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1、 放射性基础知识放射性基础知识放射性同位素与射线装置放射性同位素与射线装置安全和防护培训安全和防护培训1 主要内容：主要内容：放射性基础知识放射性基础知识辐射量和单位辐射量和单位放射性同位素与射线装置应用放射性同位素与射线装置应用2关于放射性关于放射性“放放射射性性”因因其其看看不不见见、摸摸不不着着、听听不不到到且且对对人人的的身身体体有有害，人们常称其为害，人们常称其为“无形的杀手无形的杀手”。 “放放射射性性”是是一一柄柄“双双刃刃剑剑”，既既有有优优点点又又有有缺缺点点。放放射射性性同同位位素素与与射射线线装装置置在在国国民民经经济济各各个个行行业业和和人人们们日日常常生生活活中中的的
2、应应用用是是其其它它技技术术无无法法替替代代的的，为为人人类类造造福福。但但是是，如如果果对对放放射射源源管管理理和和防防护护不不当当，会会对对工工作作人人员员身身体体健康造成危害，甚至造成环境的放射性污染。健康造成危害，甚至造成环境的放射性污染。放放射射性性是是自自然然界界存存在在的的一一种种自自然然现现象象。有有些些物物质质的的原原子子核核不不稳稳定定，会会自自发发地地发发生生某某些些变变化化，这这些些不不稳稳定定的的原原子子核核在在发发生生变变化化的的同同时时会会发发射射各各种种各各样样的的射射线线，这这种种现现象象就是人们常说的放射性。就是人们常说的放射性。3第一部分第一部分 放射性基
3、础知识放射性基础知识原子和原子核的基本性质原子和原子核的基本性质放射性放射性放射性核素的衰变放射性核素的衰变放射性强弱的表示放射性强弱的表示-放射性活度放射性活度辐射源辐射源辐射危害辐射危害4所有的物质都是由所有的物质都是由分子分子构成的构成的分子是由分子是由原子原子构成的构成的组成元素的基本单位组成元素的基本单位组成元素的基本单位组成元素的基本单位原子是由原子是由原子核原子核和和电子电子构成的构成的原原子子核核由由质质子子和和中中子子构构成成的的，构构成成原原子核的质子和中子统称为子核的质子和中子统称为核子核子。1.原子和原子核的基本性质原子和原子核的基本性质5原子的核式结构原子的核式结构
4、1911191119111911年年年年英英英英国国国国物物物物理理理理学学学学家家家家欧欧欧欧内内内内斯斯斯斯特特特特 卢卢卢卢瑟瑟瑟瑟福福福福指指指指导导导导他他他他的的的的助助助助手手手手做做做做了了了了一一一一个个个个用用用用钍钍钍钍“ “弹弹弹弹” ”轰轰轰轰击击击击金金金金箔箔箔箔1/500001/500001/500001/50000英英英英寸寸寸寸的的的的实实实实验验验验：大大大大部部部部分分分分粒粒粒粒子子子子会会会会畅畅畅畅通通通通无无无无阻阻阻阻地地地地穿穿穿穿过过过过金金金金箔箔箔箔，少少少少数数数数的的的的发发发发生生生生偏偏偏偏转转转转，极少数的被弹了回来。极少数的
5、被弹了回来。极少数的被弹了回来。极少数的被弹了回来。6原子的核式结构：原子的核式结构： 原原原原子子子子核核核核位位位位于于于于原原原原子子子子的的的的中中中中心心心心，带带带带正正正正电电电电荷荷荷荷，几几几几乎乎乎乎集集集集中中中中了了了了原原原原子子子子的的的的全全全全部部部部质质质质量量量量；带带带带负负负负电电电电的的的的电电电电子子子子沿一定的轨道绕原子核旋转。沿一定的轨道绕原子核旋转。沿一定的轨道绕原子核旋转。沿一定的轨道绕原子核旋转。 原原原原子子子子核核核核所所所所带带带带的的的的正正正正电电电电荷荷荷荷等等等等于于于于核核核核外外外外的的的的电电电电子子子子数数数数，整整整
6、整个个个个原原原原子子子子呈电中性。呈电中性。呈电中性。呈电中性。 1897189718971897年年年年英英英英国国国国科科科科学学学学家家家家汤汤汤汤姆姆姆姆孙发现了电子。孙发现了电子。孙发现了电子。孙发现了电子。7原子核的结构模型原子核的结构模型原子核原子核8 原子的半径原子的半径原子的半径原子的半径：R R R R约为约为约为约为10101010-10-10-10-10m m m m 原子核的半径原子核的半径原子核的半径原子核的半径：约为：约为：约为：约为10101010-14-14-14-1410101010-15-15-15-15m m m m 原原原原子子子子核核核核的的的的体
7、体体体积积积积只只只只相相相相当当当当于于于于整整整整个个个个原原原原子子子子体体体体积积积积的的的的万亿分之一。万亿分之一。万亿分之一。万亿分之一。 原子的质量：原子的质量：原子的质量：原子的质量：1u=1u=1u=1u=12121212C C C C原子质量原子质量原子质量原子质量1/121/121/121/12 =1.6605655 =1.6605655 =1.6605655 =1.660565510101010-27-27-27-27kgkgkgkg 原子核的密度原子核的密度原子核的密度原子核的密度 2.84102.84108 8t/cmt/cm3 3 即在每立方厘米体积中有近即在每立
8、方厘米体积中有近即在每立方厘米体积中有近即在每立方厘米体积中有近3 3 3 3亿吨的物质亿吨的物质亿吨的物质亿吨的物质 9 电子：带有一个单位的负电荷，电子：带有一个单位的负电荷，电子：带有一个单位的负电荷，电子：带有一个单位的负电荷， e= -1.6e= -1.6e= -1.6e= -1.610101010-19-19-19-19C C C C m m m me e e e= 9.1= 9.1= 9.1= 9.110101010-31-31-31-31kg (me=5.5kg (me=5.5kg (me=5.5kg (me=5.510101010-4-4-4-4u) u) u) u) 质子：
9、带有一个单位的正电荷，质子：带有一个单位的正电荷，质子：带有一个单位的正电荷，质子：带有一个单位的正电荷， e= +1.6e= +1.6e= +1.6e= +1.610101010-19-19-19-19C C C C m mp p p p=1.6726=1.6726=1.6726=1.672610101010-27-27-27-27kg (mp=1.00727u) kg (mp=1.00727u) kg (mp=1.00727u) kg (mp=1.00727u) 中子：是不带电的中性粒子中子：是不带电的中性粒子中子：是不带电的中性粒子中子：是不带电的中性粒子 m mn n n n=1.67
10、49=1.6749=1.6749=1.674910101010-27-27-27-27kg (mn=1.00867u) kg (mn=1.00867u) kg (mn=1.00867u) kg (mn=1.00867u) 10元素及符号表示元素及符号表示1.1.元素：元素：质子数相同的原子称为一种元素。原子核质子数相同的原子称为一种元素。原子核中质子的个数称为中质子的个数称为原子序数原子序数，原子包含的质子数决，原子包含的质子数决定了由此原子构成的物质的性质，定了由此原子构成的物质的性质，一种元素代表了一种元素代表了一种物质。一种物质。2.2.符号表示符号表示：通常通常用一个符号用一个符号来表
11、示一种元素，如来表示一种元素，如氢元素用氢元素用H H表示。元素符号既表示了元素的名字，表示。元素符号既表示了元素的名字，同时又隐含地表示了原子序数。同时又隐含地表示了原子序数。 到目前为止，包括人工制造的不稳定元素，有到目前为止，包括人工制造的不稳定元素，有110110多种元素。多种元素。原子序数相同的原子具有相同的化学性质，但原子核的原子序数相同的原子具有相同的化学性质，但原子核的性质由质子数与中子数共同决定的。性质由质子数与中子数共同决定的。11核素及符号表示核素及符号表示1.1.核素：核素：是指在其原子核内具有一定数目的质子和中是指在其原子核内具有一定数目的质子和中子以及特定能态的一种
