放射性的应用与防护PPT课件.ppt

19.4放射性的应用与防护q卢瑟福在实验中发现，往容器Ｃ中通入氮气后，在荧卢瑟福在实验中发现，往容器Ｃ中通入氮气后，在荧光屏Ｓ上出现了闪光，这说明，有一种新的能量比光屏Ｓ上出现了闪光，这说明，有一种新的能量比α粒粒子大的粒子穿过铝箔，撞击在Ｓ屏上，这种粒子肯定是子大的粒子穿过铝箔，撞击在Ｓ屏上，这种粒子肯定是在在α粒子击中某个氮核而使该核发生变化时放出的这粒子击中某个氮核而使该核发生变化时放出的这样，卢瑟福通过人工方法实现了原子核的转变，人类第样，卢瑟福通过人工方法实现了原子核的转变，人类第一次翻开了原子核的大门一次翻开了原子核的大门 q一、核反响一、核反响qα粒子粒子q铝铝箔箔q荧荧光光屏屏q氮气氮气q显微镜显微镜q卢瑟福在实验中发现，卢瑟福在实验中发现，qα粒子击中氮核后，生成一个新核，粒子击中氮核后，生成一个新核，同时放出质子新核的电量较大速度同时放出质子新核的电量较大速度较慢，径迹短而粗；质子速度大，电较慢，径迹短而粗；质子速度大，电量小，故径迹细而长．根据核反响中量小，故径迹细而长．根据核反响中质量数守恒和电荷数守恒，可以写出质量数守恒和电荷数守恒，可以写出这个发现质子的核反响方程并得知氮这个发现质子的核反响方程并得知氮核放出质子后变成了氧核．核放出质子后变成了氧核． q用用α粒子、质子、中子等去轰击其它元素的原子核，粒子、质子、中子等去轰击其它元素的原子核，也都产生类似的转变，并产生质子，说明质子是各也都产生类似的转变，并产生质子，说明质子是各种原子核里都有的成分，质子是人类继电子、光子种原子核里都有的成分，质子是人类继电子、光子后发现的第三个根本粒子。

后发现的第三个根本粒子q原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程，过程，------------核反响核反响q在核反响中，质量数和电荷数都守恒在核反响中，质量数和电荷数都守恒核反响：原子核在其他粒子的轰击　　　核反响：原子核在其他粒子的轰击　　　 下产生新原子核的过程下产生新原子核的过程注意：　　　　　　　　　　　注意：　　　　　　　　　　　１．核反响中质量数与电荷数守恒１．核反响中质量数与电荷数守恒２．核反响是原子核的变化，化学２．核反响是原子核的变化，化学 反响是核外电子的变化反响是核外电子的变化q二、人工放射性同位素二、人工放射性同位素q1934年，约里奥年，约里奥·居里和伊丽芙居里和伊丽芙·居里居里 发现经过发现经过α粒子轰击的铝片中含有放射性磷粒子轰击的铝片中含有放射性磷q反应生成物反应生成物P是磷的一种同位素，自然界没是磷的一种同位素，自然界没有天然的有天然的 ，它是通过核反应生成的人工，它是通过核反应生成的人工放射性同位素。

放射性同位素q有些同位素具有放射性，叫做放射性同位素有些同位素具有放射性，叫做放射性同位素q与天然的放射性物质相比，人造放射性同位与天然的放射性物质相比，人造放射性同位素：素：q1、放射强度容易控制、放射强度容易控制q2、可以制成各种需要的形状、可以制成各种需要的形状q3、半衰期更短、半衰期更短q4、放射性废料容易处理、放射性废料容易处理q〔〔1〕利用它的射线〕利用它的射线q三、放射性同位素的应用三、放射性同位素的应用qA、由于、由于γ射线贯穿本领强，可以用来射线贯穿本领强，可以用来γ射线检查金属内射线检查金属内部有没有砂眼或裂纹，所用的设备叫部有没有砂眼或裂纹，所用的设备叫γ射线探伤仪．射线探伤仪．qB、利用射线的穿透本领与物质厚度密度的关系，来检、利用射线的穿透本领与物质厚度密度的关系，来检查各种产品的厚度和密封容器中液体的高度等，从而实查各种产品的厚度和密封容器中液体的高度等，从而实现自动控制现自动控制qC、利用射线使空气电离而把空气变成导电气体，以、利用射线使空气电离而把空气变成导电气体，以消除化纤、纺织品上的静电消除化纤、纺织品上的静电qD、利用射线照射植物，引起植物变异而培育良种，、利用射线照射植物，引起植物变异而培育良种，也可以利用它杀菌、治病等也可以利用它杀菌、治病等qγγ射线探伤仪射线探伤仪 q钴钴60q利用钴利用钴6060的的γγ射线治疗癌症〔放疗〕射线治疗癌症〔放疗〕q食物保鲜〔延缓发芽，生长，长期保存〕食物保鲜〔延缓发芽，生长，长期保存〕q棉花育棉花育种种q食品保食品保鲜鲜q粮食保粮食保存存q〔〔2〕作为示踪原子：用于工业、农业及〕作为示踪原子：用于工业、农业及生物研究等生物研究等.q如果用如果用磷的放射性同位磷的放射性同位素素制成肥料喷在棉花叶面制成肥料喷在棉花叶面上，然后每隔一定时间用上，然后每隔一定时间用探测器测量棉株各部位的探测器测量棉株各部位的放射性强度，就知道什么放射性强度，就知道什么时候的吸收率最高、磷在时候的吸收率最高、磷在作物体内能存留多长时间、作物体内能存留多长时间、磷在作物体内的分布情况磷在作物体内的分布情况等等q人体甲状腺的工作需要碘．碘被吸收后会聚集人体甲状腺的工作需要碘．碘被吸收后会聚集在甲状腺内．给人注射碘的放射性同位素碘在甲状腺内．给人注射碘的放射性同位素碘131，然后定时用探测器测量甲状腺及邻近组织的放，然后定时用探测器测量甲状腺及邻近组织的放射强度，有助于诊断甲状腺的器质性和功能性疾射强度，有助于诊断甲状腺的器质性和功能性疾病．病．q检漏、研究检漏、研究机件磨损、诊机件磨损、诊断疾病、分析断疾病、分析生物分子结构生物分子结构等。

