第3節(jié)放射性元素的應(yīng)用

問題情景：為了使水果、蔬菜或其它的食物能存放的時(shí)間長(zhǎng)一些，能在長(zhǎng)時(shí)間保持新鮮，你有什么辦法？輻射方法處理糧食當(dāng)前1頁，總共23頁。1、定義：

原子核在其他粒子的轟擊下產(chǎn)生新原子核的過程，----------核反應(yīng)2、規(guī)律：在核反應(yīng)中，質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)都守恒一、核反應(yīng)：衰變是原子核的自發(fā)變化，科學(xué)家更希望人工控制原子核的變化。當(dāng)前2頁，總共23頁。盧瑟福在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，往容器Ｃ中通入氮?dú)夂螅跓晒馄粒由铣霈F(xiàn)了閃光，這表明，有一種新的能量比α粒子大的粒子穿過鋁箔，撞擊在Ｓ屏上，這種粒子肯定是在α粒子擊中某個(gè)氮核而使該核發(fā)生變化時(shí)放出的。這樣，盧瑟福通過人工方法實(shí)現(xiàn)了原子核的轉(zhuǎn)變，人類第一次打開了原子核的大門。材料——質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)當(dāng)前3頁，總共23頁。

為了認(rèn)定新粒子，把新粒子引進(jìn)電場(chǎng)和磁場(chǎng)，測(cè)出了它的質(zhì)量和電量，確認(rèn)與氫核相同：帶有一個(gè)單位的正電量，質(zhì)量是電子質(zhì)量的1800多倍。盧瑟福把它叫做質(zhì)子．質(zhì)子的符號(hào)是p材料——質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)

用α粒子、質(zhì)子、中子等去轟擊其它元素的原子核，也都產(chǎn)生類似的轉(zhuǎn)變，并產(chǎn)生質(zhì)子，說明質(zhì)子是各種原子核里都有的成分，質(zhì)子是人類繼電子、光子后發(fā)現(xiàn)的第三個(gè)基本粒子。當(dāng)前4頁，總共23頁。

1930年，德國(guó)科學(xué)家玻特和貝克用α粒子轟擊元素鈹核，發(fā)現(xiàn)鈹核沒射出質(zhì)子，而放出了一種新的射線（鈹輻射）．這種射線幾乎不能使氣體電離，在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中也不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，是不帶電的，射線的貫穿能力強(qiáng)，他們認(rèn)為這是γ射線．經(jīng)檢測(cè)，射線的能量在10ＭeV左右，遠(yuǎn)大于天然放射物質(zhì)衰變時(shí)發(fā)出的γ射線的能量．材料——中子的發(fā)現(xiàn)當(dāng)前5頁，總共23頁。1931年，約里奧夫婦重復(fù)了玻特和貝克的實(shí)驗(yàn)，并用這種未知射線（鈹輻射）去轟擊石蠟。結(jié)果竟從中打出能量約5.7MeV的質(zhì)子．這是異常驚人的新發(fā)現(xiàn)，因?yàn)槠湫袨橥耆煌讦蒙渚€，γ射線只能打出電子而打不出質(zhì)子，γ光子的質(zhì)量近乎０，電子也很輕，光子撞擊電子，使它動(dòng)起來是合乎常理的，但質(zhì)子質(zhì)量是電子的1800倍，一顆子彈怎么能撞動(dòng)一輛汽車呢？如果認(rèn)為轟擊石蠟的射線是γ射線，那么光子的能量應(yīng)達(dá)55MeV，這與實(shí)際測(cè)得的射線能量10MeV相去甚遠(yuǎn)．

可惜的是，他們擦肩而過，無緣相識(shí)。面對(duì)55eV與10eV的矛盾，他們還是十分牽強(qiáng)地解釋為其它的原因，并于1932年１月11日向巴黎科學(xué)院提交了實(shí)驗(yàn)情況和對(duì)未知射線判定為γ射線的結(jié)論。材料——中子的發(fā)現(xiàn)當(dāng)前6頁，總共23頁。

1932年１月底，查得威克得到這一論文，約里奧夫婦的實(shí)驗(yàn)使他心跳，他認(rèn)為約里奧夫婦的結(jié)論肯定有誤，違反能量守恒??！他敏感到這很可能是導(dǎo)師盧瑟福預(yù)言、自己苦苦尋找了12年的中子。他決定用云室的方法探測(cè)射線的速度和質(zhì)量。材料——中子的發(fā)現(xiàn)

他先測(cè)出射線的速度不到光速的十分之一，排除了是γ射線的可能，又用彈性碰撞動(dòng)量守恒的方法測(cè)出不帶電粒子的質(zhì)量與質(zhì)子質(zhì)量差不多。他還確定這不帶電的粒子不可能是由質(zhì)子和電子組合而成，只能是另一種新的獨(dú)立粒子，他稱之為中子。就這樣，僅用了十天時(shí)間，成功地證實(shí)了這種中性射線就是中子流。他當(dāng)之無愧地成為

