成都理工大学刘晓辉老师放射化学基础-第1章
成都理工大学刘晓辉老师放射化学基础-第6章
（1） 同位素标记化合物（ isotopically labeled compound ） :指同位素未变化合物与一种或 多种同位素取代的相同化合物的化合物。
当在一种同位素未变化合物之中加入了唯一一 种同位素取代的相同化合物，则称为定位标记 化合物（specifically labeled compound ）。 在这种情况下，标记位置（一个或多个）及标记 核素的数目都是确定的。其分子式标记位置需 用方括号标出核素符号，其余位置按照通常方 式写，如[14C]H4、 CH3— CH[2H]—OH等。
C－H
C－I
3H
C－3H C－131I
+
131I
C－SH
35S
C－35SH
氚气曝射交换法
3H
2
3.生物合成法
生物合成法是利用动植物、藻类、微生物或 菌类的生理代谢过程，将示踪原子引入需标记的 化合物分子中。 整个生物合成过程大体上分成四步：(1)把 示踪原子或简单的标记化合物引入活的生物体内； (2)控制适宜生物体代谢的条件，在生理代谢过 程中，示踪原于经一系列复杂的生物化学过程后， 标记到所需的分子上； (3)将上述生物体转化成 某种需要的化学形式，以便进行分离、纯 化，或用其它标记化合物制备的方法作进一步合 成；(4)进行分离和纯化，将所需的标记化合物 同生物体分开。
第1节 标记化合物的命名和特性
1. 标记化合物的命名
国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）规定： 同位素（组成）未变化合物（isotopically unmodified compound ）：指化合物中所有 元素的宏观同位素组成与它们的天然同位素 组成相同的化合物。 其分子式和名称按照通常方式写，如CH4、 CH3— CH2—OH等。
放射性地球物理第一章 放射性方法基本知识 共132页
原子核质量 = 原子质量 — 全部电子的质量 MN(Z,A) = Ma(Z,A) — Z me 忽略了电子的结合能 （ eV 量级）
原子的质量可以用质谱计精确测量(有表可查) 原子核质量可以精确确定
3) 核物质密度
原子核中核子紧密挤在一起 根据 = M/V 计算 核物质密度 :
~ 2.3 1014 g/cm3 1 cm3 核物质 2 亿吨重 !
黑 洞 1018 核物质 1014 中子星 109 白矮星 105
水1 密度比较 g/cm3
5.原子核的
1)、核素基本情况
稳定性
现在已发现核素 2800 种，天然存在 300多
反中微子
+
+ ++
+ +
+
+ +
+ 质子转变成中子，并且 带走一个单位的正电荷
中子转变成质子，并且 带走一个单位的负电荷
－
中微子
三种子体分享裂变能——因此电子具有连续能量
2、β衰变－ β－衰变
发生β-衰变的原因 ：原子核中中子数太多
14 C原子核中的中子发生 β-衰变，产生一个质子， 一个负电子和一个反中微子
放射性地球物理
核技术与自动化工程学院
一、课程安排
1、理论16学时 1）第1章放射性方法勘查的基本知识 3学时 2）第2章射线与物质相互作用 3学时 3）第3章核辐射测量单位及核辐射防护2学时 4）第4章带电粒子测量方法2学时 5）第5章r射线测量方法 2学时 6）第6章x射线荧光测量方法2学时 7）其他核辐射测量方法2学时 2、实验8学时 1）r能谱测量 4学时 2）x荧光测量4学时
第1章-放射性基本知识2014
教材与参考文献
汤彬,葛良全,方方,刘义保赖万昌,周四春《核辐射测量原理》, 哈尔滨工程大学出版社，201108 葛良全,周四春《核辐射测量方法》，成都理工大学，2007 方方,唐红等《放射性勘探简明教程》成都地质学院，1992 刘庆成等，《核科学概论》，哈尔滨工程大学出版社,2005 章晔,华荣洲,石柏慎《放射性方法勘查》原子能出版社,1990 成都地质学院三系《放射性勘探方法》原子能出版社，1978 G F Knoll. Radiation Detection and Measurement.1989 C E Crouthamel, Appliied Gamma-Ray Spectrometry,1970 Nuclear Geophysics Applied Radiation Isotopes Journal Applied Radiation and Isotopes Radioactive Methods. Geophysics
1899年，卢瑟福（Rutherford）和欧文斯（Owens）发现 射气（emanation)现象。
1901年，Pierre 和Marie Curie发现镭（Ra）之后又发现了 钋（Po）。通过研究铀钍矿石的放射性，发现 Ra比铀、 钍具有更强的放射性，于是从沥青中提炼出镭。 1903年， Becquerel 和Marie Curie夫妇分别获得物理诺贝 尔奖。 1911年， Marie Curie 获得化学 Nobel Prize for isolatiing radium（ Pierre died in 1906）。 Marie Curie died in 1934 at the age of 67 years as a result of prolonged exposure to radioactivity Ra.
