放射性同位素安全和防护培训课件(PPT 47页)

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5. α、β、γ射线的性质
α射线：是由α粒子（即氦原子核）组成的粒
子流，出射速度约为光速的1％～10％，它 的电离作用大，贯穿本领小，它在空气中的 射程只有几个厘米，用普通一张纸就可以挡 住。
β射线：是高速运动的电子流，出射速度约
为光速的30％～90％，比α粒子速度大；它 的电离作用较小，贯穿本领较大。它在空气 中的射程因其能量的不同而有较大差异，一 般为几米；用几毫米的铝片屏蔽就可以挡住
1898年，居里夫妇发现了一种新的具有
放射性的元素，它的放射性比铀强400倍，
ห้องสมุดไป่ตู้
为了纪念居里夫人当时被俄国侵占的祖
国波兰，她把这种新的元素命名为
“钋”。
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居里夫人在对沥青铀矿进行检测时， 发现其放射强度确实如贝克勒尔所 说，比铀强许多倍。居里夫妇在巴 黎市立理化学校找到一个不避风雨 的废弃厂棚，用奥地利政府免费赠 送的棕色沥青铀矿残渣倒进大锅， 加上化学药品和水煮沸，用铁棒连
• 由于历史的原因，放射性活度曾采用居里 （Ci）为单位。1950年，为了统一起见，国
际上共同规定：一个放射源每秒钟有 3.7×1010次核衰变定义为一个居里，即
1Ci= 3.7×1010 /s
更小的单位有毫居里（1mCi=10-3Ci）和微 居里（1μCi=10-6Ci）。
• 在1975年国际剂量大会上，规定了放射性活 度的SI单位为贝克，符号Bq
• 非电离辐射：辐射能量较低，照射到物体上时，
不能使物体的分子和原子发生电离（即将原子中 的电子打掉，变成带电的离子），如无线电波、
红外线、可见光、紫外线等。
• 电离辐射：辐射能量较高，照射到物体上时，能 使物体的分子和原子发生电离,如X射线、γ射线、 α射线、β射线、 β+射线及中子射线等。
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8.2 辐射源
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α放射源
• 主要用于烟雾报警器、静电消除器和放射性避雷
器等的离子发生器。常用的α放射性核素有210Po
钋、238Pu钚、239Pu、241Am镅、235U、238U等。
• 常用的α放射源，活度一般较低（104~3.7×109
Bq），而且α粒子的能量一般低于7MeV,在空气
中的射程小于6cm，穿不透皮肤表面的角质层，
原子核的质子和中子统称为核子。
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同位素
1.同位素：同位素是原子序数Z相同而质量数 A不相同的各核素的总称。同位是指各核素在 元素周期表中处于同一个位置，它们具有相 同的化学性质，但各原子核的物理性质不同。
2.自然界中许多元素具有同位素，如：天然 存在的氢同位素有3种：
1H(氕99.985％)、2H(重氢、氘0.015％)、 3H(超重氢、氚）核素丰度：在同位素中各核素天然含量的百分比。
续进行衰2变34。90T如h：
23491Pa镤＋ e
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6.2放射性核素的衰变类型
－α衰变、β衰变、γ衰变
α衰变:放射性核素的原子核放射出α粒子而变为
另一种核素的原子核的过程称为α衰变。
22688Ra
22286Rn＋42 He＋Q
22688Ra
原子序数Ｚ＞82的核素
5.4% α
γ 22286Rn
94.6% 激发态
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7.放射性活度
7.1放射性活度（放射性强度）
• 定义：一定量的放射性核素，在单位时间内 发生衰变的次数。
• 表达式： A=dN/dt • 物理意义：表示放射性物质的放射性的强弱。 • 单位： 国际单位：贝克 Bq
非法定计量单位：居里 Ci 1Ci= 3.7×1010 Bq
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7.2 放射性活度的单位
3 × 108 m/s 3 × 108 m/s
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6.放射性核素的衰变
6.1衰变
原子核自发地放射出射线转变成另一种核
素的过程叫做衰变。在衰变中电荷数和质
量数都是守恒的。如：
23892U
23490Th钍＋42He
母体与子体：如果某一放射性核素A通过衰
变产生B，则称A为B的母体,B为A的子体。
衰变后的子核有的稳定，有的不稳定而继
这种放射性是由α粒子打在铝-27 上发出一个中子而形成磷-30，磷30不稳定，又放射出正电子而形成 的。实际上，他们已经发现了一种 新的放射性物质磷-30.
