化学实验室安全(放射性、辐射防护与放射源基本知识 ).

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1、 放射性、辐射防护与放射源基本知识 放射性的发现放射性的发现 1896年，Bequerel用铀粉作 实验，有一次无意的将铀粉放在 避光包装的胶片上，第二天他惊 讶的发现胶片暴光了。 他由此断定，铀可以放出某 种射线，使胶片暴光。人们就将 物质能够放出某种射线的现象称 为放射性。 不仅是铀粉具有放射性！不仅是铀粉具有放射性！ 18981898年年7 7月和月和1212月，居里夫妇先后发月，居里夫妇先后发 现钋和镭也有这种特性。现钋和镭也有这种特性。 现代科学方法证明，用人工的方法现代科学方法证明，用人工的方法 中子活化技术，也可以将没有放射性的中子活化技术，也可以将没有放射性的 物质产生放射性，

2、如物质产生放射性，如Co-60Co-60、 Ag-110mAg-110m、 Am-241Am-241。 实际上，放射性物质无处不在，只不 过含量高低不同罢了。如环境和食物就含 有或多或少的天然放射性物质和核试验残 留的放射性物质（如Cs-137和Sr-90)。 机器也能产生射线机器也能产生射线 1. 用物理的方法，如X光机能产生的X射线、电 子加速器能产生电子束等。回旋加速器能产 生重粒子束。 2. 放射性可能由原子核衰变产生，也可以由机 器（射线装置）产生。 N S 磁铁 镭 源 （放在铅屏蔽罐 中） 经实验研究发现，镭放射源放出 的射线在磁场中会分成三束，分 别称为射线、射线和射线。 粒子

3、最重（4个原子质量数）， 粒子次之，粒子则没有静止质 量。 有些原子核衰变的时候还会放出 中子，如U-235的衰变。 原子核衰变能放出、射线和中子 X射线 X射线的问世，在医学和工业 技术领域得到了广泛的应用， 如透视、成像、探伤等）. 德国物理学家伦琴于1895年在研究 阴极射线的时候，发现了一种奇特 的射线，它能量高、穿透力强、能 杀死细胞和组织。由于当时知其甚 少，所以称为X射线，又叫伦琴射 线。 连续X射线的产生 高压电源高压电源 低压低压 电源电源 靶靶 X X光光 连续X射线是由于高速运动的电子撞击物体（钨靶、银靶、钼靶等），速 度猝然而止，其中一部分（90%)的能量则转换为热能。

4、 由于释放出的X光子的能量分布是连续的（0Emax)，因此称为连续X光。 X光机原理 高压电源 低压电源 靶 阴极发热产 生电子 电子猝然停止和外层电子跃迁，部 分能量以连续和特征X射线的形式 放出。 电子加速，撞击和 电离靶中的核外电 子。 X射线 射线与X射线、射线与电子束的区别 射线与X射线本质上一样，都是光子，就像本质上一样，都是光子，就像 可见光，只不过能量大小不同而已，光子能量可见光，只不过能量大小不同而已，光子能量 高、高、 X X射线能量低，可见光的能量更低。射线能量低，可见光的能量更低。 射线与电子束本质上也一样，只不过其来源本质上也一样，只不过其来源 不同，前者来源于核反应

5、，后者则由电子加速不同，前者来源于核反应，后者则由电子加速 器产生。器产生。 、射线的穿透能力 射线：1张纸片就能阻止它的 穿透。 射线：几毫米的铜片才能阻 止它的穿透。 射线：几十厘米厚的混凝土或 几厘米厚的铅板才能阻止它的穿 透。 掌握射线的这种特性，能采取 适当的措施进行有效辐射防护。 射线射线 射线 射线 X、 射线穿透物质的衰减规律 I：穿透物件后的射线强度 I0：穿透物件前的射线强度 ：物质对射线的吸收系数（对同一材料 为一常数） ：物件的比重 t：物件的厚度 测厚灵敏度可达0.010.001mm. 半衰减厚度 十分之一衰减 厚度 不同材料对X和GAMMA的半屏蔽衰减厚度（cm）

6、射线可以用密度大的材料加以屏蔽，如钢板、混凝土、铅等。下表列出 了不同材料对60Co源、137Cs源和226Ra源的半衰减厚度。 宇宙射线 天文学研究发现，星星之所以会闪 闪发光，是由于其内部不断进行着核 聚变反应。 星体内部的核反应所产生的射线到 达地球的过程中，与宇宙间的物质相 互作用产生次级射线，再辐射到地球 ，这些来自宇宙间的射线就称为宇宙 射线。 宇宙射线随海拔升高而升高 高：大 低：小 宇宙射线的强弱变化 地铁 -10米 高山 1000米 海平面 0米 100nGy/h 28nGy/h 1nGy/h 由于宇宙射线在穿透大气层会吸收而减弱，因此宇宙射线的强弱随着 高度的增加而增加。