“中子之父”，并因此獲1935年諾貝爾物理獎(jiǎng)。當(dāng)前7頁，總共23頁。中子的發(fā)現(xiàn)，有重大的意義：

中子不帶電，用它去轟擊原子核，不受庫(kù)侖力的影響，是研究原子核的強(qiáng)有力的“炮彈”。在此以前，可供研究用的“炮彈”只有天然放射元素發(fā)出的α、β、γ三種射線，中子流則是穿透本領(lǐng)更大，轟擊原子核更有效的“炮彈”，人們用它轟擊各種原子核，獲得了許多人工放射性同位素，用它轟開鈾核，實(shí)現(xiàn)了原子能的利用。當(dāng)前8頁，總共23頁。1、定義：原子核在其他粒子的轟擊下產(chǎn)生新原子核的過程，------------核反應(yīng)2、規(guī)律：在核反應(yīng)中，質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)都守恒一、核反應(yīng)3、幾個(gè)人工核轉(zhuǎn)變方程（1）發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程——盧瑟福（2）發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程——查德威克當(dāng)前9頁，總共23頁。1934年，約里奧·居里和伊麗芙·居里在用粒子轟擊鋁箔時(shí)，除探測(cè)到預(yù)料中的中子外，還探測(cè)到了正電子，正電子的質(zhì)量跟電子相同，所帶電荷與電子相反，為一個(gè)單位的正電荷，更意外的是，拿走放射源后，鋁箔雖不再發(fā)射中子，但仍繼續(xù)發(fā)射正電子，而且這種放射性也有一定的半衰期．原來，鋁核被粒子擊中后發(fā)生了下面的反應(yīng)：二、人工放射性同位素及其應(yīng)用1、放射性同位素天然存在的放射性元素只有四十幾種，但用人工方法得到的放射性性同位素有一千多種，因而放射性同位素有著廣泛的用途。由于同位素的核電荷數(shù)相同，所以化學(xué)性質(zhì)相同。材料當(dāng)前10頁，總共23頁。反應(yīng)生成物P是磷的一種同位素，也有放射性，像天然放射性元素一樣發(fā)生衰變，衰變時(shí)放出正電子，核衰變方程如下：用人工方法得到放射性同位素，這是一個(gè)很重要的發(fā)現(xiàn)．后來人們用質(zhì)子、氘核、中子和光子轟擊原子核，也得到了放射性同位素．當(dāng)前11頁，總共23頁。2、與天然的放射性物質(zhì)相比，人造放射性同位素：放射強(qiáng)度容易控制可以制成各種需要的形狀半衰期更短放射性廢料容易處理當(dāng)前12頁，總共23頁。（1）利用它的射線3、放射性同位素的應(yīng)用A、由于γ射線貫穿本領(lǐng)強(qiáng)，可以用來γ射線檢查金屬內(nèi)部有沒有砂眼或裂紋，所用的設(shè)備叫γ射線探傷儀．B、利用射線的穿透本領(lǐng)與物質(zhì)厚度密度的關(guān)系，來檢查各種產(chǎn)品的厚度和密封容器中液體的高度等，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制C、利用射線使空氣電離而把空氣變成導(dǎo)電氣體，以消除化纖、紡織品上的靜電D、利用射線照射植物，引起植物變異而培育良種，也可以利用它殺菌、治病等當(dāng)前13頁，總共23頁。棉花育種放射線測(cè)厚儀食品保鮮γ射線探傷儀放射性同位素的應(yīng)用.諾利刀放射離療法.flv用碘-131診斷甲狀腺示蹤原子當(dāng)前14頁，總共23頁。被不同劑量γ射線照射后的馬鈴薯8個(gè)月后的情況，左上方的馬鈴薯沒經(jīng)過γ射線照射，右下方的被γ射線照射的劑量最大，左下方保存最好的馬鈴薯被γ射線照射的劑量適中。當(dāng)前15頁，總共23頁?！棒斆抟惶?hào)”就是山東省棉花研究所的科技人員應(yīng)用放射性同位素鈷-60放出的伽瑪射線處理棉花雜交的后代育成的．當(dāng)前16頁，總共23頁。（2）作為示蹤原子：用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)及生物研究等.

棉花在結(jié)桃、開花的時(shí)候需要較多的磷肥，把磷肥噴在棉花葉子上，磷肥也能被吸收．但是，什么時(shí)候的吸收率最高、磷在作物體內(nèi)能存留多長(zhǎng)時(shí)間、磷在作物體內(nèi)的分布情況等，用通常的方法很難研究．如果用磷的放射性同位素制成肥料噴在棉花葉面上，然后每隔一定時(shí)間用探測(cè)器測(cè)量棉株各部位的放射性強(qiáng)度，上面的問題就很容易解決．當(dāng)前17頁，總共23頁。人體甲狀腺的工作需要碘．碘被吸收后會(huì)聚集在甲狀腺內(nèi)．給人注射碘的放射性同位素碘131，然后定時(shí)用探測(cè)器測(cè)量甲狀腺及鄰近組織的放射強(qiáng)度，有助于診斷甲狀腺的器質(zhì)性和功能性疾?。?dāng)前18頁，總共23頁。（3）放射性污染和防護(hù)原子彈爆炸、核電站泄露會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的污染，在利用放射性同位素給病人做“放療”時(shí)，如果放射性的劑量過大，皮膚和肉就會(huì)潰爛不愈，導(dǎo)致病人因放射性損害而死去。有些礦石中含有過量的放射性物質(zhì)，如果不注意也會(huì)對(duì)人體造成巨大的危害。當(dāng)前19頁，總共23頁。過量的放射性會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，對(duì)人類和自然界產(chǎn)生破壞作用．

20世紀(jì)人們?cè)诤翢o防備的情況下研究放射性遭原子彈炸后的廣島當(dāng)前20頁，總共23頁。為了防止有害的放射線對(duì)人類和自然的破壞，人們采取了有效的防范措施：檢測(cè)輻射