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4.放射性
4.1放射性
所谓的放射性是指原子核自发地放射 出射线的现象。这些原子核处于不稳定 状态，在其发生核转变的过程中，自发 地放出由粒子或光子组成的射线，并辐 射出原子核里的过剩能量，同时本身转 变成另一种核素或成为原来核素的较低 能态，常见的射线有α、β、γ射线。
放射性的发现：贝克勒尔在听伦琴发现X射线的报
告时，引起了他的联想：“荧光物质在普通光照下
也会发出X射线吗？”他用硫酸铀酰钾这种荧光物
质做了实验：让阳光曝晒硫酸铀酰钾,在铀盐晶体
下放一张用黑纸包好的照相底片，并剪了一块带花
样的金属片
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3 居里夫妇发现新的放射性元素
1897～1906年，居里夫人与其丈夫、 法国物理学家皮埃尔·居里对放射现 象进行了长达10年的开拓性研究。他 们确定：除了铀可以发出看不见的射 线外，钍也可以发出看不见的射线。
故没有外照射危险。但是绝大多数α核素属于极
毒或高毒核素，即使摄入体内的量很少，也会造
成严重的内照射。因此，使用α放射源必须特别
注意保护源的密封性能，防止将源丢失或被盗。
没有使用价值的废源，应按规定处理，不能随便
拆开或扔掉。
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β放射源：
• 主要用作放射性测厚仪、皮肤科敷贴器和气象色谱仪
的电子捕集器等。常用的放射性核素有58Co、60Co、
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4.2 放射性核素
❖放射性核素: 是一类不稳定的核素，能自
发地转变为其他原子核或自发地发生核能态 变化，同时放射出射线的核素，称为放射性 核素。目前已发现的放射性核素近2500种。 Z>83
❖分类 ：分为天然的和人工的2种，其中天
然的有60多种，绝大多数为人工放射性核素。
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❖放射性核素的基本特性：
1.它们都是不稳定的，从其原子核中不断地、自 发地放出射线，而变成另一种核素。即 核衰变。 放出的射线有α射线、β射线、γ射线。
2.每种放射性核素核衰变的速度、放出射线的种 类、能量是其固有的核性质，与外界条件无关。
3.放射性核素放出的射线遇到物质会产生一定的 效应，使这种物质发生变化。遇到不同的物质产 生的效应不同。如：使一些物质的分子产生电离， 产生荧光或使胶片感光，射线遇到植物、动物和 人时，会引起生理变化。
天然存在的氧同位素有3种：16O(99.756％)
17O(0.039％)、18O(0.205％)。
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2贝克勒尔发现放射性－1896年
亨利·贝克勒尔：法国物理学家。 他一直从事铀盐的研究，1880年， 他制备出一种导致发现放射性的铀 和钾的复合硫酸盐－硫酸铀酰钾。 同居里夫妇一起荣获了1903年度诺 贝尔物理奖。
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6.3.3 半衰期T½
➢ 定义：放射性母体原子核数目衰减至原来数目 的一半所需要的时间。
➢ 物理意义：表示核衰变快慢的物理量。 ➢ 各种放射性核素都有一定的半衰期，如Rn-222
变为Po的半衰期是3.82d，Ra-226变为Rn-222 的半衰期是1602a. ➢ T½与λ的换算关系：
T½=(ln2)/λ=0.693/λ λ=0.693／T½
核素的γ衰变往往是与α衰变、
β衰变一起发生的。
• 其他衰变类型：
β＋衰变；电子俘获；
内转换；电子对内转换。
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6.3放射性衰变规律 6.3.1衰变定律
衰变定律：母体原子核的数目随时间呈指数规 律减少，是实验测量统计规律。
N=N0e-λt
(自然对数的底e的值为2.718)
其中：λ为一比例常数，称为衰变常量。
基态
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• β衰变:放射性核素的原子核放射出β粒
子而变为另一种核素的原子核的过程称为β
衰变。β衰变可以看成是母核中有一个中子
转变为质子的结果。
146C
147N＋0e＋ν＋Q
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• γ衰变: 处于激发态的原子核（高能态）向
基态（低能态）跃迁时，其能量以光子的方式 释放出来，发射出 射线，它是一种高能量的 电磁波，波长较短。
• 正是由于居里夫人的忘我献身 精神、严格的科学态度，和她 的巨大的成就而受到世界科学 技术界的广泛的崇敬，因而放 射性活度的单位命名为居里。
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首次发现人工放射性同位素
1934年，法国核物理学家约里 奥-居里夫妇用钋的α射线轰击 铝箔，发现当α源移去后，铝 箔有放射性；其强度也随时间 按指数规律下降。
放射性同位素 安全和防护培训
放射性基础知识