12、原子核或原子。根据原子核子以及特定能态的一种原子核或原子。根据原子核的稳定性，核素分为的稳定性，核素分为稳定的核素稳定的核素和和不稳定的放射性不稳定的放射性核素核素。2.2.符号表示符号表示： X X，X X核素代号核素代号 Z Z原子序数原子序数 A A A A质量数质量数质量数质量数 A=A=A=A=Z+NZ+N( (中子数中子数) ) 如：如： H H、 HeHe、 C C等。等。 在实际应用中，有时只标记核素的质量数，在实际应用中，有时只标记核素的质量数，如如1414C C、C-14C-14、碳、碳-14-14A AZ Z1 11 14 42 214146 612核核 素素质子数质子数
13、中子数中子数质量数质量数符符 号号氦氦-4-42 22 24 44 4HeHe碳碳-12-126 66 612121212C C碳碳-13-136 67 713131313C C碳碳-14-146 68 814141414C C3.同核异能素同核异能素 激激发发态态原原子子核核称称为为基基态态原原子子核核的的同同核核异异能能素素，它它们们的的A A和和Z Z均相同只是核能量状态不同。均相同只是核能量状态不同。 符号表示：如符号表示：如99m99mTcTc锝锝称为称为9999TcTc的同核异能素。的同核异能素。 99m99mTcTc表示该核素的原子核处于激发态。表示该核素的原子核处于激发态。 注
14、意：注意：注意：注意： 99999999TcTcTcTc和和和和99m99m99m99mTcTcTcTc是两种独立的核素。是两种独立的核素。是两种独立的核素。是两种独立的核素。13同位素 1.1.同位素同位素：同位素是原子序数同位素是原子序数Z Z相同而质量数相同而质量数A A不不相同的各核素的总称。相同的各核素的总称。同位同位是指各核素在元素周是指各核素在元素周期表中处于同一个位置，它们具有相同的化学性期表中处于同一个位置，它们具有相同的化学性质，但各原子核的物理性质不同。质，但各原子核的物理性质不同。 2.2.自然界中许多元素具有同位素，自然界中许多元素具有同位素，如：天然存如：天然存在的
15、在的氢同位素氢同位素有有3 3种：种： 1 1H(H(氕氕99.98599.985) )、2 2H(H(重氢、氘重氢、氘0.0150.015) )、3 3H H( (超重氢、氚）超重氢、氚）核素丰度：在同位素中各核素天然含量的百分比核素丰度：在同位素中各核素天然含量的百分比。 天然存在的天然存在的氧同位素氧同位素有有3 3种：种：1616O(99.756O(99.756) ) 1717O(0.039O(0.039) )、1818O(0.205O(0.205) )。142.12.1放射性的发现放射性的发现放射性的发现放射性的发现 2.1.12.1.1伦琴发现伦琴发现伦琴发现伦琴发现X X射线射线
16、射线射线18951895年年年年FF伦伦伦伦琴琴琴琴：德德国国物物理理学学家家。18941894年年任任维维尔尔茨茨堡堡大大学学校校长长，19001900年年任任慕慕尼尼黑黑大大学学物物理理学学教教授授和和物物理理研研究究所所主主任任。伦伦琴琴于于19011901年年荣荣获获全全世世界界首首次次颁颁发发的的诺诺贝贝尔尔物物理理学学奖奖。 19231923年年2 2月月1010日在慕尼黑逝世，终年日在慕尼黑逝世，终年7878岁。岁。2.放射性放射性FFX X射射射射线线线线的的的的发发发发现现现现：1895年年冬冬，伦伦琴琴在在德德国国维维尔尔茨茨堡堡大大学学的的实实验验室室里里做做阴阴极极射射
17、线线管管辉辉光光实实验验。伦伦琴琴用用高高压压电电场场轰轰击击阴阴极极射射线线管管内内的的两两个个金金属属电电极极，把把电电子子从从金金属属原原子子中中打打出出来来，此此即即“阴阴极极射射线线”。15 1111月月月月8 8日日日日晚晚晚晚，为为为为了了了了更更更更好好好好地地地地观观观观察察察察管管管管子子子子的的的的发发发发光光光光现现现现象象象象，他他他他用用用用黑黑黑黑色色色色硬硬硬硬纸纸纸纸板板板板将将将将管管管管子子子子周周周周围围围围严严严严实实实实地地地地挡挡挡挡住住住住，不不不不让让让让光光光光线线线线漏漏漏漏出出出出来来来来。当当当当他他他他关关关关掉掉掉掉室室室室内内内内
18、电电电电灯灯灯灯时时时时，突突突突然然然然发发发发现现现现1 1米米米米以以以以外外外外的的的的一一一一条条条条凳凳凳凳子子子子上上上上的的的的一一一一块块块块涂涂涂涂有有有有亚亚亚亚铂铂铂铂氰氰氰氰化化化化钡钡钡钡磷磷磷磷光光光光材材材材料料料料的的的的纸纸纸纸板板板板发发发发出出出出了了了了绿绿绿绿色色色色的的的的荧荧荧荧光光光光。只只只只要要要要管管管管子子子子通通通通电就发光，断电荧光就消失。电就发光，断电荧光就消失。电就发光，断电荧光就消失。电就发光，断电荧光就消失。 更更令令他他惊惊讶讶的的是是，将将这这张张涂涂有有磷磷光光物物质质的的纸纸板板拿拿到到隔隔壁壁去去，会会有有同同样样
19、的的现现象象。这这种种不不知知名名的的射射线线能能够够穿穿透透轻轻物物质质，但但金金属属和和人人的的骨骨骼骼等等重重物物质质则则可可以以挡挡住住它它的的去去路路。伦伦琴琴认认为为，这这不不是是阴阴极极射射线线，而而是是一一种种新新射射线，因为阴极射线不可能有这样强的穿透本领。线，因为阴极射线不可能有这样强的穿透本领。16伦琴夫人的手骸骨伦琴夫人的手骸骨X X射线照片射线照片F经经过过反反复复的的研研究究，在在对对自自己己的的发发现现确确信信无无疑疑后后，伦伦琴琴于于18951895年年1212月月2828日日向向维维尔尔茨茨堡堡医医学学协协会会提提交交了了一一种种新新的的射射线线：初初步步报报
20、告告的的论论文文，阐阐明明了了产产生生这这种种射射线线的的方方法法和和它它的的穿穿透透性性质质，并并正正式式命命名名它为它为“X X X X射线射线射线射线”。F由由于于X X射射线线的的发发现现，使使伦伦琴琴成成为为世世界界上上第第一一位位荣荣获获诺诺贝贝尔尔物物理理奖奖的的人人。伦伦琴琴把把金金钱钱看看得得很很淡淡薄薄，他他拒拒绝绝了了有有关关专专利利权权，他把得到的奖金也捐赠给维尔茨堡大学。他把得到的奖金也捐赠给维尔茨堡大学。17X X射线的本质射线的本质FX X射射线线又又叫叫伦伦琴琴射射线线，是是一一种种波波长长比比紫紫外外线线还还短短的的电电磁磁波波，类类似似于于光光的的辐辐射射。
21、伦伦琴琴用用高高压压电电场场轰轰击击阴阴极极射射线线管管内内的的两两个个金金属属电电极极，当当接接通通阴阴极极灯灯丝丝电电源源后后，灯灯丝丝加加热热，发发射射热热电电子子。在在阳阳极极和和阴阴极极间间的的电电场场加加速速下下，高高速速电电子子流流轰轰击击阳阳极极靶靶物物质质产产生生X X射射线。线。18电磁波谱电磁波谱19X X射线的产生过程射线的产生过程：F一一种种是是高高速速电电子子在在靶靶物物质质的的原原子子核核附附近近经经过过时时，受受靶靶核核的的强强库库仑仑场场作作用用突突然然受受阻阻，而而损损失失部部分分或或全全部部的的能能量量，转转换换成成具具有有连连续能谱的续能谱的X X射线。