放射化学学习资料
第四章
放射性物质的分离方法
1、 改善沉淀分离的技术措施 （1）使用载体、反载体和净化载体； （2）破坏放射性胶体（络合剂，酸煮回流)； （3）提高介质酸度； （4）加 入放射性核素杂质络合剂； （5）加入表面活性剂减少放射性核素在沉淀上的吸附； （6）均相沉淀 2、选用萃取剂的原则： （1）和原溶液中的溶剂互不相溶； （2）对溶质的溶解度要远大于原溶剂； （3）要不易于挥 发； （4）萃取剂不能与原溶液的溶剂反应。 3、简单分子萃取 ：1）特点：溶剂与被萃取物质没有化学作用，是一种被萃取物质在两相中溶解的竞争过程。 2）原理 在简单分子萃取体系中，被萃取的溶质在水相和有机相中常有电离、络合、聚合等作用，因此其分 配比和分配常数一般是不同的。 4、中性络合萃取 1）特点：萃取剂是中性分子，被萃取溶质与萃取剂形成中性络合物而被萃取。主要中性络合 萃取剂有：中性磷类，含氧萃取剂，酰胺，中性含氮萃取剂，二烷基亚砜等 2）原理 在中性络合萃取体系中， 存在两种平衡（也可以表示为四种平衡） ，分别是水相中的络合平衡和水油两相的萃取平衡。 5、酸性络合萃取 1）特点：萃取剂是有机弱酸，被萃取金属离子和萃取剂 HA 中的 H+发生阳离子交换形成中 性络合物而被萃取，所以这类萃取又可称为阳离子交换萃取。 6、离子缔合萃取 1）特点：水相中金属的络阴离子(或络阳离子)与萃取剂形成的反离子以离子缔合方式结合成萃 合物而被萃取。这类萃取包括胺类萃取，氧正离子盐萃取和其它大离子缔合萃取等类型。 2）原理： 高分子胺萃取剂先与无机酸作用形成溶于有机相的胺盐，胺盐的阴离子再与金属络阴离子进行交换 而将金属离子萃入有机相。所以胺类萃取又称阴离子交换萃取。 7、协同萃取 1）特点：用两种或两种以上萃取剂的混合物萃取金属离子时，若金属离子的分配比比相同条件下 用单个萃取剂时的分配比之和高，这种现象称为协同萃取。 2）原理： 两种或两种以上的萃取剂作用时，生成了一种新的、 同时含有萃取剂和 协萃剂的络合物，这种络合物更稳定。更易溶于有机相，因此产生了协萃效应。 1 8、萃取方法 ：错流萃取；连续逆流萃取；分馏萃取 n 1 E ( E 1) n 9、萃取方法公式总结：简单萃取 P 1 E 1 E 1 1 P 1 n 1 ( E 1) n 错流萃取 逆流萃取 10、离子交换树脂的化学结构 可分为骨架（基体和交联剂） ，以及离子交换功能团，其中骨架是立体网状结构 的高分子聚合物。目前最常用的离子交换树脂是苯乙烯—二乙烯苯的聚合物；离子交换树脂的物理结构有四种类 型 ：微孔球型；大孔球型；表面膜型；多孔表层型。 11、离子交换树脂的种类：强酸性阳离子交换树脂； 弱酸性阳离子交换树脂 ；强碱性阴离子交换树脂 ；弱碱性 1/n 阴离子交换树脂 n [M ] [H ] M/n 12、单位重量(或体积)离子交换树脂中所含可交换离子的多少称为树脂的交换容量 EH [M n ]1/n [H ] 13、离子交换反应选择系数 14、影响选择系数的主要因素有：与树脂的性质、被交换的溶质离子的性质、离子交换过程的分配比 D 15、离子选择性顺序：Na+＜Ca2+＜Al3+＜Th（IV） ，F-＜C1-＜Br-＜I16、塔板理论是 Martin 和 Synger 首先提出的色谱热力学平衡理论。