的影響。.放射源放射源是運(yùn)用最多的放射源，廣泛運(yùn)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療和科研等部門。為了獲得高劑量率的輻射場(chǎng)，運(yùn)用強(qiáng)放射源的輻照安裝，裝源活度多數(shù)在3101521016(約1056105Ci)范圍內(nèi)，也有大于31016Bq(約106Ci)的輻照室；活度在10821012(約3mCi 60Ci)的放射源主要用于各種核儀表(如料位計(jì)，核子秤、厚度計(jì)，密度計(jì)等)和工業(yè)無損探傷(照相)，或作為丈量儀表的刻度源和檢查源，或供醫(yī)療單位進(jìn)展間質(zhì)治療和腔內(nèi)治療用。射線的貫穿才干很強(qiáng)，運(yùn)用放射源主要

33、防止外照射。 .中子源中子源在地質(zhì)勘探、活化分析、輻射育種、濕度丈量和科學(xué)研討等領(lǐng)域得到廣泛運(yùn)用。常用的中子源有鐳-鈹中子源、镅-鈹中子源、釙-鈹中子源、钚-鈹中子源等。中子的貫穿才干很強(qiáng)，運(yùn)用中子源時(shí)，應(yīng)著重外照射的防護(hù)。. 輻射源及其產(chǎn)生的人均劑量UNSCEAR2000年報(bào)告 2.8合計(jì)0.40.50.31.20.40.0050.0020.0002 天然輻射源 宇宙輻射 陸生輻射 體內(nèi)源 氡及其子體人工輻射源 醫(yī)療照射 大氣核實(shí)驗(yàn) 切爾諾貝利 核能 劑量，mSv輻射源.輻射源或活動(dòng)每年的平均劑量一次5小時(shí)噴氣飛機(jī)飛行30 Sv建筑材料40 Sv宇宙射線300 Sv土壤350 Sv體內(nèi)源（K

34、-40)400 Sv氡氣1.2 mSv一次胸部X射線照相400-1500 Gy一次CT25 50 mGy腫瘤放射治療50 Sv核電站正常運(yùn)行0.2 Sv一些常見放射源或活動(dòng)所呵斥的輻射劑量.5.4 射線安裝的分類射線安裝分類： 1. 按射線安裝類型：X線機(jī)、加速器、中子發(fā)生器以及含放射源的安裝。 2. 以潛在危害程度: 類、類、類見220頁.射線安裝分類X射線機(jī)是指用高速電子轟擊靶物質(zhì)時(shí)產(chǎn)生X射線的安裝。它具有開機(jī)時(shí)會(huì)產(chǎn)生X線，關(guān)機(jī)時(shí)那么消逝的特點(diǎn)。X射線機(jī)的種類很多，如診斷X射線機(jī)、治療X射線機(jī)、工業(yè)探傷X射線機(jī)、X射線分析儀等。X線機(jī)的中心部分是X線管。當(dāng)接通陰極燈絲電源后，燈絲加熱，發(fā)射

35、熱電子。在陽極和陰極間的電場(chǎng)加速下，高速電子流轟擊陽極靶物質(zhì)產(chǎn)生X射線。X射線機(jī)產(chǎn)生X射線的過程有兩種，一種是高速電子在靶物質(zhì)的原子核附近經(jīng)過時(shí)，受靶核的強(qiáng)庫侖場(chǎng)作用忽然受阻，而損失部分或全部的能量，轉(zhuǎn)換成具有延續(xù)能譜的軔致輻射；另一種是，高速電子轟擊靶物質(zhì)時(shí)，靶原子內(nèi)殼層電子被激發(fā)和電離，當(dāng)退激和外殼層電子進(jìn)入內(nèi)層軌道填補(bǔ)空位，放出具有確定能量的特定X射線。.加速器是利用電磁場(chǎng)使帶電粒子獲得高能量的安裝。加速器的種類很多，按加速粒子的能量區(qū)分，可分為高能加速器、中能加速器和低能加速器。目前所運(yùn)轉(zhuǎn)的加速器中絕大多數(shù)都是能量低于100MeV的低能加速器。低能加速器產(chǎn)生的輻射有瞬發(fā)輻射和緩發(fā)輻射。

36、瞬發(fā)輻射包括初級(jí)輻射加速的帶電粒子和次級(jí)輻射加速粒子與物質(zhì)相互作用產(chǎn)生的X 、射線和中子等，只需在加速器開機(jī)時(shí)產(chǎn)生，停機(jī)后即消逝；緩發(fā)輻射是由瞬發(fā)輻射與周圍物質(zhì)相互作用產(chǎn)生的感生放射性資料放出的射線和射線等，加速器的構(gòu)造資料、冷卻水及加速廳和輻射廳內(nèi)的空氣受中子照射會(huì)產(chǎn)生感生放射性，在加速器停機(jī)后依然存在，而且隨著加速器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間的添加而積累。 .中子發(fā)生器是利用直流電壓，能量在1MeV以下，經(jīng)過氘核引起的核反響d,n產(chǎn)生快中子的小型加速器。.Nickel plated 60Co pelletsHigh specific activity 60Co pelletsStainless steel

37、spacers customized to source volumeDouble encapsulation in low carbon stainless steelSpecial assembly procedure ensures uniform source densityHeliarc welding密封放射源.Co60 放射源Nickel plated 60Co pelletsHigh specific activity 60Co pelletsStainless steel spacers customized to source volumeDouble encapsulat

38、ion in low carbon stainless steelSpecial assembly procedure ensures uniform source densityHeliarc welding.鐳針，用于植入治療，50mCi的Ra226.鐳：已發(fā)現(xiàn)質(zhì)量數(shù)為 206230的同位素中，除鐳223 、鐳224 、鐳226 、鐳228是天然放射性同位素外，其他都是用人工方法合成的。鐳存在于一切的鈾礦中，鐳有劇毒，它能取代人體內(nèi)的鈣并在骨骼中濃集，急性中毒時(shí)，會(huì)呵斥骨髓的損傷和造血組織的嚴(yán)重破壞，慢性中毒可引起骨瘤和白血病。 鐳及其衰變產(chǎn)物發(fā)射射線，能破壞人體內(nèi)的惡性組織，因此鐳針可治

39、癌癥。把鐳鹽和硫化鋅熒光粉混合后，可制成永久性發(fā)光資料，涂在鐘表和各種儀表上，可在暗處發(fā)光，即夜光表。工業(yè)上用鐳作為射線源，用于探傷，對(duì)金屬資料的內(nèi)部裂痕和缺陷進(jìn)展無損傷檢驗(yàn)。.锝99 Technetium 99m常用的放射性藥物非密封放射源.鉬锝發(fā)生器 .放射免疫分析藥盒.碘-131膠囊.is produced in a reactor; 碘131 Iodine 131131Iodine:-is used in diagnostic procedures involving the thyroid and also for the treatment of thyroid disorders.can be administered in capsule or liquid solution form; requires special precautions to be implemented during administration.常用的放射性藥物.碘：碘的穩(wěn)