第513章 放射同位素

然而为什么有的同位素具有放射性呢！

这就得从同位素的发现历史说起了，自十九世纪末发现了放射性以后，到二十世纪初，蓝星的人类就发现的放射性元素已有三十多种，而且证明，有些放射性元素虽然放射性显著不同，但化学性质却完全一样。

然后一九一零年音国化学家F.索迪提出了一个假说，化学元素存在着相对原子质量和放射性不同而其他物理化学性质相同的变种，这些变种应处于周期表的同一位置上，称做同位素。

不久，就从不同放射性元素得到一种铅的相对原子质量是二零六点零八，另一种则是二零八。

一八九七年音国物理学家W.汤姆逊发现了电子，然后一九一二年他改进了测电子的仪器，利用磁场作用，制成了一种磁分离器而这就是质谱仪的前身。

当他用氖气进行测定时，无论氖怎样提纯，在屏上得到的却是两条抛物线，一条代表质量为二十的氖，另一条则代表质量为二二的氖。

这就是第一次发现的稳定同位素，即无放射性的同位素。当F.W.阿斯顿制成第一台质谱仪后，进一步证明，氖确实具有原子质量不同的两种同位素，并从其它七十多种元素中发现了两百多种同位素。到目前为止，己发现的元素有一百零九种，只有二十种元素未发现稳定的同位素，但所有的元素都有放射性同位素。

大多数的天然元素都是由几种同位素组成的混合物，稳定同位素约三百多种，而放射性同位素竟达到一千五百种以上。

同位素的发现，使蓝星的人类对原子结构的认识更深一步。这不仅使元素概念有了新的含义，而且使相对原子质量的基准也发生了重大的变革，再一次证明了决定元素化学性质的是质子数核电荷数，而不是原子质量数。

放射性同位素是不稳定的，它会变的。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，这就是所谓核衰变了。

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，只和核素本身有关。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。如磷三二的半衰期是十四点三天，就是说，假使原来有一百万个磷三二原子，经过十四的三天后，只剩下五十万个了。

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。

放射性同位素是一个原子核不稳定的原子，每个原子也有很多同位素，每组同位素的原子序虽然是相同，但却有不同的原子量，如果这原子是有放射性的话，它会被称为物理放射性核种或放射性同位素。放射性同位素会进行放射性衰变，从而放射出伽玛射线，和次原子粒子。

化学家和生物学家都把放射性同位素的技术应用在我们的食品、水和身体健康等事项上。不过他们也察觉到危险性，因而制订使用的安全守则。有些放射性同位素是天然存在的，有些则是人工制造的。

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。

对放射性强度等计算单位采用了单位制SI在SI中，放射性强度单位用贝柯勒尔表示，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。

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等。

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，在空气中的射程约一厘米，在铅金属中只有二十三微米。

当电子经过原子核附近时受库伦场的加速会辐射电磁波，称为轫致辐射。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。

虽然放射性同位素是对人体有害的，但是同样也是很有作用的。

比如射线照相技术，就可以把物体内部的情况显示在照片上，这种情况的运用自然就是医院里的拍片查看骨折之类的运用了，简称X光。

而除了拍片之外还有测定技术方面的应用，古生物年龄的测定，对生产过程中的材料厚度进行监视和控制等，这种情况最出名的就是大名鼎鼎的碳十四测龄法了。

而在治疗心血管方面则是有用放射性同位素作为示踪剂，最出名的就是心血管造影剂了。

再然后就是用放射性同位素的能量，作为航天器、人造心脏能源等，这种统称为核能电池。

(本章完)


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