探测射线方式放射性应用和防护

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1、第十九章 原 子 核 第3节 探测射线的方法 第4节 放射性的应用与防护课前导读 情景切入 课前导读 知识解惑 栏目链接 神奇的 刀 刀技术是在立体定向技术基础上发展起来的一种 新的治疗方法 它是利用 射线束 通过立体定向技术 聚焦在脑内一个靶目标点 使该靶点处的脑组织或脑 瘤组织细胞遭到毁损或被杀死而达到治疗目的 因临 床治疗有刀的效果故被称为 刀手术 是一种非侵入性 治疗手段 首台原型机于1951年开始研究 主要设备 是一台300 kV深部X射线机 后因剂量学特性不能满足 要求而放弃 1968年正式投 情景切入 课前导读 知识解惑 栏目链接 入使用的设备是采用179个聚焦于同中心的多源钴6

2、0机 它产生缝隙状射线 切割 病变组织 故有 刀之称 刀 用于多种脑部疾患的治疗 包括 脑血管疾病 如动脉 瘤 动静脉畸形 AVM 外科手术不可切除的脑瘤 术 后残存肿瘤 年老及健康状况不适于手术的脑瘤 如听神 经瘤 垂体瘤 松果体瘤 颅咽管瘤 脑膜瘤 脑转移 瘤等 功能性疾病 如三叉神经痛 震颤麻痹和其他运 动障碍性疾病等 情景切入 课前导读 知识解惑 栏目链接 情景切入 课前导读 知识解惑 栏目链接 1 威耳逊云室 1 原理 粒子在云室内气体中飞过 使沿途的气体 分子 酒精蒸气就会以这些离子为核心 凝结成雾滴 于是显示出射线和径迹 2 粒子径迹 粒子的质量比较大 在气体中飞行 时不易改变

3、由于它的电离本领大 沿途产生的 离子 所以它在云室中的径迹直而粗 情景切入 课前导读 知识解惑 栏目链接 1 探测射线的方法 电离 饱和 方向 多 粒子的质量小 跟气体碰撞时容易改变 并 且 本领小 沿途产生的离子 所以它 在云室中的径迹比较 而且常常 粒子的电离本领 在云室中一般看不到 它的径迹 3 气泡室 气泡室原理同云室的原理类似 所不同 的是气泡室里装的是过热液体 如液态氢 情景切入 课前导读 知识解惑 栏目链接 方向 电离 少细 弯曲 更小 4 盖革 米勒计数器 G M计数器非常灵敏 用 它推测射线十分方便 但不同的射线产生的脉冲现象 因此只能用来计数 不能区分射线的 2 核反应 原

4、子核在其他粒子的轰击下生成 的过程 人类第一次实现原子核的人工转变 是卢瑟福用 轰击氮原子核 产生了氧的一种同位素 该核 反应方程为 这也使人们发现了 情景切入 课前导读 知识解惑 栏目链接 相同 种类 新原子核 质子 粒子 3 人工放射性同位素 放射性同位素有 放射性同位素和 放射性同位素两种 它们的化学性质 居里夫 人发现的放射性磷P是 放射性同位素 其核反应 方程为 人造放射性同位素的优点是 容易控制 容易处理 可以制成 各种所需的形状 情景切入 课前导读 知识解惑 栏目链接 天然 人造 相同 人造 放射强度放射性废料 1 利用射线 利用 射线具有很强的 作用 可以消除有 害静电 利用

5、射线很强的 本领 工业用来探 伤 另外在医疗 生物育种 保鲜方面也有广泛应用 2 作示踪原子 同位素具有相同的 性质 可用放射性同位 素代替非放射性同位素做 原子 情景切入 课前导读 知识解惑 栏目链接 2 放射性同位素的应用 电离 穿透 化学 示踪 3 放射性防护 放射性对人体组织是有伤害作用的 要防止放 射物质对水源 空气 用具 工作场所的污染 情景切入 课前导读 知识解惑 栏目链接 情景切入 课前导读 知识解惑 栏目链接 1 探测射线的方法与仪器 情景切入 课前导读 知识解惑 栏目链接 1 方法 探测放射线的方法主要是利用放射线粒子与其他物质作用 时产生的一些现象来探知放射线的存在 这些