它把色谱柱看作分馏塔，组分在塔板间隔内的 分配平衡过程。塔板理论导出了色谱流出曲线方程，成功地解释了流出曲线的形状、浓度极大点的位置，能够评 价色谱柱柱效。 如果洗脱色层中溶质在两相分配比为常数，则吸附等温线为直线，此时，洗脱液中溶质随洗脱时间分布曲线为 一条高斯分布曲线。
第一章 放化
发
展
放射化学— 成就辉煌（ 放射化学— 成就辉煌（续）次诺贝尔物理学奖 至今，
1/3的诺贝尔物理学，诺贝尔化学奖， 的诺贝尔物理学，诺贝尔化学奖， 的诺贝尔物理学 与放射性，放射线（粒子） 与放射性，放射线（粒子）有关
成就举例
同位素性质表 14193页 页
放射化学基础
第一章 绪论 §1-1 放射化学的定义和内容 放射化学(Radiochemistry)这一名词最早在1910年 由卡麦隆(Cameron)提出，其任务是研究放射性元 素及其衰变产物的化学性质和属性。 后来，斯达力克(И.E Cтapиk)在“放射化学基础” 一书中定义：放射化学是研究放射性同位素的普 通化学和物理性质的科学，其特点是研究超微量 物质的状态及行为的规律性，并且有特殊的研究 方法。
1. 1895：X-ray 发现—伦琴 1895： 发现— 2. 1896：U化合物中发现看不见的射线—贝科勒尔 1896： 化合物中发现看不见的射线— 放射化学 3. 1898：84Po, 88Ra发现—居里夫妇 1898： Ra发现 发现— 核基础时代 1899： 1899： β ； 1900 ：γ ； 1903 ：α 4. 1903：放射性衰变的发现—卢瑟夫 1903：放射性衰变的发现— 5. 1905：相对论原理，物质—能量转换: E=MC2 Einstein 1905：相对论原理，物质—能量转换: 发 6. 1911：原子结构模型—卢瑟夫 1911：原子结构模型— 1913：原子结构模型— 1913：原子结构模型—波尔模型 7. 1919： α人工核反应—卢瑟夫 1919： 人工核反应— 8. 1920：预言存在中子 1920： 9. 1925：国际放射医学会议召开 1925： 10. 1932：发现中子—查德威克 1932：发现中子— 展 11. 1934：人工放射性物质的制造—小居里夫妇 1934：人工放射性物质的制造— 12. 1938： U裂变发现—奥托 汗 1938： 裂变发现—
放射卫生学-第一章核物理基础汇总
3. 1986年4月26日切尔诺贝利核泄漏事故
切尔诺贝利核泄漏事故被称之为历史上最严重的核电站灾难。1986年4月 26日早上，切尔诺贝利核电站第4号反应堆发生爆炸，更多爆炸随即发生并引 发大火，致使放射性尘降物进入空气中。据悉，此次事故产生的放射性尘降 物数量是在广岛投掷的原子弹所释放的400倍。
第一章
放射物理学基础知识
第一节 原子和原子核结构
原子和原子核结构
一、原子结构
