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放射性同位素概述

概  述 
一、放射性同位素的特点 
  众所周知,放射性同位素(radiosotlope)是不稳定的,它会“变”。放射性同位 素的原子核很不稳定,会不间断地、自发地放射出射线,直至变成另一种稳定同位 素,这就是所谓“核衰变”。放射性同位素在进行核衰变的时候,可放射出α射线、 β射线、γ射线和电子俘获等,但是放射性同位素在进行核衰变的时候并不一定能同 时放射出这几种射线。核衰变的速度不受温度、压力、电磁场等外界条件的影响,也 不受元素所处状态的影响,只和时间有关。放射性同位素衰变的快慢,通常用“半衰 期”来表示。半衰期(half-life)即一定数量放射性同位素原子数目减少到其初始值一 半时所需要的时间。如磷-32的半衰期是14.3天,就是说,假使原来有100万个磷-32 原子,经过14.3天后,只剩下50万个了。半衰期越长,说明衰变得越慢,半衰期越 短,说明衰变得越快。半衰期是放射性同位素的一特征常数,不同的放射性同位素有 不同的半衰期,衰变的时候放射出射线的种类和数量也不同。 
常用同位素的特征 
同位素 符号 半衰期 β射线能量(MeV) 
氢-3 3H 12.3年 0.018 
碳-14 14C 5720年 0.156 
磷-32 32P 14.3天 1.71 
硫-35 35S 87.1天 0.167 
碘-131 131I 8.05天 0.605 

人造元素一览表 
原子序数 元素名称 元素符号 发现者 发现年代 半衰期 
43 锝 Tc 西格雷,佩里埃 1937 Tc97 260万年 
61 钷 Pm 马林斯基等 1945 Pm145 18年 
85 砹 At 西格雷,科森等 1940 At210 8.1小时 
87 钫 Fr 佩雷 1939 Fr212 20分钟 
93 镎 Np 麦克米伦 1940 Np237 214万年 
94 钚 Pu 麦克米伦,西博格 1940 Pu244 7.6×107年 
95 镅 Am 西博格,吉奥索 1944 Am243 7370年 
96 锔 Cm 西博格,吉奥索 1944 Cm247 1.54×107年 
97 锫 Bk 西博格,汤普生等 1949 Bk247 1400年 
98 锎 Cf 西博格,吉奥索等 1950 Cf251 900年 
99 锿 Es 西博格,吉奥索 1955 Es254 276天 
100 镄 Fm 西博格,吉奥索 1955 Fm257 82天 
101 钔 Md 吉奥索 1955 Md258 55天 
102 锘 No 弗列罗夫等 1957 No259 58分钟 
103 铹 Lr 吉奥索 1961 Lr260 3分钟 
104   Rf 弗列罗夫,吉奥索 1964,1968 ~1分钟 
105   Db 弗列罗夫,吉奥索 1970,1970 ~40秒 
106   Sg 美,苏 1974 ~0.9秒 
107   Bh 联邦德国 1981 ~10-3秒 
108   Hs 联邦德国 1984 ~10-3秒 
109   Mt 联邦德国 1982 5×10-3秒 
  
二、放射性强度及其度量单位 
  放射性同位素原子数目的减少服从指数规律。随着时间的增加,放射性原子的数目按几何级数减少,用公式表示为: N=N0e- λt这里,N为经过t时间衰变后,剩下的放射性原子数目,N0为初始的放射性原子数目,λ为衰变常数,是与该种放射性同位素性质有关的常数,λ=y(t)=e-0.693t/τ,其中τ指半衰期。放射性同位素不断地衰变,它在单位时间内发生衰变的原子数目叫做放射性强度(radioactivity),放射性强度的常用单位是居里(curie),表示在1秒钟内发生3.7×1010次核衰变,符号为Ci。    1Ci=3.7×1010dps=2.22×1012dpm    1mCi=3.7×107dps=2.22×109dpm    1μCi=3.7×104dps=2.22×106dpm   1977年国际放射防护委员会(ICRP)发表的第26号出版物中,根据国际辐射单位 与测量委员会(ICRU)的建议,对放射性强度等计算单位采用了国际单位制(SI), 我国于1986年正式执行。在SI中,放射性强度单位用贝柯勒尔(becquerel)表示,简称贝可,为1秒钟内发生一次核衰变,符号为Bq。1Bq=1dps=2.703×10-11Ci该单位在实 际应用中减少了换算步骤,方便了使用。 
三、射线与物质的相互作用 
  放射性同位素放射出的射线碰到各种物质的时候,会产生各种效应,它包括 射线 对物质的作用和物质对射线的作用两个相互联系的方面。例如,射线能够使照相底片 和核子乳胶感光;使一些物质产生荧光;可穿透一定厚度的物质,在穿透物质的过程 中,能被物质吸收一部分,或者是散射一部分,还可能使一些物质的分子发生电离; 另外,当射线辐照到人、动物和植物体时,会使生物体发生生理变化。射线与物质的 相互作用,对核射线来说,它是一种能量传递和能量损耗过程,对受照射物质来说, 它是一种对外来能量的物理性反应和吸收过程。 
  各种射线由于其本身的性质不同,与物质的相互作用各有特点。这种特点还常与物质的密度和原子序数有关。α射线通过物质时,主要是通过电离和激发把它的辐射能量转移给物质,其射程很短,一个1兆电子伏(1MeV)的α射线,在空气中的射程 约1.0<厘米,在铅金属中只有23微米(um),一张普通纸就能将α射线完全挡住,但α射线的能量能被组织和器官全部吸收。β射线也能引起物质电离和激发,与α射线 的能量相同的β射线,在同一物质中的射程比α要长得多,如>1MeVrβ射线,在空气 中的射程是10米,高能量快速运动的β粒子,如磷-,能量为1.71MeV遇到物质,特别是突然被原子序数高的物质(如铅,原子序数为82)阻止后,运动方向会发生改变,产生轫致辐射。轫致辐射是一种连续的电磁辐射,它发生的几率与β射线的能量 和物质的原子序数成正比,因此在防护上采用低密度材料,以减少轫致辐射。β射线能被不太厚的铝层等吸收。γ射线的穿透力最强,射程最大,1MeV的r射线在空气中的射程约有米之远,r射线作用于物质可产生光电效应、康普顿效应和电子对效应,它不会被物质完全吸收,只会随着物质厚度的增加而逐渐减弱。 
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