第3節(jié)放射性元素的應用

問題情景：為了使水果、蔬菜或其它的食物能存放的時間長一些，能在長時間保持新鮮，你有什么辦法？輻射方法處理糧食當前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2、規(guī)律：在核反應中，質量數(shù)和電荷數(shù)都守恒一、核反應：衰變是原子核的自發(fā)變化，科學家更希望人工控制原子核的變化。當前2頁，總共23頁。盧瑟福在實驗中發(fā)現(xiàn)，往容器Ｃ中通入氮氣后，在熒光屏Ｓ上出現(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粒子擊中某個氮核而使該核發(fā)生變化時放出的。這樣，盧瑟福通過人工方法實現(xiàn)了原子核的轉變，人類第一次打開了原子核的大門。材料——質子的發(fā)現(xiàn)當前3頁，總共23頁。

為了認定新粒子，把新粒子引進電場和磁場，測出了它的質量和電量，確認與氫核相同：帶有一個單位的正電量，質量是電子質量的1800多倍。盧瑟福把它叫做質子．質子的符號是p材料——質子的發(fā)現(xiàn)

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

1930年，德國科學家玻特和貝克用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，在電場和磁場中也不發(fā)生偏轉，是不帶電的，射線的貫穿能力強，他們認為這是γ射線．經(jīng)檢測，射線的能量在10ＭeV左右，遠大于天然放射物質衰變時發(fā)出的γ射線的能量．材料——中子的發(fā)現(xiàn)當前5頁，總共23頁。1931年，約里奧夫婦重復了玻特和貝克的實驗，并用這種未知射線（鈹輻射）去轟擊石蠟。結果竟從中打出能量約5.7MeV的質子．這是異常驚人的新發(fā)現(xiàn)，因為其行為完全不同于γ射線，γ射線只能打出電子而打不出質子，γ光子的質量近乎０，電子也很輕，光子撞擊電子，使它動起來是合乎常理的，但質子質量是電子的1800倍，一顆子彈怎么能撞動一輛汽車呢？如果認為轟擊石蠟的射線是γ射線，那么光子的能量應達55MeV，這與實際測得的射線能量10MeV相去甚遠．

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

1932年１月底，查得威克得到這一論文，約里奧夫婦的實驗使他心跳，他認為約里奧夫婦的結論肯定有誤，違反能量守恒?。∷舾械竭@很可能是導師盧瑟福預言、自己苦苦尋找了12年的中子。他決定用云室的方法探測射線的速度和質量。材料——中子的發(fā)現(xiàn)

他先測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，又用彈性碰撞動量守恒的方法測出不帶電粒子的質量與質子質量差不多。他還確定這不帶電的粒子不可能是由質子和電子組合而成，只能是另一種新的獨立粒子，他稱之為中子。就這樣，僅用了十天時間，成功地證實了這種中性射線就是中子流。他當之無愧地成為

“中子之父”，并因此獲1935年諾貝爾物理獎。當前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，不受庫侖力的影響，是研究原子核的強有力的“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，實現(xiàn)了原子能的利用。當前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2、規(guī)律：在核反應中，質量數(shù)和電荷數(shù)都守恒一、核反應3、幾個人工核轉變方程（1）發(fā)現(xiàn)質子的核反應方程——盧瑟福（2）發(fā)現(xiàn)中子的核反應方程——查德威克當前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，除探測到預料中的中子外，還探測到了正電子，正電子的質量跟電子相同，所帶電荷與電子相反，為一個單位的正電荷，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：二、人工放射性同位素及其應用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，所以化學性質相同。材料當前10頁，總共23頁。反應生成物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，這是一個很重要的發(fā)現(xiàn)．后來人們用質子、氘核、中子和光子轟擊原子核，也得到了放射性同位素．當前11頁，總共23頁。2、與天然的放射性物質相比，人造放射性同位素：放射強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前12頁，總共23頁。（1）利用它的射線3、放射性同位素的應用A、由于γ射線貫穿本領強，可以用來γ射線檢查金屬內(nèi)部有沒有砂眼或裂紋，所用的設備叫γ射線探傷儀．B、利用射線的穿透本領與物質厚度密度的關系，來檢查各種產(chǎn)品的厚度和密封容器中液體的高度等，從而實現(xiàn)自動控制C、利用射線使空氣電離而把空氣變成導電氣體，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、治病等當前13頁，總共23頁。棉花育種放射線測厚儀食品保鮮γ射線探傷儀放射性同位素的應用.諾利刀放射離療法.flv用碘-131診斷甲狀腺示蹤原子當前14頁，總共23頁。被不同劑量γ射線照射后的馬鈴薯8個月后的情況，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。當前15頁，總共23頁。“魯棉一號”就是山東省棉花研究所的科技人員應用放射性同位素鈷-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.

棉花在結桃、開花的時候需要較多的磷肥，把磷肥噴在棉花葉子上，磷肥也能被吸收．但是，什么時候的吸收率最高、磷在作物體內(nèi)能存留多長時間、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，然后每隔一定時間用探測器測量棉株各部位的放射性強度，上面的問題就很容易解決．當前17頁，總共23頁。人體甲狀腺的工作需要碘．碘被吸收后會聚集在甲狀腺內(nèi)．給人注射碘的放射性同位素碘131，然后定時用探測器測量甲狀腺及鄰近組織的放射強度，有助于診斷甲狀腺的器質性和功能性疾?。斍?8頁，總共23頁。（3）放射性污染和防護原子彈爆炸、核電站泄露會產(chǎn)生嚴重的污染，在利用放射性同位素給病人做“放療”時，如果放射性的劑量過大，皮膚和肉就會潰爛不愈，導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，如果不注意也會對人體造成巨大的危害。當前19頁，總共23頁。過量的放射性會對環(huán)境造成污染，對人類和自然界產(chǎn)生破壞作用．

20世紀人們在毫無防備的情況下研究放射性遭原子彈炸后的廣島當前20頁，總共23頁。為了防止有害的放射線對人類和自然的破壞，人們采取了有效的防范措施：檢測輻射