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巧妙應(yīng)用放射性

 

 

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同位素的三個(gè)特性

  在形形色色的原子能圖象中,放射性同位素的奇妙特性及廣泛用途令人眼花繚亂,最具有戲劇性。

α、β、γ三種射線  前面我們介紹過,1869年,俄國的門捷列夫和德國的邁耶各自獨(dú)立地發(fā)現(xiàn)了元素周期律,排出了元素周期表,那時(shí)化學(xué)家們知道的元素只有幾十種,F(xiàn)在,已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的元素已經(jīng)達(dá)到100多種,目前的元素周期表已經(jīng)比當(dāng)年門捷列夫列出的元素周期表要詳盡多了。在元素周期表中,一個(gè)元素占一個(gè)位置。后來,科學(xué)家又進(jìn)一步發(fā)現(xiàn),同一位元素的原子并不完全一樣,有的原子重些,有的原子輕些;有的原子很穩(wěn)定,不會(huì)變,有的原子有放射性,會(huì)變化,衰變后成了另一種元素的原子。我們把這些處于同一位的元素但有不同性質(zhì)的原子稱為同位素。同位素中有的會(huì)放出射線,因此稱放射性同位素。放射性同位素具有以下三個(gè)特性:

  第一,能放出各種不同的射線。有的放出α射線,有的放出β射線,有的放出γ射線或者同時(shí)放出其中的兩種射線。還有中子射線。其中,α射線是一束α粒子流,帶正電荷,β射線就是電子流,帶有負(fù)電荷。

  第二,放出的射線由不同原子核本身決定。例如鈷-60原子核每次發(fā)生衰變時(shí),都要放射出三個(gè)粒子:一個(gè)β粒子和兩個(gè)光子,鈷-60最終變成了穩(wěn)定的鎳-60。

  第三,具有一定的壽命。人們將開始存在的放射性同位素的原子核數(shù)目減少到一半時(shí)所需的時(shí)間,稱為半衰期。例如鈷-60的半衰期大約是5年。

  核技術(shù)中的同位素和輻射的應(yīng)用,給許多重要的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)和社會(huì)生活帶來好處,F(xiàn)代核物理學(xué)的研究成果,產(chǎn)生了一些觀察和測量物理、化學(xué)和生物過程的新方法,從而加強(qiáng)了對(duì)這些未知過程的了解,這對(duì)于人類對(duì)自己的認(rèn)識(shí)和生存、發(fā)展與進(jìn)步有重要的意義,與此同時(shí),同位素的分離和鑒別使我們掌握了多方面的技能,帶動(dòng)了電子學(xué)、光學(xué)和機(jī)器制造技術(shù)的發(fā)展。

  構(gòu)成物質(zhì)的各種元素的同位素都是可以識(shí)別的,人們可以根據(jù)其質(zhì)量或放射性對(duì)它跟蹤,盡管它的化學(xué)性質(zhì)與該元素的其它同位素一樣。因此測量這種元素或其化合物的總量并跟蹤其運(yùn)動(dòng)及反應(yīng)都是可以做到的。這就給它帶來了特別的功能?紤]到可利用的穩(wěn)定同位素、放射性同位素有數(shù)千種(此可參見有關(guān)的核素表即同位素表),又有許多其中過程的細(xì)節(jié)尚待進(jìn)一步研究的領(lǐng)域,我們僅能比較穩(wěn)定核素和放射性核素的特點(diǎn),評(píng)述某些特殊技術(shù),介紹一些有趣的和重要的同位素應(yīng)用。

  大多數(shù)同位素都是穩(wěn)定同位素,并呈混合物狀態(tài)出現(xiàn)在元素中。按照同位素質(zhì)量進(jìn)行分離的主要方法有電磁法(在大型質(zhì)譜儀中)和熱機(jī)械法(氣體擴(kuò)散過程中)。重要的例子是在生物過程中所包含的各種元素的同位素,例如D(氘)和氧-18。穩(wěn)定同位素的主要優(yōu)點(diǎn)是在研究用的樣品中不存在輻射效應(yīng)。而可利用的放射性同位素很多,它們具有各種不同的半衰期、輻射類型和能量。

 放射性同位素使用技術(shù)

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