6、现象主要是 1 使气体电离 这些离子可使过饱和汽产生云雾或使过热 液体产生气泡 2 使照相底片感光 3 使荧光物质产生荧光 情景切入 课前导读 知识解惑 栏目链接 情景切入 课前导读 知识解惑 栏目链接 2 原理 实验时 在云室内加一些酒精 使室内充满饱和汽 然后使活塞迅速向下移动一段距离 室内气体由于突 然膨胀而温度降低 使酒精的饱和汽处于饱和状态 这 时如果有能量较高的粒子从室内气体中飞过 就会使沿 途的气体分子电离产生离子 过饱和汽便以这些离子为 核心凝成一条雾迹 3 放射线在云室中的径迹 情景切入 课前导读 知识解惑 栏目链接 粒子的质量比较大 在气体中飞行时不易改变方 向 由于它的电

7、离本领大 沿途产生的离子多 所以它在 云室中的径迹直而粗 粒子的质量小 跟气体碰撞时容易改变方向 并 且电离本领小 沿途产生的离子少 所以它在云室中的径 迹比较细 而且常常弯曲 粒子的电离本领更小 在云室中一般看不到它的 径迹 情景切入 课前导读 知识解惑 栏目链接 根据径迹的长短和粗细 可以知道粒子的性质 把云室放在磁场中 从带电粒子运动轨迹的弯曲方向 还 可以知道粒子所带电荷的正负 3 气泡室 气泡室的原理同云室的原理类似 所不同的是气泡室 里装的是液体 如液态氢 控制气泡室内液体的温度和压 强 使温度略低于液体的沸点 当气泡室内压强突然降低 时 液体的沸点变低 因此液体过热 粒子通过液体

8、时在 它的周围就有气泡形成 情景切入 课前导读 知识解惑 栏目链接 情景切入 课前导读 知识解惑 栏目链接 2 原理 当某种射线粒子进入管内时 它使管内的气体电离 产生的电子在电场中被加速 能量越来越大 电子跟管中 的气体分子碰撞时 又使气体分子电离 产生电子 这 样 一个粒子进入管中后可以产生大量电子 这些电子到 达阳极 阳离子到达阴极 在电路中就产生一次脉冲放电 利用电子仪器可以把放电次数记录下来 情景切入 课前导读 知识解惑 栏目链接 3 优缺点 优点 放大倍数很大 非常灵敏 用它来检 测放射性是很方便的 缺点 它对于不同的射线产生的脉冲现象相 同 因此只用来计数 而不能区分射线的种类

9、如果 同时有大量粒子 或两个粒子射来的时间间隔很短 小于200 s 时 也不能区分它们 情景切入 课前导读 知识解惑 栏目链接 例1 双选 关于威尔逊云室探测射线 下述正 确的是 A 威尔逊云室内充满过饱和蒸汽 射线经过时 可显示出射线运动的径迹 B 威尔逊云室中径迹粗而短的是 射线 C 威尔逊云室中径迹细而长的是 射线 D 威尔逊云室中显示粒子径迹原因是电离 所 以无法由径迹判断射线所带电荷的正负 情景切入 课前导读 知识解惑 栏目链接 解析 云室内充满过饱和蒸汽 射线经过时把气 体电离 过饱和蒸汽以离子为核心凝结成雾滴 雾滴沿 射线的路线排列 显示出射线的径迹 故A选项正确 由于 粒子的电

10、离本领大 贯穿本领小 所以 射线在云 室中的径迹粗而短 即B选项正确 由于 射线的电离本 领很弱 所以在云室中一般看不到它的径迹 而细长径 迹是 射线的 所以C选项错误 把云室放在磁场中 由 射线径迹的弯曲方向就可以判断射线所带电荷的正负 所以D选项错误 答案 AB 变 式 迁 移 情景切入 课前导读 知识解惑 栏目链接 1 双选 用盖革 米勒计数器测定放射源的放射强度 为每分钟405次 若将一张厚纸板放在计数器与放射源之间 计数器几乎测不到射线 10天后再次测量 测得该放射源 的放射强度为每分钟101次 则下列关于射线性质及它的半 衰期的说法正确的是 A 放射源射出的是 射线 B 放射源射出