22、射线。F一一种种是是高高速速电电子子轰轰击击靶靶物物质质时时，靶靶原原子子内内壳壳层层电电子子被被激激发发和和电电离离，当当外外壳壳层层电电子子进进入入内内层层轨轨道道填填补补空空位位，放放出出具具有有确确定定能能量量的的特定特定X X射线射线。 20伦琴的实验室伦琴的实验室21X X射线装置射线装置222.1.2 贝克勒尔发现放射性贝克勒尔发现放射性18961896年年FF亨亨亨亨利利利利贝贝贝贝克克克克勒勒勒勒尔尔尔尔：法法法法国国国国物物理理学学家家。他他一一直直从从事事铀铀盐盐的的研研究究，18801880年年，他他制制备备出出一一种种导导致致发发现现放放射射性性的的铀铀和和钾钾的的复
23、复合合硫硫酸酸盐盐硫硫酸酸铀铀酰酰钾钾。同同居居里里夫夫妇妇一一起起荣荣获了获了19031903年度诺贝尔物理奖。年度诺贝尔物理奖。FF放放放放射射射射性性性性的的的的发发发发现现现现：贝贝贝贝克克克克勒勒勒勒尔尔尔尔在在在在听听听听伦伦伦伦琴琴琴琴发发发发现现现现X X X X射射射射线线线线的的的的报报报报告告告告时时时时，引引引引起起起起了了了了他他他他的的的的联联联联想想想想：“ “荧荧荧荧光光光光物物物物质质质质在在在在普普普普通通通通光光光光照照照照下下下下也也也也会会会会发发发发出出出出X X X X射射射射线线线线吗吗吗吗？” ”他他他他用用用用硫硫酸酸铀铀酰酰钾钾这这种种荧荧
24、光光物物质质做做了了实实验验：让让阳阳光光曝曝晒晒硫硫酸酸铀铀酰酰钾钾, ,在在铀铀盐盐晶晶体体下下放放一一张张用用黑黑纸纸包包好的照相底片，并剪了一块带花样的金属片好的照相底片，并剪了一块带花样的金属片23F放放在在底底片片上上，发发现现底底片片上上留留下下了了黑黑白白分分明明的的金金属属片片图图案案。他他继继续续重重复复做做实实验验，这这时时遇遇上上了了阴阴天天，他他将将准准备备好好的的样样品品放放进进抽抽屉屉里里，想想等等晴晴天天后后立立即即用用阳阳光光曝曝晒晒，可可是是天天气气连连阴阴了了好好几几天天。使使他他感感到到意意外外的的是是，冲冲洗洗出出来来的的底底片片出出现现了了清清晰晰的
25、的花花纹纹。他他又又做做了了实实验验，把把样样品品放放入入不不透透光光的的黑黑箱箱里里长长达达1515天天，出现了同样的结果。出现了同样的结果。F经过反复实验，贝克勒尔得出一个崭新的结论：经过反复实验，贝克勒尔得出一个崭新的结论：铀铀能放能放出一种新的射线，这种射线后来被称为出一种新的射线，这种射线后来被称为铀铀射线或贝克勒射线或贝克勒尔射线。尔射线。这就是具有重要意义的放射性的发现。这就是具有重要意义的放射性的发现。242.1.3居里夫妇发现新的放射性元素居里夫妇发现新的放射性元素F18971906年年，居居里里夫夫人人与与其其丈丈夫夫、法法国国物物理理学学家家皮皮埃埃尔尔居居里里对对放放射
26、射现现象象进进行行了了长长达达10年年的的开开拓拓性性研研究究。他他们们确确定定：除除了了铀铀可可以以发发出出看看不不见见的的射射线线外外，钍钍也也可以发出看不见的射线。可以发出看不见的射线。F1898年年，居居居居里里里里夫夫夫夫妇妇妇妇发发发发现现现现了了了了一一一一种种种种新新新新的的的的具具具具有有有有放放放放射射射射性性性性的的的的元元元元素素素素，它它它它的的的的放放放放射射射射性性性性比比比比铀铀铀铀强强强强400400倍倍倍倍，为为为为了了了了纪纪纪纪念念念念居居居居里里里里夫夫夫夫人人人人当当当当时时时时被被被被俄俄俄俄国国国国侵侵侵侵占占占占的的的的祖祖祖祖国国国国波波波波
27、兰，她把这种新的元素命名为兰，她把这种新的元素命名为兰，她把这种新的元素命名为兰，她把这种新的元素命名为“ “钋钋钋钋” ”。25F居居里里夫夫人人在在对对沥沥青青铀铀矿矿进进行行检检测测时时，发发现现其其放放射射强强度度确确实实如如贝贝克克勒勒尔尔所所说说，比比铀铀强强许许多多倍倍。居居里里夫夫妇妇在在巴巴黎黎市市立立理理化化学学校校找找到到一一个个不不避避风风雨雨的的废废弃弃厂厂棚棚，用用奥奥地地利利政政府府免免费费赠赠送送的的棕棕色色沥沥青青铀铀矿矿残残渣渣倒倒进进大大锅锅，加加上上化化学学药药品品和和水水煮煮沸沸，用铁棒连续地搅动几小时。用铁棒连续地搅动几小时。F18981902年年，
28、居居居居里里里里夫夫夫夫妇妇妇妇经经经经过过过过4 4年年年年的的的的艰艰艰艰苦苦苦苦努努努努力力力力，终终终终于于于于从从从从几几几几十十十十吨吨吨吨沥沥沥沥青青青青铀铀铀铀矿矿矿矿中中中中提提提提炼炼炼炼出出出出0.1g0.1g新新新新的的的的放放放放射射射射性性性性元元元元素素素素镭镭镭镭的的的的氯氯氯氯化化化化物物物物晶晶晶晶体体体体，发发发发现现现现了了了了镭镭镭镭。镭镭镭镭的的的的放放放放射射射射性性性性强强强强度度度度是是是是铀铀铀铀的的的的250250万万万万倍倍倍倍。居居居居里里里里夫夫夫夫妇妇妇妇荣获了荣获了1903年度诺贝尔物理奖。年度诺贝尔物理奖。261906年皮埃尔年
29、皮埃尔居里逝世后，居里居里逝世后，居里夫人继续进行放射性元素的研究。夫人继续进行放射性元素的研究。1911年，由于钋和镭的发现、镭年，由于钋和镭的发现、镭的分离及其化合物的研究，又荣的分离及其化合物的研究，又荣获本年度的诺贝尔化学奖，成为获本年度的诺贝尔化学奖，成为两次获得诺贝尔奖的第一人。并两次获得诺贝尔奖的第一人。并且是至今获得这种殊荣的唯一女且是至今获得这种殊荣的唯一女性。性。正是由于居里夫人的忘我献身精正是由于居里夫人的忘我献身精神、严格的科学态度，和她的巨神、严格的科学态度，和她的巨大的成就而受到世界科学技术界大的成就而受到世界科学技术界的广泛的崇敬，因而的广泛的崇敬，因而放射性活度
30、放射性活度的单位命名为居里。的单位命名为居里。27F19341934年年，法法国国核核物物理理学学家家约约里里奥奥- -居居里里夫夫妇妇用用钋钋的的射射线线轰轰击击铝铝箔箔，发发现现当当源源移移去去后后，铝铝箔箔有有放放射射性性；其强度也随时间按指数规律下降其强度也随时间按指数规律下降。F这这种种放放射射性性是是由由粒粒子子打打在在铝铝-27-27上上发发出出一一个个中中子子而而形形成成磷磷-30-30，磷磷-30-30不不稳稳定定，又又放放射射出出正正电电子子而而形形成成的的。实实际际上上，他他们们已已经经发发现现了了一一种种新新的的放放射射性物质磷性物质磷-30.-30.首次发现人工首次发
31、现人工放射性同位素放射性同位素28 Al+HeP+n 272713134 42 2303015151 10 0PSi+e303014140 01 1o这是世界上首次发现的这是世界上首次发现的人工放射性人工放射性现象和首次合成的现象和首次合成的人工放人工放射性同位素射性同位素。约里奥。约里奥- -居里夫妇因此而荣获了居里夫妇因此而荣获了19351935年度诺贝年度诺贝尔化学奖。至今，人们已经通过粒子轰击原子核制得了一千尔化学奖。至今，人们已经通过粒子轰击原子核制得了一千多种自然界不存在的人工放射性同位素。多种自然界不存在的人工放射性同位素。30301515292.2放射性放射性2.2.1放射性放
32、射性所所谓谓的的放放射射性性是是指指原原子子核核自自发发地地放放射射出出射射线线的的现现象象。这这些些原原子子核核处处于于不不稳稳定定状状态态，在在其其发发生生核核转转变变的的过过程程中中，自自发发地地放放出出由由粒粒子子或或光光子子组组成成的的射射线线，并并辐辐射射出出原原子子核核里里的的过过剩剩能能量量，同同时时本本身身转转变变成成另另一一种种核核素素或或成成为为原原来来核核素素的的较较低低能能态态，常常见见的的射射线线有有、射射线线。其其所所放放出出的的粒粒子子或或光光子子，会会对对周周围围介介质质或或机机体体产产生生电电离离作作用用，造造成成放射性污染或危害。放射性污染或危害。302.
