同位素的应用

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1、同位素的应用1.医学上的应用PETPET （Positron Emission Tomography）正电子发射断层成像，是目前国际上最尖端的医 学影像诊断设备，也是目前在分子水平上进行人体功能显像的最先进的医学影像技术。PET的基本原理是利用加速器生产的超短半衰期同位素标志化合物（小分子），作为示 踪剂注入人体,参与体内的生理生化代谢过程。将放射性同位素注射于生物体內。利用放射 性同位素卩+衰变放出的正电子与体内的负电子结合释放出两股互成180度的511KeV伽玛 光子,被探头的晶体所探测,经过计算机对原始数据重建处理,得到高分辨率、高清晰度的活体 断层图像，以显示人脑、心、全身其它器官及肿

2、瘤组织的生理和病理的功能及代谢情况。常 用同位素有11C （半衰期20.4分钟）、13N （半衰期9.96分钟）、切（半衰期2分钟）、啷（半 衰期110分钟）、124I （半衰期4.18天）等。作为一种无创伤检查手段,PET可以从体外对人体内的代谢物或药物的变化进行定量、 动态检测,成为诊断和指导治疗各类肿瘤疾病、冠心病和脑部疾病的最佳方法。 PET 的发展 及其成功的临床应用是当代高科技医疗诊断技术的主要标志之一。PET在临床医学的应用主 要集中于神经系统、心血管系统、肿瘤三大领域。但PET价格昂贵，需配置小型医用回旋 加速器，日常管理费用高，难以普遍推广。目前国内仅有10台PET。2.考古

3、一一碳十四断代法碳十四测年法又称放射性同位素(碳素)断代法，一般写作14C。14C断代方法由美国 芝加哥大学利比(Libby)教授于1949年提出，同时公布了第一批碳十四年代数据，随之得 到很快的发展。在国外，14C测年法的成功震动了考古界和地质学界，它使多数国家的史前 年代学产生了很大变化，有了一个统一的时间尺度，世界各地的史前考古年代序列由此而逐 渐清晰起来，被人们称喻为“放射性碳素的革命。我国学者夏鼐于1955年开始对14C向国 内作介绍，并亲自筹建实验室， 60、70 年代起此技术在我国较多使用，目前已获得数据万 余个。14C技术之所以在国际范围内得到普遍推广，是由于其理论完整，又采用

4、了现代精确测 试技术。特别是近年来对一些技术的改进，如利用校正曲线使测量结果直接转换成样品实际 年龄；样品制样方法和技术提高；加速器质谱仪和微型计算机的使用更增加了其测定结果的 精确性。应用范围愈以扩大，它不仅用于考古学中，而且在第四纪晚期地质年代学、古气候、 古地理、海洋学等也广泛使用。自然界存在三种碳的同位素：12C (98.9%)、13C(1.19%)、14C(1O-10%),前两者比较稳定， 而14C属低能量的放射性元素。14C的产生和衰变处于平衡状态，其半衰期为573040年(现 在仍使用556830年)。宇宙射线同地球大气发生作用产生了中子，当热中子击中14N发生 核反应并与氧作用

5、便产生了地球上的14C。在大气环境中新生14C很快与氧结合成14co2， 并与原来大气中CO2混合，参加自然界碳的交换循环。植物通过光合作用吸收大气中的co2, 动物又吃植物，因而所有生物都含有14C。生物死后，尸体分解将14C带进土壤或大气中， 大气又与海面接触，其中的CO2又与海水中溶解的碳酸盐和CO2进行交换。可见凡是和大 气中进行过直接、间接交换的含碳物质都含14C。同时14C又以5730年的半衰期衰变减小； 加上碳在自然界的循环交换中相当快，使得14C在世界各地的水平值基本一致。如果生物体 一旦死亡，14C得不到补充，其中的14C含量就按放射性衰变规律减少，经过5730年减少为 原来

6、的一半。因此可以计算出生物与大气停止交换的年代t即推算出生物死亡的年代。所 以，一切死亡的生物体中的残存有机物以及未经风化的骨片、贝壳等都可用14C来测定年代。要说明的是，14C测年法基于几个假设条件之上：假设大气中14C的产生率不变。地 球上的交换碳近数万年来基本恒定，但19世纪后半叶工业活动的增加， 20世纪原子弹的爆 炸形成的工业效应、原子弹效应，已减少了大气中14C的含量。 假定放射性衰变规律不 变，不受任何外界环境的影响，生物样品一旦死亡就停止与碳储存库进行自由交换。半衰期 最初为5568年，近年来推算应为5730年。但这个对研究影响不大。地球上各交换库中 14C 的放射性比重不随时

7、间、地点、物质种类而改变，这个假设经检验基本成立。国际公认 14C测年中的B、P起算点是1950年（因为之后人工核爆炸产生的大量14C对大气影响很大）， 18501950年间的样品因工业化过程释放的CO2使得14C测年数据稍偏老。14C 断代最主要的成就是为史前考古提供了绝对年代，使新石器时代建立了较为完整 的年代序列。以我国为例，北京周口店山顶洞人根据其文化面貌,考古学家认为其属于旧石 器时代晚期，距今为十万年左右，后经14C测定为距今两万年。浙江河姆渡文化刚开始发现 时，它的文化特征、器物制作工艺比较发达，比中原仰韶文化有过之而无不及，后经14C测 量，知其距今约六、七千年，磁 一裴李岗文化的年代也依靠14C确定的。北京昌平白浮 西周木椁墓1 、 2、 3号墓的木椁经液体闪烁法碳14测定年代为307090年，与墓中随葬器 物吻合。