等q原子弹爆炸、核电站泄露会产生严重原子弹爆炸、核电站泄露会产生严重的污染，在利用放射性同位素给病人做的污染，在利用放射性同位素给病人做“放疗〞时，如果放射性的剂量过大，放疗〞时，如果放射性的剂量过大，皮肤和肉就会溃烂不愈，导致病人因放皮肤和肉就会溃烂不愈，导致病人因放射性损害而死去有些矿石中含有过量射性损害而死去有些矿石中含有过量的放射性物质，如果不注意也会对人体的放射性物质，如果不注意也会对人体造成巨大的危害造成巨大的危害 q四、辐射与平安四、辐射与平安q过量的放射性会对环境造成污染，对人类和自过量的放射性会对环境造成污染，对人类和自然界产生破坏作用．然界产生破坏作用．q 20 20世纪人们在毫无防世纪人们在毫无防范的情况下研究放射性范的情况下研究放射性q遭原子弹炸后的广岛遭原子弹炸后的广岛q为了防止有害的放射线对人类和自然的破为了防止有害的放射线对人类和自然的破坏，人们采取了有效的防范措施：坏，人们采取了有效的防范措施：q检测辐射装置检测辐射装置q全全身身污污染染检检测测仪仪q辐射检测系辐射检测系统统q辐射源的存辐射源的存放放q铀铀q〔〔1 1〕在核电站的核反响〕在核电站的核反响堆外层用厚厚的水泥来防止堆外层用厚厚的水泥来防止放射线的外泄放射线的外泄q〔〔2 2〕用过的核废料要放〕用过的核废料要放在很厚很厚的重金属箱内，在很厚很厚的重金属箱内，并埋在深海里并埋在深海里q〔〔3 3〕在生活中要有防范〕在生活中要有防范意识，尽可能远离放射源意识，尽可能远离放射源q放射性的防护放射性的防护q核反响堆外层的厚厚的水泥建筑核反响堆外层的厚厚的水泥建筑q防防护护q操作放射性物质的设备操作放射性物质的设备q在防护状态下操作放射性物质在防护状态下操作放射性物质例１：q指出以下核反响中的错误并更正：指出以下核反响中的错误并更正：q（（1）） N + αα = O + O + 质子质子q（（2 2）） C + He → O + HC + He → O + Hq（（3 3）） Be + He Be + He → C + γq（（4）） H + n → H + → H + γq14q7q17q7q14q7q4q2q17q8q1q1q9q4q4q2q13q6q1q1q0q1q1q2q1930年，德国科学家玻特和贝克用年，德国科学家玻特和贝克用α粒子轰粒子轰击轻元素铍核，发现并未发射出质子，而放击轻元素铍核，发现并未发射出质子，而放出了一种新的射线．这种射线几乎不能使气出了一种新的射线．这种射线几乎不能使气体电离，在电场和磁场中也不发生偏转，是体电离，在电场和磁场中也不发生偏转，是不带电的，射线的贯穿能力强，他们认为这不带电的，射线的贯穿能力强，他们认为这是是γ射线．经检测，射线的能量在射线．经检测，射线的能量在10ＭＭeV左右，左右，远大于天然放射物质衰变时发出的远大于天然放射物质衰变时发出的γ射线的能射线的能量．量．q1931年，约里奥夫妇重复了玻特和贝克的实验，并用这种年，约里奥夫妇重复了玻特和贝克的实验，并用这种未知射线去轰击石蜡。