11、的是 射线 C 这种放射性元素的半衰期是5天 D 这种放射性元素的半衰期是2 5天 变 式 迁 移 情景切入 课前导读 知识解惑 栏目链接 情景切入 课前导读 知识解惑 栏目链接 2 核反应 情景切入 课前导读 知识解惑 栏目链接 情景切入 课前导读 知识解惑 栏目链接 情景切入 课前导读 知识解惑 栏目链接 情景切入 课前导读 知识解惑 栏目链接 情景切入 课前导读 知识解惑 栏目链接 变 式 迁 移 情景切入 课前导读 知识解惑 栏目链接 情景切入 课前导读 知识解惑 栏目链接 3 放射性同位素的应用 1 放射性同位素 有些元素的同位素具有放射性 叫作放射性同位素 注 天然存在的放射性元素

12、只有四十多种 但人工方法得 到的已达1 000多种 由于人工放射性元素具有半衰期短 放射强度容易控制等特点 已广泛应用于各个领域 2 放射性同位素的应用 1 工业上使用射线测厚度 情景切入 课前导读 知识解惑 栏目链接 2 烟雾报警器 3 医学放疗杀伤癌细胞 4 射线照射种子 培育优良品种 杀死使食物腐败的 细菌 抑制蔬菜发芽 延长保存期 5 作示踪原子 由于放射性同位素跟同种元素的非放射性同位素具有相 同的化学性质 如果把放射性同位素的原子掺到其他物质 中去 让它们一起运动 迁移 再用放射性探测仪器进行 情景切入 课前导读 知识解惑 栏目链接 追踪 就可知道放射性原子通过什么路径 运动到哪里

13、去 是怎样分布的了 我们把用作这种用途的放射性同位素 叫作示踪原子 例如 利用示踪原子可以检查输油管道上的漏油位 置 在生物学研究方面 同位素示踪技术也起着十分重要 的作用 在给农作物施肥时 在肥料里放一些放射性同位 素 这样可以知道农作物在各季节吸收含有哪种元素的肥 料 情景切入 课前导读 知识解惑 栏目链接 3 放射性的污染和防护 1 放射性污染 过量的放射性会对环境造成污染 对人类和自然界产 生破坏作用 几件需要记住的放射性污染事件是 1945年美国向日本的广岛和长崎投了两枚原子弹 当时炸死了十多万人 另有无数的平民受到辐射后患有各 种疾病 使无辜的平民痛不欲生 1987年苏联切尔诺贝利

14、核电站的泄露造成了大量人 员的伤亡 至今大片领土仍是生物活动的禁区 情景切入 课前导读 知识解惑 栏目链接 美国在近几年的两次地区冲突 海湾地区 科索沃 地区 中大量使用了含有放射性的贫铀弹 使许多人患有 莫名其妙的疾病 2 放射性的防护 为了防止有害的放射线对人类和自然的破坏 人们采 取了有效的防范措施 例如在核电站的核反应堆外层用厚 厚的水泥来防止放射线的外泄 用过的核废粒要放在很厚 的重金属箱内 并深埋地下 在生活中对那些有可能有放 射性的物质要有防范的意识 尽可能远离放射源 情景切入 课前导读 知识解惑 栏目链接 例3 关于放射性同位素的说法正确的是 A 给农作物施肥时 在肥料里放一些

15、放射性同位素 是因为农作物吸收放射性同位素后生长更好 B 输油管道漏油时 可以在输的油中放一些放射性 同位素探测其射线 确定漏油位置 C 天然放射元素也可以作为示踪原子加以利用 只 是较少 经济上不划算 D 放射性元素被植物吸收 其放射性将发生改变 情景切入 课前导读 知识解惑 栏目链接 解析 放射性应用的是放射性同位素 因为其含 量易控制 衰变周期短 不会对环境造成永久污染 而 天然放射性元素 剂量不易控制 衰变周期长 会污染 环境 所以不用天然放射元素 C错 放射性元素与它 的同位素的化学性质相同 但是利用放射性元素可以确 定农作物在各季节吸收含有哪种元素的肥料 无论植物 吸收含放射性元素的肥料 还是无放射性肥料 植物生 长都是相同的 A错 放射性是原子核的本身性质 与 情景切入 课前导读 知识解惑 栏目链接 元素的状态 组成等无关 D错 输油管道 漏油可以利用示踪原子确定漏油点 B正确 答案 B 变 式 迁 移 情景切入 课前导读 知识解惑 栏目链接 3 双选 建筑材料中的放射性物质钋 Po 发生衰 变后 生成也具有放射性的氡气 Rn 而氡气会有致癌 作用 为降低房间内放射性污染 下列说法可行的是 A 加热使放射性物质分解 B 开窗通风 C 中和放射性物质 D 不使用放射性超标材料