放射性同位素使用技術(shù)
放射性同位素有三個主要來源——加速器中帶電粒子的產(chǎn)物,反應(yīng)堆中中子轟擊產(chǎn)物和分離出的裂變產(chǎn)物。使用放射性同位素的主要優(yōu)點是通過測定它們發(fā)射的粒子和鑒定其特有的半衰期和輻射性質(zhì),故很容易探測它們的存在。下面我們介紹幾種使用放射性同位素的技術(shù),并說明其用途。
示蹤技術(shù) 示蹤方法是引入少量放射性同位素,并隨時觀察其行蹤的方法。例如在肥料中摻入少量的放射性磷-32(半衰期為14.28天,發(fā)射1.7兆電子伏的β粒子),可以找到給植物施磷肥的最好方法。用探測或照相膠片測量輻射隨時間的變化及其在植物中的位置,就能得到磷的攝入率和累積率的準確資料。同樣,給人體注射無害的放射性鈉-24(半衰期15.03小時)溶液,可以進行人體血液循環(huán)的示蹤實驗。為了醫(yī)學(xué)診斷的目的,希望引入足夠的放射性物質(zhì)以便提供所需要的數(shù)據(jù),但是放射性物質(zhì)不能達到有害于人體的程度。
再如,監(jiān)視摻合了放射性同位素流體的行蹤可以確定許多種物質(zhì)的流速。各種各樣的流體,如人體中的血液,輸油管中的石油或排入江河中的污水,在概念上都是相同的。
中子活化分析
活化分析是一種揭示微量雜質(zhì)的存在及其數(shù)量的分析方法。用中子(如反應(yīng)堆中子)輻照可能含有某種痕量元素的材料樣品,產(chǎn)物放射性同位素發(fā)射的β射線有特有的能量和相對強度,類似于發(fā)光氣體的光譜線。為了進行比較,要使用標準樣品的數(shù)據(jù),通過測量和解釋γ射線譜,從而得到有關(guān)雜質(zhì)的含量。
活化分析法的原理是這樣的:將被測物質(zhì)放入反應(yīng)堆中,接受中子的照射。許多原子核具有吞吃中子的性質(zhì)。就是說,它們一旦碰上慢中子,就會把慢中子吸收掉。新生成的產(chǎn)物就是放射性同位素。比如,原來的原子核如果是鈉-23,吸收一個中子就會變成新的放射性同位素鈉-24;如果是鈣-40,它吸收一個中子就變成鈣-41;如果是磷-31;它吸收一個中子就變成磷-32;如果是砷-75,它吸收一個中子就變成砷-76,等等。
由于原子核吞吃了一個中子,所以,它不可能保持不變,它會放出β射線或γ射線。也就是說,它自身要發(fā)生衰變,即所謂的放射性衰變。衰變時放出的射線,能量各不相同,其能量的高低取決于放射性同位素的種類。而且,放射性衰變的速度也各不相同。
比如,鈉-24,它會放出兩支γ射線,能量分別為1.4和2.7兆電子伏特;還放出一支β射線,能量為1.4兆電子伏特,最后變成鎂-24。鈉-24的半衰期是15.03小時。如果是磷-32;它會放出1.7兆電子伏特β射線,變成磷-32。磷-32的半衰期是14.28天。如果是砷-76,它會放出能量確定的三四種β射線和三四種γ射線,而變成硒,其中主要的β射線能量為2.9兆電子伏特,主要的γ射線能量為0.5電子伏特;砷-76的半衰期是26小時……。
不同的放射性同位素具有完全不同的核衰變類型。而各種原子核的衰變類型都已調(diào)查清楚,每一種衰變類型代表對應(yīng)的一種放射性同位素。
同位素的三個特性
檢測
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