未知射线去轰击石蜡q结果竟从中打出能量约结果竟从中打出能量约5.7 MeV的质子．这是异常惊人的的质子．这是异常惊人的新发现，因为其行为完全不同于新发现，因为其行为完全不同于γ射线，射线，γ射线只能打出电子射线只能打出电子而打不出质子，而打不出质子，γ光子的质量近乎０，电子也很轻，光子撞光子的质量近乎０，电子也很轻，光子撞击电子，使它动起来是符合常理的，但质子质量是电子的击电子，使它动起来是符合常理的，但质子质量是电子的1800倍，一颗子弹怎么能撞动一辆汽车呢？如果认为轰击倍，一颗子弹怎么能撞动一辆汽车呢？如果认为轰击石蜡的射线是石蜡的射线是γ射线，那么光子的能量应达射线，那么光子的能量应达55 MeV，这与实，这与实际测得的射线能量际测得的射线能量10 MeV相去甚远．这射线在向约里奥夫相去甚远．这射线在向约里奥夫妇招手呼喊：我不是妇招手呼喊：我不是γ射线射线……！可惜的是，他们擦肩而过，！可惜的是，他们擦肩而过，无缘相识面对无缘相识面对55eV与与10eV的矛盾的矛盾 ，他们还是十分牵强地，他们还是十分牵强地解释为其它的原因，并于解释为其它的原因，并于1932年１月年１月11日向巴黎科学院提交日向巴黎科学院提交了实验情况和对未知射线判定为了实验情况和对未知射线判定为γ射线的结论。

射线的结论q 1932年１月底，查得威克得到这一论文，年１月底，查得威克得到这一论文，约里奥夫妇的实验使他心跳，他认为约里奥约里奥夫妇的实验使他心跳，他认为约里奥夫妇的结论肯定有误，违反能量守恒啊！他夫妇的结论肯定有误，违反能量守恒啊！他敏感到这很可能是导师卢瑟福预言、自己苦敏感到这很可能是导师卢瑟福预言、自己苦苦寻找了苦寻找了12年的中子他决定用云室的方法年的中子他决定用云室的方法探测射线的速度和质量探测射线的速度和质量q他先测出射线的速度不到光速的十分之一，他先测出射线的速度不到光速的十分之一，排除了是排除了是γ射线的可能，又用弹性碰撞动量射线的可能，又用弹性碰撞动量守恒的方法测出不带电粒子的质量与质子守恒的方法测出不带电粒子的质量与质子质量差不多他还根据自旋确定不带电的质量差不多他还根据自旋确定不带电的粒子不可能是由质子和电子组合而成，只粒子不可能是由质子和电子组合而成，只能是另一种新的独立粒子，他称之为中子能是另一种新的独立粒子，他称之为中子就这样，仅用了十天时间，成功地证实了就这样，仅用了十天时间，成功地证实了这种中性射线就是中子流他当之无愧地这种中性射线就是中子流他当之无愧地成为成为“中子之父〞，并因此获中子之父〞，并因此获1935年诺贝年诺贝尔物理奖。

尔物理奖q“机遇只偏爱有准备的头脑〞机遇只偏爱有准备的头脑〞q中子的发现，有重大的意义，中子不带电，用它去轰击中子的发现，有重大的意义，中子不带电，用它去轰击原子核，不受库仑力的影响，是研究原子核的强有力的原子核，不受库仑力的影响，是研究原子核的强有力的“炮弹〞在此以前，可供研究用的炮弹〞在此以前，可供研究用的“炮弹〞只有天然放射炮弹〞只有天然放射元素发出的元素发出的α、、β、、γ三种射线，中子流那么是穿透本领更三种射线，中子流那么是穿透本领更大，轰击原子核更有效的大，轰击原子核更有效的“炮弹〞，人们用它轰击各种原炮弹〞，人们用它轰击各种原子核，获得许许多多人工放射性同位素，用它轰开铀核，子核，获得许许多多人工放射性同位素，用它轰开铀核，实现了原子能的利用实现了原子能的利用 q问题情景：问题情景：q为了使水果、蔬菜或其它的食物能存放的时为了使水果、蔬菜或其它的食物能存放的时间长一些，能在长时间保持新鲜，你有什么方间长一些，能在长时间保持新鲜，你有什么方法？法？q辐辐射射方方法法处处理理粮粮食食q复习回忆：复习回忆：q1、什么是原子核的衰变？、什么是原子核的衰变？q2、原子核的衰变有什么样的规律、原子核的衰变有什么样的规律q原子核放出原子核放出a粒子或粒子或ß粒子，由于核电荷数粒子，由于核电荷数变了，而变成另一种原子核。

变了，而变成另一种原子核q1〕、衰变时电荷数和质量数都守恒〕、衰变时电荷数和质量数都守恒q2〕、衰变过程不可逆，所以用箭头，不用等号〕、衰变过程不可逆，所以用箭头，不用等号q3〕、由实验决定，不凭空编造〕、由实验决定，不凭空编造。