33、2.2放射性核素放射性核素vv原子核的稳定性原子核的稳定性原子核的稳定性原子核的稳定性 核内质子数和中子数之间的比例核内质子数和中子数之间的比例核内质子数和中子数之间的比例核内质子数和中子数之间的比例 （1 1）轻元素）轻元素）轻元素）轻元素Z20Z20：不稳定核素：不稳定核素：不稳定核素：不稳定核素中部元素中部元素中部元素中部元素20Z8320Z83Z83：不稳定核素：不稳定核素：不稳定核素：不稳定核素 （2 2）偶偶核最稳定，奇奇核最不稳定。）偶偶核最稳定，奇奇核最不稳定。）偶偶核最稳定，奇奇核最不稳定。）偶偶核最稳定，奇奇核最不稳定。 （3 3）随着核内质子数和中子数的增加表现出）随着核
34、内质子数和中子数的增加表现出）随着核内质子数和中子数的增加表现出）随着核内质子数和中子数的增加表现出 周期性变化。周期性变化。周期性变化。周期性变化。当质子数或中子数为当质子数或中子数为当质子数或中子数为当质子数或中子数为2 2、8 8、2020、2828、5050、8282、126126时特别稳定。时特别稳定。时特别稳定。时特别稳定。3132v放放射射性性核核素素:是是一一类类不不稳稳定定的的核核素素，能能自自发发地地转转变变为为其其他他原原子子核核或或自自发发地地发发生生核核能能态态变变化化，同同时时放放射射出出射射线线的的核核素素，称称为为放放射射性性核核素素。目目前已发现的放射性核素近
35、前已发现的放射性核素近2500种。种。Z83v分分类类：分分为为天天然然的的和和人人工工的的2种种，其其中中天天然然的的有有60多种，绝大多数为人工放射性核素。多种，绝大多数为人工放射性核素。33v基本特性：基本特性： 1.1.它它们们都都是是不不稳稳定定的的，从从其其原原子子核核中中不不断断地地、自自发发地地放放出出射射线线，而而变变成成另另一一种种核核素素。即即 核核衰衰变变。放放出出的的射射线有线有射线、射线、射线、射线、射线、射线、射线、射线、射线。射线。射线。射线。 2.2.每每种种放放射射性性核核素素核核衰衰变变的的速速度度、放放出出射射线线的的种种类类、能量是其固有的核性质，与外
36、界条件无关。能量是其固有的核性质，与外界条件无关。 3.3.放放射射性性核核素素放放出出的的射射线线遇遇到到物物质质会会产产生生一一定定的的效效应应，使使这这种种物物质质发发生生变变化化。遇遇到到不不同同的的物物质质产产生生的的效效应应不不同同。如如：使使一一些些物物质质的的分分子子产产生生电电离离，产产生生荧荧光光或或使使胶胶片片感感光光，射射线线遇遇到到植植物物、动动物物和和人人时时，会会引引起起生生理理变化。变化。342.2.3、射线射线 1.、射线的发现射线的发现 18981898年，在剑桥大学卡文迪许实年，在剑桥大学卡文迪许实年，在剑桥大学卡文迪许实年，在剑桥大学卡文迪许实验室工作的
37、新西兰青年物理学家验室工作的新西兰青年物理学家验室工作的新西兰青年物理学家验室工作的新西兰青年物理学家卢瑟福开始投入放射性的研究工卢瑟福开始投入放射性的研究工卢瑟福开始投入放射性的研究工卢瑟福开始投入放射性的研究工作。他用强磁场使铀射线偏转，作。他用强磁场使铀射线偏转，作。他用强磁场使铀射线偏转，作。他用强磁场使铀射线偏转，发现射线分为方向相反的两股，发现射线分为方向相反的两股，发现射线分为方向相反的两股，发现射线分为方向相反的两股，这表明它至少包含有两种不同的这表明它至少包含有两种不同的这表明它至少包含有两种不同的这表明它至少包含有两种不同的射线，一种非常容易被吸收，称射线，一种非常容易被吸
38、收，称射线，一种非常容易被吸收，称射线，一种非常容易被吸收，称为为为为 射线；另一种具有较强的穿射线；另一种具有较强的穿射线；另一种具有较强的穿射线；另一种具有较强的穿透力，称为透力，称为透力，称为透力，称为 射线。射线。射线。射线。35贝克勒尔贝克勒尔18991899年发现年发现射线在磁场射线在磁场中偏转的方向与阴级射线相同。居中偏转的方向与阴级射线相同。居里夫人证明它带负电。里夫人证明它带负电。19001900年贝克勒尔测定了它的荷质比，年贝克勒尔测定了它的荷质比，确认确认射线就是电子流。射线就是电子流。19001900年法国人维拉德观察到，镭除年法国人维拉德观察到，镭除了上面两种射线之外
39、，还存在着第了上面两种射线之外，还存在着第三种射线，它不受磁场的影响，与三种射线，它不受磁场的影响，与射线非常类似。卢瑟福射线非常类似。卢瑟福并于并于并于并于1914191419141914年确定了年确定了年确定了年确定了它是一种波长比射线更它是一种波长比射线更它是一种波长比射线更它是一种波长比射线更短的电磁波短的电磁波短的电磁波短的电磁波。36为了揭示为了揭示射线的本质，卢瑟福作了射线的本质，卢瑟福作了多年的努力。多年的努力。19021902年，他用强磁场使年，他用强磁场使射线发生的偏转，证明了射线发生的偏转，证明了射线是带射线是带正电荷的粒子流。正电荷的粒子流。19061906年他测定了年
40、他测定了粒子的荷质比，证明它的数量级与氢粒子的荷质比，证明它的数量级与氢或氦离子相同，但当时的实验精度还或氦离子相同，但当时的实验精度还不能分辨出它带一个还是两个电荷。不能分辨出它带一个还是两个电荷。 19071907年卢瑟福利用德国物理学家盖革年卢瑟福利用德国物理学家盖革发明的计数管和克鲁克斯创造的闪烁发明的计数管和克鲁克斯创造的闪烁计数法，通过测量计算出每个计数法，通过测量计算出每个粒子粒子带有两个单位电荷。卢瑟福由此推测带有两个单位电荷。卢瑟福由此推测出出粒子是带有两个正电荷的氦离子。粒子是带有两个正电荷的氦离子。37射射线线：是是由由粒粒子子（即即氦氦原原子子核核）组组成成的的粒粒子子
41、流流，出出射射速速度度约约为为光光速速的的110，它它的的电电离离作作用用大大，贯贯穿穿本本领领小小，它它在在空空气气中中的的射射程程只只有有几几个个厘米，用普通一张纸就可以挡住。厘米，用普通一张纸就可以挡住。射线：射线：是高速运动的是高速运动的电子流电子流，出射速度约为光速出射速度约为光速的的3090，比，比粒子速度大；它的电离作用粒子速度大；它的电离作用较较小小，贯穿本领较贯穿本领较大大。它在空气中的射程因其它在空气中的射程因其能量的不同而有较大差异，一般为能量的不同而有较大差异，一般为几米；几米；用几用几毫米的铝片屏蔽就可以挡住毫米的铝片屏蔽就可以挡住射线。射线。2.、射线的性质射线的性
42、质38 射线：射线：是波长很短的电磁波（光子），速度与光速相同，是波长很短的电磁波（光子），速度与光速相同，由于不带电，它的电离作用由于不带电，它的电离作用 小小，贯穿本领很，贯穿本领很大，大，能穿透能穿透几十厘米厚的钢板。它在空气中的射程通常为几百米。需几十厘米厚的钢板。它在空气中的射程通常为几百米。需用几厘米厚的铅或用几厘米厚的铅或1 1米厚的混凝土做屏蔽层。米厚的混凝土做屏蔽层。 X X X X射线：射线：射线：射线：也称也称也称也称“ “伦琴射线伦琴射线伦琴射线伦琴射线” ”。X X X X射线与射线与射线与射线与射线的基本作用或射线的基本作用或效应无本质的区别，但二者产生的机理不同，
43、效应无本质的区别，但二者产生的机理不同，X X X X射线射线射线射线由核由核外内层电子变动发射的连续能量辐射外内层电子变动发射的连续能量辐射, ,射线则是由原子射线则是由原子核衰变时的能量发射产生，由核内发射。核衰变时的能量发射产生，由核内发射。 39 中子的特性：中子的特性：是一种不带电的粒子，自由中子是不稳定的，能自是一种不带电的粒子，自由中子是不稳定的，能自发地衰变为质子，半衰期为发地衰变为质子，半衰期为10.6 min10.6 min。中子的能量分布范围很宽，。中子的能量分布范围很宽，工作中常常对中子的能量进行分组：工作中常常对中子的能量进行分组： 慢中子：慢中子：慢中子：慢中子：E
44、n1keVEn1keVEn1keVEn1keV 中能中子：中能中子：中能中子：中能中子：En 1-100keVEn 1-100keVEn 1-100keVEn 1-100keV 快中子：快中子：快中子：快中子： En 0.1-100MeVEn 0.1-100MeVEn 0.1-100MeVEn 0.1-100MeV 热中子：它的能量相当于周围介质的热运动能量。其能量热中子：它的能量相当于周围介质的热运动能量。其能量热中子：它的能量相当于周围介质的热运动能量。其能量热中子：它的能量相当于周围介质的热运动能量。其能量 En = 0.0253 eVEn = 0.0253 eVEn = 0.0253