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放射性基础知识
• 原子和原子核的基本性质 • 放射性 • 放射性核素的衰变 • 放射性强弱的表示----放射性活
度 • 辐射源 • 辐射危害
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1. 原子和原子核的基本性质
• 所有的物质都是由分子构成的 • 分子是由原子构成的组成元素的基本单位 • 原子是由原子核和电子构成的 • 原子核由质子和中子构成的，构成
➢ 只与原子核本身性质有关，与外界条件无关,不 因物理条件和化学结构改变而变化。
➢ 母体到子体衰变过程相互独立。
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6.3.2 衰变常量λ
定义：特定能态的放射性核素在dt时间内发生 自发核跃迁的概率除以dt。
物理意义：表示在放射性核素衰变过程中，每 个原子核在单位时间内发生衰变的概率。
每一种放射性核素都有其固定的衰变常量， λ 值越大，表示放射性核素衰变的快。
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γ放射源
• γ放射源是使用最多的放射源，广泛应用于工业、农业、 医疗和科研等部门。为了获得高剂量率的辐射场，使用 强γ放射源的辐照装置，装源活度多数在 3×1015~2×1016(约105~6×105Ci)范围内，也有大于 3×1016Bq(约106Ci)的辐照室；活度在108~2×1012(约 3mCi ~60Ci)的γ放射源主要用于各种核仪表(如料位计， 核子秤、厚度计，密度计等)和工业无损探伤(γ照相)，或 作为γ测量仪表的刻度源和检查源，或供医疗单位进行间 质治疗和腔内治疗用。
63Ni、85Kr氪、137Cs、147Pm钜、204Tl铊等。 • β射线的穿透能力比同样能量α粒子约强100倍，能量
超过70keV的β粒子可穿透皮肤表层。常用的β放射源 的β粒子能量大于70keV，故应考虑β外照射的防护。 • β放射性核素衰变时，常伴随有γ辐射或其他形式的光 子。β粒子穿过周围物质时产生轫致辐射（X射线）， 其穿透能力比β粒子强得多。因此，在使用β放射源时 不能忽略γ射线的防护，即使是纯β发射体，也要减少 轫致辐射（X射线）的影响。
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β射线。
γ射线：是波长很短的电磁波（光子），速度与
光速相同，由于不带电，它的电离作用 小，贯穿本 领很大，能穿透几十厘米厚的钢板。它在空气中的射 程通常为几百米。需用几厘米厚的铅或1米厚的混凝 土做屏蔽层。
X射线：X射线与γ射线的基本作用或效应无本质
的区别，但二者产生的机理不同，X射线由核外内层
电子变动发射的连续能量辐射,γ射线则是由原子核
衰变时的能量发射产生，由核内发射。
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常见射线的性质
射线
n
P X
组成
2 质子＋2 中子 电子 中子 质子
高能光子 高能光子
质量
相对较重 相对较轻
中等 中等
无 无
电荷
2＋ 1－ 不带电 1＋ 不带电 不带电
速度
慢
< 3 × 108 m/s 不定 不定
1Bq=1/s
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7.3 放射性活度的计算
• 放射性活度随时间的延长呈指数规律减 弱.
• 计算公式：A=A0e-λt A0表示在t=0时的放射性活度.
• 放射性比活度a：样品的放射性活度除以 该样品的总质量（或总体积）。 单位：Bq/kg，Bq/L
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8. 辐射源
8.1 辐射
• 辐射分为电离辐射和非电离辐射。
• 辐射源指可以通过发射电离辐射或释放放 射性物质而引起辐射照射的一切物质或实 体。例如，钴-60是发射β射线和γ射线的 辐射源，医用加速器是放射治疗实践中的 辐射源，核电厂是核动力发电实践中的辐 射源。
• 核技术利用领域中的辐射源：放射性同位 素（放射源）及射线装置。
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8.3 放射源分类
放射源分类： 1.按来源：分为天然和人工两大类。 2.以潜在危害程度：Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类、Ⅳ类、Ⅴ 类(见附件)。 3.按密封状况：密封源和非密封源。 4.按射线种类： α放射源、β放射源、γ放射源、低 能光子源及中子源。
续18地98搅～动19几02小年时，。居里夫妇经过4年的艰苦努力，终于 从几十吨沥青铀矿中提炼出0.1g新的放射性元素镭的 氯化物晶体，发现了镭。镭的放射性强度是铀的250 万倍。居里夫妇荣获了1903年度诺贝尔物理奖。
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• 1906年皮埃尔·居里逝世后，居 里夫人继续进行放射性元素的 研究。1911年，由于钋和镭的 发现、镭的分离及其化合物的 研究，又荣获本年度的诺贝尔 化学奖，成为两次获得诺贝尔 奖的第一人。并且是至今获得 这种殊荣的唯一女性。