第513章 放射同位素

  第513章 放射同位素

  然而為什麼有的同位素具有放射性呢！

  這就得從同位素的發現歷史說起了，自十九世紀末發現了放射性以後，到二十世紀初，藍星的人類就發現的放射性元素已有三十多種，而且證明，有些放射性元素雖然放射性顯著不同，但化學性質卻完全一樣。

  然後一九一零年音國化學家F.索迪提出了一個假說，化學元素存在著相對原子質量和放射性不同而其他物理化學性質相同的變種，這些變種應處於周期表的同一位置上，稱做同位素。

  不久，就從不同放射性元素得到一種鉛的相對原子質量是二零六點零八，另一種則是二零八。

  一八九七年音國物理學家W.湯姆遜發現了電子，然後一九一二年他改進了測電子的儀器，利用磁場作用，製成了一種磁分離器而這就是質譜儀的前身。

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  當他用氖氣進行測定時，無論氖怎樣提純，在屏上得到的卻是兩條拋物線，一條代表質量為二十的氖，另一條則代表質量為二二的氖。

  這就是第一次發現的穩定同位素，即無放射性的同位素。當F.W.阿斯頓製成第一台質譜儀後，進一步證明，氖確實具有原子質量不同的兩種同位素，並從其它七十多種元素中發現了兩百多種同位素。到目前為止，己發現的元素有一百零九種，只有二十種元素未發現穩定的同位素，但所有的元素都有放射性同位素。

  大多數的天然元素都是由幾種同位素組成的混合物，穩定同位素約三百多種，而放射性同位素竟達到一千五百種以上。

  同位素的發現，使藍星的人類對原子結構的認識更深一步。這不僅使元素概念有了新的含義，而且使相對原子質量的基準也發生了重大的變革，再一次證明了決定元素化學性質的是質子數核電荷數，而不是原子質量數。

  放射性同位素是不穩定的，它會變的。放射性同位素的原子核很不穩定，會不間斷地、自發地放射出射線，直至變成另一種穩定同位素，這就是所謂核衰變了。

  放射性同位素在進行核衰變的時候，可放射出α射線、β射線、γ射線和電子俘獲等，但是放射性同位素在進行核衰變的時候並不一定能同時放射出這幾種射線。

  核衰變的速度不受溫度、壓力、電磁場等外界條件的影響，也不受元素所處狀態的影響，只和核素本身有關。放射性同位素衰變的快慢，通常用「半衰期「來表示。

  半衰期即一定數量放射性同位素原子數目減少到其初始值一半時所需要的時間。如磷三二的半衰期是十四點三天，就是說，假使原來有一百萬個磷三二原子，經過十四的三天後，只剩下五十萬個了。

  半衰期越長，說明衰變得越慢，半衰期越短，說明衰變得越快。半衰期是放射性同位素的一特徵常數，不同的放射性同位素有不同的半衰期，衰變的時候放射出射線的種類和數量也不同。

  放射性同位素是一個原子核不穩定的原子，每個原子也有很多同位素，每組同位素的原子序雖然是相同，但卻有不同的原子量，如果這原子是有放射性的話，它會被稱為物理放射性核種或放射性同位素。放射性同位素會進行放射性衰變，從而放射出伽瑪射線，和次原子粒子。化學家和生物學家都把放射性同位素的技術應用在我們的食品、水和身體健康等事項上。不過他們也察覺到危險性，因而制訂使用的安全守則。有些放射性同位素是天然存在的，有些則是人工製造的。

  放射性同位素原子數目的減少服從指數規律。隨著時間的增加，放射性原子的數目按幾何級數減少，用公式表示為: N=N0e-λt這裡，N為經過t時間衰變後，剩下的放射性原子數目，N0為初始的放射性原子數目，λ為衰變常數，是與該种放射性同位素性質有關的常數，λ=y(t)=e-0.693t/τ，其中τ指半衰期。

  對放射性強度等計算單位採用了單位制SI在SI中，放射性強度單位用貝柯勒爾表示，簡稱貝可，為1秒鐘內發生一次核衰變，符號為Bq。1Bq=1dps=2.703×10-11Ci該單位在實際應用中減少了換算步驟，方便了使用。

  放射性同位素放射出的射線碰到各種物質的時候，會產生各種效應，它包括射線對物質的作用和物質對射線的作用兩個相互聯繫的方面。例如，射線能夠使照相底片和核子乳膠感光;使一些物質產生螢光;可穿透一定厚度的物質，在穿透物質的過程中，能被物質吸收一部分，或者是散射一部分，還可能使一些物質的分子發生電離等。

  另外，當射線輻照到人、動物和植物體時，會使生物體發生生理變化。射線與物質的相互作用，對核射線來說，它是一種能量傳遞和能量損耗過程，對受照射物質來說，它是一種對外來能量的物理性反應和吸收過程。

  各種射線由於其本身的性質不同，與物質的相互作用各有特點。這種特點還常與物質的密度和原子序數有關。α射線通過物質時，主要是通過電離和激發把它的輻射能量轉移給物質，其射程很短，在空氣中的射程約一厘米，在鉛金屬中只有二十三微米。

  當電子經過原子核附近時受庫倫場的加速會輻射電磁波，稱為軔致輻射。軔致輻射是一種連續的電磁輻射，它發生的機率與β射線的能量和物質的原子序數成正比，因此在防護上採用低密度材料，以減少軔致輻射。

  β射線能被不太厚的鋁層等吸收。γ射線的穿透力最強，射程最大，1MeV的r射線在空氣中的射程約有米之遠，r射線作用於物質可產生光電效應、康普頓效應和電子對效應，它不會被物質完全吸收，只會隨著物質厚度的增加而逐漸減弱。

  雖然放射性同位素是對人體有害的，但是同樣也是很有作用的。

  比如射線照相技術，就可以把物體內部的情況顯示在照片上，這種情況的運用自然就是醫院裡的拍片查看骨折之類的運用了，簡稱X光。

  而除了拍片之外還有測定技術方面的應用，古生物年齡的測定，對生產過程中的材料厚度進行監視和控制等，這種情況最出名的就是大名鼎鼎的碳十四測齡法了。

  而在治療心血管方面則是有用放射性同位素作為示蹤劑，最出名的就是心血管造影劑了。

  再然後就是用放射性同位素的能量，作為太空飛行器、人造心臟能源等，這種統稱為核能電池。

  (本章完)

  （還有更新耶）