45、eVEn = 0.0253 eV，速度，速度，速度，速度2200m/s2200m/s2200m/s2200m/s40射线射线组成组成质量质量电荷电荷速度速度 2质子质子2中子中子相对较重相对较重2慢慢 电子电子相对较轻相对较轻13108m/sn中子中子中等中等不带电不带电不定不定P质子质子中等中等1不定不定 高能光子高能光子无无不带电不带电3108m/sX高能光子高能光子无无不带电不带电3108m/s常见射线的性质常见射线的性质413.1衰变衰变原子核自发地放射出射线转变成另一种原子核自发地放射出射线转变成另一种核素核素的过程叫做的过程叫做衰变衰变。在衰变中。在衰变中电荷数电荷数和和质量数质量
46、数都都是守恒的。如：是守恒的。如：母体与子体：母体与子体：母体与子体：母体与子体：如果某一放射性核素如果某一放射性核素如果某一放射性核素如果某一放射性核素A A通过衰变通过衰变通过衰变通过衰变产生产生产生产生B B，则称，则称，则称，则称A A为为为为B B的母体的母体的母体的母体,B,B为为为为A A的子体。衰变的子体。衰变的子体。衰变的子体。衰变后的子核有的稳定，有的不稳定而继续进行衰后的子核有的稳定，有的不稳定而继续进行衰后的子核有的稳定，有的不稳定而继续进行衰后的子核有的稳定，有的不稳定而继续进行衰变。如：变。如：变。如：变。如：3.放射性核素的衰变放射性核素的衰变23490Th234
47、91Pa镤镤e23892U 23490Th钍钍42He423.2放射性核素的衰变类型放射性核素的衰变类型衰变、衰变、衰变、衰变、衰变、衰变、衰变、衰变、衰变衰变衰变衰变衰变衰变衰变衰变: : : :放射性核素的原子核放射出放射性核素的原子核放射出放射性核素的原子核放射出放射性核素的原子核放射出粒子而变为另一种粒子而变为另一种粒子而变为另一种粒子而变为另一种核素的原子核的过程称为核素的原子核的过程称为核素的原子核的过程称为核素的原子核的过程称为衰变。衰变。衰变。衰变。22688Ra22286Rn42HeQ22688Ra22286Rn基态基态激发态激发态94.6%5.4% 原子序数原子序数82的核
48、素的核素43衰变衰变: :放射性核素的原子核放射出放射性核素的原子核放射出放射性核素的原子核放射出放射性核素的原子核放射出粒子而变粒子而变粒子而变粒子而变为另一种核素的原子核的过程称为为另一种核素的原子核的过程称为为另一种核素的原子核的过程称为为另一种核素的原子核的过程称为衰变。衰变。衰变。衰变。衰衰衰衰变可以看成是母核中有一个中子转变为质子的结变可以看成是母核中有一个中子转变为质子的结变可以看成是母核中有一个中子转变为质子的结变可以看成是母核中有一个中子转变为质子的结果。果。果。果。44银白色金属，质软而轻，具有延展性。密度银白色金属，质软而轻，具有延展性。密度银白色金属，质软而轻，具有延展
49、性。密度银白色金属，质软而轻，具有延展性。密度1.871.871.871.87克克克克/ / / /厘米厘米厘米厘米3 3 3 3。熔点。熔点。熔点。熔点28.528.528.528.5，沸点，沸点，沸点，沸点670670670670。在碱金属中它是最活泼的，能和氧发生剧烈反应，在碱金属中它是最活泼的，能和氧发生剧烈反应，在碱金属中它是最活泼的，能和氧发生剧烈反应，在碱金属中它是最活泼的，能和氧发生剧烈反应，生成多种氧化物的混合物。在潮湿空气中，氧化生成多种氧化物的混合物。在潮湿空气中，氧化生成多种氧化物的混合物。在潮湿空气中，氧化生成多种氧化物的混合物。在潮湿空气中，氧化的热量足以使铯熔化并
50、点燃。铯和水，甚至和温的热量足以使铯熔化并点燃。铯和水，甚至和温的热量足以使铯熔化并点燃。铯和水，甚至和温的热量足以使铯熔化并点燃。铯和水，甚至和温度低到度低到度低到度低到-116-116-116-116的冰均可发生猛烈反应。与卤素也的冰均可发生猛烈反应。与卤素也的冰均可发生猛烈反应。与卤素也的冰均可发生猛烈反应。与卤素也可生成稳定的卤化物。铯和有机物也会发生同其可生成稳定的卤化物。铯和有机物也会发生同其可生成稳定的卤化物。铯和有机物也会发生同其可生成稳定的卤化物。铯和有机物也会发生同其他碱金属相类似的反应，但它比较活泼。氯化铯他碱金属相类似的反应，但它比较活泼。氯化铯他碱金属相类似的反应，但
51、它比较活泼。氯化铯他碱金属相类似的反应，但它比较活泼。氯化铯是它的主要化合物。是它的主要化合物。是它的主要化合物。是它的主要化合物。 铯铯-137(Cs)456060CoCo的衰变纲图的衰变纲图6060CoCo1.17 Mev1.17 Mev 1.33 Mev1.33 Mev 6060NiNi0.314 Mev(99.95%)0.314 Mev(99.95%)1.48Mev(0.05%)1.48Mev(0.05%)T T1/21/2=5.27a=5.27a6060NiNi*6060NiNi* *46钴是一种钴是一种银白色银白色的的铁磁性铁磁性金属，是能增加金属，是能增加铁的磁化的唯一元素。其比
52、重为铁的磁化的唯一元素。其比重为8.9，熔点熔点为为1492。钴有。钴有16种天然和人造的种天然和人造的同位素同位素。其中，钴其中，钴60是广泛使用的是广泛使用的射线射线源，其源，其半半衰期衰期为为5.23年。年。在常温下，致密的在常温下，致密的金属钴金属钴在空气和水中稳在空气和水中稳定，当温度高于定，当温度高于300时，钴在空气中开始时，钴在空气中开始氧化氧化。赤热的钴能分解水而放出氢。细金。赤热的钴能分解水而放出氢。细金属钴粉在空气中能自燃生成属钴粉在空气中能自燃生成氧化钴氧化钴。钴钴-60（Co）47 衰变衰变衰变衰变: : 处于激发态的原子核（处于激发态的原子核（处于激发态的原子核（处
53、于激发态的原子核（高能态高能态）向基态）向基态）向基态）向基态（低（低（低（低能态能态）跃迁时，其能量以光子的方式释放出跃迁时，其能量以光子的方式释放出来，发射出来，发射出 射线，它是一种高能量的电磁波，波射线，它是一种高能量的电磁波，波长较短。长较短。核素的核素的 衰变往往是与衰变往往是与衰变往往是与衰变往往是与 衰变、衰变、衰变、衰变、 衰变一起发生的。衰变一起发生的。衰变一起发生的。衰变一起发生的。其他衰变类型：其他衰变类型：其他衰变类型：其他衰变类型： 衰变；电子俘获；衰变；电子俘获；衰变；电子俘获；衰变；电子俘获；内转换；电子对内转换。内转换；电子对内转换。内转换；电子对内转换。内转
54、换；电子对内转换。483.3放射性衰变规律放射性衰变规律3.3.1衰变定律衰变定律衰变定律：母体原子核的衰变定律：母体原子核的数目数目随时间呈随时间呈指数指数规律规律减减少少，是实验测量统计规律。，是实验测量统计规律。N=N0e-t(自然对数的底自然对数的底e的值为的值为2.718)其中：其中：为一比例常数，称为衰变常量。为一比例常数，称为衰变常量。只与原子核本身性质有关，与外界条件无关只与原子核本身性质有关，与外界条件无关,不因物不因物理条件和化学结构改变而变化。理条件和化学结构改变而变化。母体到子体衰变过程相互独立。母体到子体衰变过程相互独立。493.3.2衰变常量衰变常量定义：特定能态的
55、放射性核素在定义：特定能态的放射性核素在dt时间内发生自发时间内发生自发核跃迁的核跃迁的概率概率除以除以dt。物理意义：表示在放射性核素衰变过程中，物理意义：表示在放射性核素衰变过程中，每个原每个原子核在单位时间内发生衰变的概率子核在单位时间内发生衰变的概率。每一种放射性核素都有其固定的衰变常量，每一种放射性核素都有其固定的衰变常量，值越值越大，表示放射性核素衰变的快。大，表示放射性核素衰变的快。503.3.3半衰期半衰期T定义：定义：放射性母体原子核数目衰减至原来数目的放射性母体原子核数目衰减至原来数目的一半所需要的时间。一半所需要的时间。物理意义：表示核衰变快慢的物理量。物理意义：表示核衰
56、变快慢的物理量。各种放射性核素都有一定的半衰期，如各种放射性核素都有一定的半衰期，如Rn-222变变为为Po的半衰期是的半衰期是3.82d，Ra-226变为变为Rn-222的半衰的半衰期是期是1602a，碘碘-131-131的半衰期是的半衰期是8 8天，天，铯铯-137-137是是3030年，碳年，碳-14-14是是57305730年，年，钚钚-239-239是是2400024000年，铀年，铀-238-238是是4 470 000 0004 470 000 000年，年，钴钴-60-60的半衰期是的半衰期是5.265.26年，年，铱铱-192-192的半衰期是的半衰期是74.374.3天，天