7、海平面：约28nGy/h。 拉萨：约120nGy/h。地铁：约1nGy/h。 小结放射性基本知识 1. 放射性 2. 射线的种类 3. 射线的穿透能力 4. X射线 5. 宇宙射线 活度 定义：辐射体中某种原子核单 位时间内发生的核衰变数， A=N/t。 单位: Bq（贝可）。 老单位：居里（Ci） 1居里(Ci)=3.7x1010Bq. 物理意义：描述物质的放射性 强弱，活度越大，表示物质的 放射性越强。 t = 0 秒t = 1 秒 1000个500个 A=(1000-500) /1秒=500Bq 5kg 实际应用的放射源活度范围： 几十mCi 百万Ci 实验室标准源：100010000B

8、q。 比活度 活度能够用来反映辐射体总的 放射性，但不能反映辐射体的 放射性浓度。 定义：单位质量或体积中的放 射性活度，A/m=(N/t)/m。 单位:Bq/kg、Bq/L、Bq/m3。 如：核电站放射性废水中的Cs- 137：5Bq/L。 A: 1kgA: 1kg B: 10kgB: 10kg B B的比活度：的比活度：10Bq/kg10Bq/kg A和B的活度均为100Bq A A的比活度：的比活度：100Bq/kg100Bq/kg （受照体的）吸收剂量 定义：单位质量的受照体所接受 （吸收）的辐射能量。 D = E/m。 单位：(J/kg) = 戈瑞(Gy）。 如: 1J/2kg =

9、0.5Gy。 剂量这个名词在医学上指的是人 食入药物的物质量，如2mg/天 /人。而这里则是受照体所接受 （吸收）的辐射能量。 物理意义：用于描述射线对受照 体的作用效果。 辐射体 受照体 射线 射线 射线 辐 射 能 量 剂量 吸收剂量率 在定义剂量时，没有考虑时间的因素，即相同的剂量可以是 1小时的照射，也可以是1天（24小时）的照射。为描述受 照体接受辐照能量的快慢，则需引入剂量率。 定义：单位时间内单位质量的受照体所接受（吸收）的辐射 能量。 D/t=E/m/t. 单位：(J/kg/h)=戈瑞/小时(Gy/h)。或者： n Gy/h=10-9Gy/h 剂量或者剂量率，都是与具体的受照物

10、质相对应，如人体的 吸收剂量率、空气的吸收剂量率等。 其中： 为放射源周围某点空气吸收剂量率，单位：Gy/s； 为放射源周围某点的射线注量率，单位：光子/m2/s 为射线在空气中的质量能量吸收系数，单位：m2/kg（例如137Cs的 662keV的射线，=2.9410-3 m2/kg）； Er为射线的能量，单位：J（1MeV=1.610-13 J） A为放射源单位时间内向4方向发射的射线数，单位：粒子/s; r为某点距离点源的距离，单位：m。 放射源的活度与周围辐射剂量率的关系 26mCi放射源（137Cs）周围的空气吸收剂量率随距离的变化 从图可见，放射源周围的辐射强度会岁距离的增加而迅速衰

11、减。根据辐 射防护与放射源安全标准（GB2003-1882），公众年照射剂量限值为1mSv， 如果26mCi的放射源完全裸露，一个人站在距离放射源1米处也需停留16小时 以上，可见这类放射源的危险性较小。 剂量当量 对于不同的射线，即使 剂量相同，对受照物 体所产生的效果可能 不同，为描述不同射 线对受照体的不同作 用效果引入剂量 当量。 剂量当量=剂量射线的 品质因子。 单位：希福特(Sv)。 射线射线 射线 射线 不同射线的品质因子 如人体接受射线、射线和射线照射的剂量各为1Gy，那么总 的剂量当量= 120+11+11=1+1+20=22（Sv）。 放射性原子核衰变时 ，它从一种核素变为

12、 另外一种核素，这样 原来的原子核数不断 减少。 放射性原子核的数量 No衰变到原来的一半 时所经历的时间 半衰期（T1/2）。 5.275.27年年 5.275.27年年 5.275.27年年 60Co衰变曲线 年 原子数 半衰期 不同放射性核素的半衰期 放射性原子核的衰变不受一般的物理、化学变化的影响 ，只有核反应才起作用。因此企图用火烧、压打、酸溶、碱 泡等的方法来消减放射性是不科学、也是不可能的。 Po-210的半衰期为138.38天 不同放射性核素的半衰期很不相同，可从十亿分之几秒到几百亿年。 小结几个常用的物理量 1. 活度、比活度 2. 剂量、剂量率 3. 剂量当量 4. 半衰期 辐射防护基础知识 1、射线的用途 2、射线的危害 3、射线防护的目的 4、辐射防护三原则 5、外照射及其防护方法 6、内照射及其防护方法