57、，硒硒-75-75的半衰期是的半衰期是118118天等等。天等等。T与与的换算关系：的换算关系：T=(ln2)/=0.693/=0.693T514.1放射性活度（放射性强度）放射性活度（放射性强度）定定义义：一一定定量量的的放放射射性性核核素素，在在单单位位时时间间内内发发生生衰变的次数。衰变的次数。表达式：表达式：A=dN/dt物理意义：表示放射性物质的放射性的强弱。物理意义：表示放射性物质的放射性的强弱。单位：单位：国际单位：贝克国际单位：贝克Bq非法定计量单位：居里非法定计量单位：居里Ci1Ci=3.71010Bq4.放射性活度放射性活度524.2放射性活度的单位放射性活度的单位由于历史
58、的原因，放射性活度曾采用居里（由于历史的原因，放射性活度曾采用居里（CiCi）为单位。为单位。19501950年，为了统一起见，国际上共同规年，为了统一起见，国际上共同规定：定：一个放射源每秒钟有一个放射源每秒钟有3.73.710101010次核衰变定义次核衰变定义为一个居里，为一个居里，即即 1Ci= 3.71Ci= 3.710101010 /s /s 更小的单位有毫居里（更小的单位有毫居里（1mCi=101mCi=10-3-3CiCi）和微居里）和微居里（1Ci=101Ci=10-6-6CiCi）。）。在在19751975年国际剂量大会上，规定了放射性活度的年国际剂量大会上，规定了放射性活
59、度的SISI单位为贝克，符号单位为贝克，符号BqBq 1Bq=1/s 1Bq=1/s 534.3放射性活度的计算放射性活度的计算放放射射性性活活度度随随时时间间的的延延长长呈呈指指数数规规律律减减弱弱. .计算公式：计算公式：A=AA=A0 0e e-t-t A A0 0表示在表示在t=0t=0时的放射性活度时的放射性活度. .放射性比活度放射性比活度a a：样品的放射性活度除以样品的放射性活度除以该样品的总质量（或总体积）。该样品的总质量（或总体积）。 单位：单位：Bq/kg，Bq/L545.1辐射辐射辐辐射射是是指指以以波波或或粒粒子子的的形形式式向向周周围围空空间间或或物物质质发发射射并
60、并在在其其中中传传播播的的能能量量（如如声声辐辐射射、热热辐辐射射、电电磁磁辐辐射射、粒粒子子辐辐射射等）的统称。分为等）的统称。分为电离辐射电离辐射和和非电离辐射非电离辐射。非非电电离离辐辐射射：辐辐射射能能量量较较低低，照照射射到到物物体体上上时时，不不能能使使物物体体的的分分子子和和原原子子发发生生电电离离（即即将将原原子子中中的的电电子子打打掉掉，变变成成带电的离子带电的离子），如无线电波、红外线、可见光、紫外线等。），如无线电波、红外线、可见光、紫外线等。电电离离辐辐射射：辐辐射射能能量量较较高高，照照射射到到物物体体上上时时，能能使使物物体体的的分分子子和和原原子子发发生生电电离离
61、, ,如如X X射射线线、射射线线、射射线线、射射线线、 + +射线及中子射线等。射线及中子射线等。5. 辐射源辐射源555.2辐射源辐射源辐辐射射源源指指可可以以通通过过发发射射电电离离辐辐射射或或释释放放放放射射性性物物质质而而引引起起辐辐射射照照射射的的一一切切物物质质或或实实体体。例例如如，钴钴-60-60是是发发射射射射线线和和射射线线的的辐辐射射源源，医医用用加加速速器器是是放放射射治治疗疗实实践践中中的的辐辐射射源源，核核电电厂厂是是核动力发电实践中的辐射源。核动力发电实践中的辐射源。 核核技技术术利利用用领领域域中中的的辐辐射射源源：放放射射性性同同位位素素（放射源）及射线装置
62、。（放射源）及射线装置。565.3放射源的分类放射源的分类F放射源分类：放射源分类：1.按按来源来源：分为天然和人工两大类。：分为天然和人工两大类。2.以以潜潜在在危危害害程程度度：类类、类类、类类、类类、类类(见见217页页)。3.按按密封状况密封状况：密封源和非密封源。：密封源和非密封源。4.按按射射线线种种类类：放放射射源源、放放射射源源、放放射射源源、低低能能光光子源及中子源。子源及中子源。57（1）天然辐射源）天然辐射源天然存在的辐射源称为天然辐射源。天然辐射源主要来自天然存在的辐射源称为天然辐射源。天然辐射源主要来自宇宙射线、宇宙射线、宇生放射性核素和原生放射性核素。宇生放射性核素
63、和原生放射性核素。宇宙射线宇宙射线来自太阳和星际空间，主要由中子、质子、电子和各种介子等高速粒子来自太阳和星际空间，主要由中子、质子、电子和各种介子等高速粒子组成。具有较强的贯穿能力，对人体造成外照射。强度随海拔高度的增组成。具有较强的贯穿能力，对人体造成外照射。强度随海拔高度的增加呈指数增加。加呈指数增加。宇生放射性核素宇生放射性核素宇宙射线与大气层中和地球表面氧、氮等多种元素的原子核相互作用后宇宙射线与大气层中和地球表面氧、氮等多种元素的原子核相互作用后产生的放射性核素。约产生的放射性核素。约20种，其中种，其中3H、14C、7Be和和22Na的贡献较大。的贡献较大。原生放射性核素原生放射
64、性核素自有地球以来就存在于地壳内的放射性核素。自有地球以来就存在于地壳内的放射性核素。分为两类：分为两类：有衰变系列的核素：铀系、锕铀系、钍系。有衰变系列的核素：铀系、锕铀系、钍系。无衰变系列的长寿命核素：无衰变系列的长寿命核素：40K、87Rb。58（2）人工辐射源）人工辐射源人工辐射源是用人工方法产生的辐射源。人工辐射源人工辐射源是用人工方法产生的辐射源。人工辐射源主要有主要有核设施、核技术应用的辐射源和核试验落下灰核设施、核技术应用的辐射源和核试验落下灰等。等。核设施指核动力厂和其他反应堆（研究堆、实验堆、核设施指核动力厂和其他反应堆（研究堆、实验堆、临界装置等）；核燃料循环设施（包括核
65、燃料生产、临界装置等）；核燃料循环设施（包括核燃料生产、加工、储存和后处理设施等）；放射性废物的处理和加工、储存和后处理设施等）；放射性废物的处理和处置设施等。处置设施等。核技术应用是指核技术应用是指密封放射源密封放射源、非密封放射源非密封放射源和和射线装射线装置置在医疗、工业、农业、地质调查、科学研究和教学在医疗、工业、农业、地质调查、科学研究和教学等领域中的使用。等领域中的使用。59 密密封封源源：是是密密封封在在包包壳壳里里的的或或紧紧密密的的固固结结在在覆覆盖盖层层里里并并呈呈固固体体形形态态的的放放射射性性物物质质。密密封封源源的的包包壳壳或或覆覆盖盖层层应应具具有有足足够够的的强强
66、度度，使使源源在在设设计计使使用用条条件件和和磨磨损损条条件件下下，以以及及在在预预计计的的事事件件条条件件下下，均均能能保保持持密密封性能，不会有放射性物质泄露出来。封性能，不会有放射性物质泄露出来。 非非密密封封源源：也也称称开开放放源源或或开开放放型型放放射射源源。这这种种放放射射源源通通常常没没有有被被容容器器密密封封起起来来，有有的的不不用用时时是是密密封封的的，使使用用时时就就得得打打开开它它的的密密封封容容器器，使使放放射射性性物物质质直直接接与与周周围围的的介介质质接接触触。使使用用这这种种放放射射源源的的工工作作场场所所称称为非密封源工作场所。为非密封源工作场所。 密封源与非
67、密封源密封源与非密封源60放射源放射源主要用于主要用于烟雾报警器烟雾报警器、静电消除器静电消除器和和放射性避雷器放射性避雷器等的离子发生器。常用的等的离子发生器。常用的放射性核素有放射性核素有210Po钋钋、238Pu钚钚、239Pu、241Am镅镅、235U、238U等。等。常用的常用的放射源，活度一般较低（放射源，活度一般较低（1043.7109Bq），），而且而且粒子的能量一般低于粒子的能量一般低于7MeV,在空气中的射程小在空气中的射程小于于6cm，穿不透皮肤表面的角质层，故没有外照射穿不透皮肤表面的角质层，故没有外照射危险。危险。但是绝大多数但是绝大多数核素属于极毒或高毒核素，即核素
68、属于极毒或高毒核素，即使摄入体内的量很少，也会造成严重的内照射。因使摄入体内的量很少，也会造成严重的内照射。因此，使用此，使用放射源必须特别注意保护源的密封性能，放射源必须特别注意保护源的密封性能，防止将源丢失或被盗。没有使用价值的废源，应按防止将源丢失或被盗。没有使用价值的废源，应按规定处理，不能随便拆开或扔掉。规定处理，不能随便拆开或扔掉。61放射源：放射源：主要用作放射性测厚仪、主要用作放射性测厚仪、皮肤科敷贴器皮肤科敷贴器和气象色谱仪的电和气象色谱仪的电子捕集器等。常用的放射性核素有子捕集器等。常用的放射性核素有58Co、60Co、63Ni、85Kr氪氪、137Cs、147Pm钜钜、2
69、04Tl铊铊等。等。射线的穿透能力比同样能量射线的穿透能力比同样能量粒子约强粒子约强100倍，能量超过倍，能量超过70keV的的粒子可穿透皮肤表层。常用的粒子可穿透皮肤表层。常用的放射源的放射源的粒子粒子能量大于能量大于70keV，故应考虑故应考虑外照射的防护。外照射的防护。放射性核素衰变时，常伴随有放射性核素衰变时，常伴随有辐射或其他形式的光子。辐射或其他形式的光子。粒子穿过周围物质时产生粒子穿过周围物质时产生轫致辐射（轫致辐射（X射线），射线），其穿透其穿透能力比能力比粒子强得多。因此，在使用粒子强得多。因此，在使用放射源时不能忽略放射源时不能忽略射线射线的防护，即使是纯的防护，即使是纯发
70、射体，也要减少轫致辐射发射体，也要减少轫致辐射（X射线）射线）的影响。的影响。62低能光子源低能光子源利用发射低能利用发射低能射线和射线和X射线的放射性核素，射线的放射性核素，或利用或利用辐射体与靶物质产生的轫致辐射制成辐射体与靶物质产生的轫致辐射制成的源统称为低能光子源。主要用于厚度计、的源统称为低能光子源。主要用于厚度计、密度计、密度计、X射线荧光分析仪等仪表。发射低能射线荧光分析仪等仪表。发射低能光子的放射性核素有光子的放射性核素有55Fe、57Co、125I、238Pu、241Am、244Cm锔锔等。等。低能光子比较容易屏蔽，但要注意可能存在低能光子比较容易屏蔽，但要注意可能存在的高能
71、的高能射线和轫致辐射的影响。射线和轫致辐射的影响。63放射源放射源放射源是使用最多的放射源，广泛应用于工业、农业、医疗放射源是使用最多的放射源，广泛应用于工业、农业、医疗和科研等部门。为了获得高剂量率的辐射场，使用强和科研等部门。为了获得高剂量率的辐射场，使用强放射源放射源的辐照装置，装源活度多数在的辐照装置，装源活度多数在3101521016(约约1056105Ci)范围内，也有大于范围内，也有大于31016Bq(约约106Ci)的辐照室；活度在的辐照室；活度在10821012(约约3mCi60Ci)的的放射源主要用于各种核仪表放射源主要用于各种核仪表(如如料位计，核子秤、厚度计，密度计等料
72、位计，核子秤、厚度计，密度计等)和工业无损探伤和工业无损探伤(照相照相)，或作为，或作为测量仪表的刻度源和检查源，或供医疗单位进行间测量仪表的刻度源和检查源，或供医疗单位进行间质治疗和腔内治疗用。质治疗和腔内治疗用。射线的贯穿能力很强，使用射线的贯穿能力很强，使用放射源主要防止外照射。放射源主要防止外照射。 64中子源中子源中子源在地质勘探、活化分析、辐射育种、湿中子源在地质勘探、活化分析、辐射育种、湿度测量和科学研究等领域得到广泛应用。常用度测量和科学研究等领域得到广泛应用。常用的中子源有镭的中子源有镭-铍中子源、铍中子源、镅镅-铍中子源、铍中子源、钋钋-铍铍中子源、钚中子源、钚-铍中子源等
73、。铍中子源等。中子的贯穿能力很强，使用中子源时，应着重中子的贯穿能力很强，使用中子源时，应着重外照射的防护。外照射的防护。65 辐射源及其产生的人均剂量（辐射源及其产生的人均剂量（UNSCEAR2000UNSCEAR2000年报告）年报告） 2.82.8合计合计0.40.40.50.50.30.31.21.20.40.40.0050.0050.0020.0020.0002 0.0002 天然辐射源天然辐射源 宇宙辐射宇宙辐射 陆生辐射陆生辐射 体内源体内源 氡及其子体氡及其子体人工辐射源人工辐射源 医疗照射医疗照射 大气核试验大气核试验 切尔诺贝利切尔诺贝利 核能核能 剂量，剂量，mSvmSv
74、辐射源辐射源66辐射源或活动辐射源或活动每年的平均剂量每年的平均剂量一次一次5 5小时喷气飞机飞行小时喷气飞机飞行30 30 SvSv建筑材料建筑材料40 40 SvSv宇宙射线宇宙射线300 300 SvSv土壤土壤350 350 SvSv体内源（体内源（K-40)K-40)400 400 SvSv氡气氡气1.2 mSv1.2 mSv一次胸部一次胸部X X射线照相射线照相400-1500 400-1500 GyGy一次一次CTCT25 25 50 mGy 50 mGy肿瘤放射治疗肿瘤放射治疗50 Sv50 Sv核电站正常运行核电站正常运行0.2 0.2 SvSv一些常见放射源或活动所造成的辐
75、射剂量一些常见放射源或活动所造成的辐射剂量675.4射线装置的分类射线装置的分类F射线装置分类射线装置分类：1.按按射射线线装装置置类类型型：X线线机机、加加速速器器、中中子子发生器以及含放射源的装置。发生器以及含放射源的装置。2.以以潜潜在在危危害害程程度度:类类、类类、类类（见见220页）页）68射线装置分类射线装置分类X X射线机射线机是指用高速电子轰击靶物质时产生是指用高速电子轰击靶物质时产生X X射线的装置。射线的装置。它具有它具有开机时会产生开机时会产生X X线，关机时则消失的特点。线，关机时则消失的特点。X X射线机的种射线机的种类很多，如诊断类很多，如诊断X X射线机、治疗射线
76、机、治疗X X射线机、工业探伤射线机、工业探伤X X射线射线机、机、X X射线分析仪等。射线分析仪等。X X线机的核心部分是线机的核心部分是X X线管。线管。当接通阴极灯丝电源后，灯当接通阴极灯丝电源后，灯丝加热，发射热电子。在阳极和阴极间的电场加速下，丝加热，发射热电子。在阳极和阴极间的电场加速下，高速电子流轰击阳极靶物质产生高速电子流轰击阳极靶物质产生X X射线。射线。X X射线机产生射线机产生X X射线的过程有两种，射线的过程有两种，一种是高速电子在靶一种是高速电子在靶物质的原子核附近经过时，受靶核的强库仑场作用突然物质的原子核附近经过时，受靶核的强库仑场作用突然受阻，而损失部分或全部的
77、能量，转换成具有连续能谱受阻，而损失部分或全部的能量，转换成具有连续能谱的的轫致辐射轫致辐射；另一种是，高速电子轰击靶物质时，靶原；另一种是，高速电子轰击靶物质时，靶原子内壳层电子被激发和电离，当退激和外壳层电子进入子内壳层电子被激发和电离，当退激和外壳层电子进入内层轨道填补空位，放出具有确定能量的内层轨道填补空位，放出具有确定能量的特定特定X X射线射线。69加速器加速器是利用电磁场使带电粒子获得高能量的装置。加速器的是利用电磁场使带电粒子获得高能量的装置。加速器的种类很多，按加速粒子的能量区分，可分为种类很多，按加速粒子的能量区分，可分为高能加速器、高能加速器、中能加速器和低能加速器。中能
78、加速器和低能加速器。目前所运行的加速器中绝大目前所运行的加速器中绝大多数都是能量低于多数都是能量低于100MeV的低能加速器。的低能加速器。低能加速器产生的辐射有低能加速器产生的辐射有瞬发辐射和缓发辐射。瞬发辐射和缓发辐射。瞬发辐瞬发辐射射包括包括初级辐射初级辐射（加速的带电粒子）和（加速的带电粒子）和次级辐射次级辐射（加速（加速粒子与物质相互作用产生的粒子与物质相互作用产生的X、射线和中子等），只有射线和中子等），只有在加速器开机时产生，停机后即消失；在加速器开机时产生，停机后即消失；缓发辐射缓发辐射是由瞬是由瞬发辐射与周围物质相互作用产生的发辐射与周围物质相互作用产生的感生放射性材料感生放
79、射性材料放出放出的的射线和射线和射线射线等，加速器的等，加速器的结构材料、冷却水及加速结构材料、冷却水及加速厅和辐射厅内的空气厅和辐射厅内的空气受中子照射会产生感生放射性，受中子照射会产生感生放射性，在在加速器停机后仍然存在，而且随着加速器运行时间的增加速器停机后仍然存在，而且随着加速器运行时间的增加而积累。加而积累。70中子发生器中子发生器是是利利用用直直流流电电压压，能能量量在在1MeV1MeV以以下下，通通过过氘氘核核引引起起的的核核反反应应（d,nd,n）产产生生快快中子的小型加速器。中子的小型加速器。71Nickelplated60CopelletsHighspecificactiv
80、ity60CopelletsStainlesssteelspacerscustomizedtosourcevolumeDoubleencapsulationinlowcarbonstainlesssteelSpecialassemblyprocedureensuresuniformsourcedensityHeliarcwelding密封放射源密封放射源72Co60放射源放射源Nickelplated60CopelletsHighspecificactivity60CopelletsStainlesssteelspacerscustomizedtosourcevolumeDoubleencap
81、sulationinlowcarbonstainlesssteelSpecialassemblyprocedureensuresuniformsourcedensityHeliarcwelding73镭针，用于植入治疗，镭针，用于植入治疗，50mCi50mCi的的RaRa22622674镭：镭：已发现质量数为已发现质量数为 206206230230的同位素中，除镭的同位素中，除镭223 223 、镭镭224 224 、镭、镭226 226 、镭、镭228228是天然放射性同位素外，其余都是天然放射性同位素外，其余都是用人工方法合成的。镭存在于所有的铀矿中，镭有剧毒，是用人工方法合成的。镭存在于
82、所有的铀矿中，镭有剧毒，它能取代人体内的钙并在骨骼中浓集，急性中毒时，会造它能取代人体内的钙并在骨骼中浓集，急性中毒时，会造成骨髓的损伤和造血组织的严重破坏，慢性中毒可引起骨成骨髓的损伤和造血组织的严重破坏，慢性中毒可引起骨瘤和白血病。瘤和白血病。 镭及其衰变产物发射镭及其衰变产物发射射线，能破坏人体内的恶性射线，能破坏人体内的恶性组织，因此镭针可治癌症。把镭盐和硫化锌荧光粉混合后，组织，因此镭针可治癌症。把镭盐和硫化锌荧光粉混合后，可制成永久性发光材料，涂在钟表和各种仪表上，可在暗可制成永久性发光材料，涂在钟表和各种仪表上，可在暗处发光，即夜光表。工业上用镭作为处发光，即夜光表。工业上用镭作
83、为射线源，用于探伤，射线源，用于探伤，对金属材料的内部裂缝和缺陷进行无损伤检验。对金属材料的内部裂缝和缺陷进行无损伤检验。75锝锝99Technetium99m常用的放射性药物常用的放射性药物非密封放射源非密封放射源76钼锝发生器钼锝发生器 77放射免疫分析药盒放射免疫分析药盒78碘碘-131-131胶囊胶囊79is produced in a reactor; 碘碘131Iodine131131Iodine:-is used in diagnostic procedures involving the thyroid and also for the treatment of thyroid
84、 disorders.can be administered in capsule or liquid solution form; requires special precautions to be implemented during administration.常用的放射性药物常用的放射性药物80碘碘：碘碘的的稳稳定定性性核核素素只只有有127I，其其它它同同位位素素都都为为放放射射性性，常常用用123I、124I、125I和和131I，化化学学形形式式为为NaI。123I和和124I均均由由加加速速器器生生产产,前前者者半半衰衰期期13.2小小时时,发发射射159keV的的射射线线
85、;后后者者半半衰衰期期4.2天天,湮湮没没辐辐射射后后发发射射511KeV的的射射线线。125I和和131I均均由由反反应应堆堆生生产产,前前者者半半衰衰期期60天天,发发射射2735keV的的射射线线;后后者者半半衰衰期期8天天,发发射射334和和606keV的的、364和和637keV的的射线。射线。123I和和131I可供直接口服，用于甲状腺功能测定和甲状腺及其肿瘤可供直接口服，用于甲状腺功能测定和甲状腺及其肿瘤SPECT显像，其中显像，其中123I特别适用于儿童和孕妇，特别适用于儿童和孕妇，131I则还可用于治则还可用于治疗甲状腺功能亢进和甲状腺分化型癌。疗甲状腺功能亢进和甲状腺分化型
86、癌。124I、123I和和131I可供制备各可供制备各种含碘的放射性药物种含碘的放射性药物,分别用于分别用于PET正电子发射计算机断层扫描正电子发射计算机断层扫描和和SPECT单光单光子发射计算机断层摄影子发射计算机断层摄影显像、诊断和治疗。显像、诊断和治疗。125I标记免疫活性物质后用于标记免疫活性物质后用于体外微量分析体外微量分析,直接用于肿瘤近距离内放疗。直接用于肿瘤近距离内放疗。81医用直线加速器医用直线加速器 LinearAcceleratorModern accelerators have a number of treatment options. e.g.X-rays or e
87、lectrons (dual mode)2 X-ray energies5 or more electron energies8283钴钴60治疗机治疗机 111TBq(JZZ) 放放射源射源84钴钴60治疗机治疗机 111TBq85人类对电离辐射危害的认识经历了三个时期人类对电离辐射危害的认识经历了三个时期：早期辐射损伤认识时期早期辐射损伤认识时期时间：时间：发现发现X射线（射线（1895年）年）1930年代年代特点：特点：对辐射可能造成的损伤认识不足对辐射可能造成的损伤认识不足损伤对象：损伤对象： （1）X X射线球的制造者和应用射线球的制造者和应用X X射线的技术人员；射线的技术人员；（
88、2）从事放射性物质研究的科学家；）从事放射性物质研究的科学家；（3）铀矿工人及用含镭夜光涂料的操作女工。）铀矿工人及用含镭夜光涂料的操作女工。6.辐射危害辐射危害86损伤特点：损伤特点： （1 1）外照射引起的急性体表损伤；）外照射引起的急性体表损伤； （2 2）氡及其子体内照射引起的肺癌；）氡及其子体内照射引起的肺癌； （3 3）镭内照射引起的骨肿瘤。）镭内照射引起的骨肿瘤。87中期中期辐辐射射损伤认识时损伤认识时期期（又称放射（又称放射线诊线诊断、治断、治疗损伤时疗损伤时期）期）时间：时间：19301960年代年代特点：特点： 医医学学界界把把辐辐射射看看作作是是时时髦髦的的诊诊断断和和治
89、治疗疗手手段段，却却缺缺乏乏对对辐辐射射远远期期效效应应的的认认识识，病病人人由由于于接接受受高高累累积积剂剂量量而而诱诱发发过过多多的的白白血血病病、骨骨肿肿瘤瘤、肝肝癌癌等等恶恶性性肿瘤。肿瘤。88损伤对象：损伤对象： 接受超剂量辐射照射的病人，较突出的例子有：接受超剂量辐射照射的病人，较突出的例子有： (1) (1) 1935-1954年，在英国应用年，在英国应用X射线局部照射治疗射线局部照射治疗强直性脊椎炎的病人；强直性脊椎炎的病人； (2) (2) 1944-1951年，在德国应用镭年，在德国应用镭-224注射治疗强注射治疗强直性脊椎炎，关节炎及结核病的病人；直性脊椎炎，关节炎及结核
90、病的病人； (3) (3) 1928-1954年，在一些国家中应用钍造影剂作年，在一些国家中应用钍造影剂作为肝、脾、血管等软组织的为肝、脾、血管等软组织的x射线造影的病人。射线造影的病人。89近期近期辐辐射射损伤认识时损伤认识时期期（又称流行病学（又称流行病学调查调查所所见见的的辐辐射射损伤时损伤时期）期）时间：时间：1960年代现在年代现在特点：特点： 由由于于人人类类对对辐辐射射危危害害的的认认识识逐逐渐渐深深化化，防防护护知知识识的的增增长长和和防防护护措措施施的的进进步步，早早期期的的职职业业性性急急性性辐辐射射损损伤伤，或或严严重重的的晚晚发发辐辐射射效效应应，除除事事故故外外，巳巳极极为为罕罕见见了了。中中期期所所见见到到的的高高发发生生率率的的恶恶性性肿肿瘤瘤，得得以以避避免免。除除事事故故外外，只只能能用用大大群群体体的的流流行行病病学学的调查方法，才能发现辐射损伤或危害的增加。的调查方法，才能发现辐射损伤或危害的增加。 906.辐射危害辐射危害 放射性对人体的危害放射性对人体的危害, ,是通过是通过生物效应生物效应导导致的。致的。 生物效应：生物效应：辐射引起电离和电子激发而辐射引起电离和电子激发而破坏各种分子，从而破坏人体的细胞而造破坏各种分子，从而破坏人体的细胞而造成伤害，这就是辐射的生物效应。成伤害，这就是辐射的生物效应。91