自然界中的任何一种物质都是由很多同样 的分子组成的。分子是由相同的或不同的原子结 合而成的，而原子是任何一种化学方法都不能分 解的最小粒子。分子是保持该物质基本化学性质 的最小个体。它的种类虽然是无穷无尽的，但它 们都是由不外乎100多种基本成分组成的。这些 基本成分叫元素，元素的最小单位是原子。
Tc
六、 放射性核素（radionuclide）
是一类不稳定的核素，原子核能自发地不 受外界影响（如温度、压力、电磁场），也不 受元素所处状态的影响，只和时间有关。而转 变为其他原子核或自发地发生核能态变化的核 素，同时释放一种或一种以上的射线，这一变 化的过程称为放射性核衰变 （radioactive nuclear decay），或蜕变（简 称核衰变）。核衰变是由原子核内部的矛盾运 动决定的。每种元素的原子核，其质子数和中 子数必须在一定的比例范围内才是稳定的，比 例过大过小放射性核素都要发生核衰变。
原子结构 原子核外电子运动区域与电子能量的关系 电子能量高在离核远的区域内运动，电子能 量低在离核近的区域内运动 ，把原子核外分成七 个运动区域，又叫电子层，分别用n=1、2、3、4、 5、6、7…表示，分别称为K、L、M、N、O、P、 Q…，n值越大，说明电子离核越远，能量也就越 高。当内层轨道电子获得一定能量即会跃迁到外 层轨道，称激发；电子脱离原子称电离。内层电 子空缺时，外层电子又会跃迁（激退）到内层补 缺，而多余的能量以标志（特征）X射线或俄歇 电子形式放出。
放射化学实验讲义定稿
实验1：溶剂萃取实验实验目的了解溶剂萃取的基本原理，初步掌握溶剂萃取实验技术。
实验原理萃取操作的进行取决于混合液中溶质向溶剂中的传递，故已属于传质操作。
它所依据的基本原理及混合液中各组分在两液相中的不同溶解度而造成的不同分配。
通常，混合液中被萃取的物质称为溶质（如苯酚），其余部分称为原溶剂，而加入的第三组分（如煤油）称为溶剂或萃取剂。
所选萃取剂的基本条件应对混合液中溶质有尽可能大的溶解度而与原溶剂则不相容或部分互溶。
溶剂通常由萃取剂、稀释剂和改质剂组成。
萃取过程涉及到分配常数、分配比、萃取率和分离因子等基本概念。
在给定的温度下，如果被萃物在两相中分子形式相同，则达到萃取平衡时，被萃物在互不相容的两相中浓度比值为一常数（Nernst 定律）即]/[)]([K d M o M =，下标（o ）表示有机相。
分配比D 定义为有机相中被萃物质总浓度/水相中被萃物质总浓度。
萃取率E 是一个表征萃取难易程度的量，定义为（有机相被萃物质的量/两相中被萃物质的量）×100％。
E 和D 之间存在如下关系：E ＝D/(D+V/V 0) ×100％, V/V 0为水相与有机相体积之比。
分离因子β表示两种物质萃取分离难易程度的实验参数，如A,B 两物质在相同条件下的萃取分配比为DA,DB ，则其分离系数为：B A D D /=ββ等于1时没有分离效果，β愈大于（或小于）1，两物质的分离效果愈好。
但是分离效果的好坏不但与β有关，而且与分配比本身的大小有关。
仪器和用具碱式滴定管，取样器，萃取管，烧杯，离心分离器，多头电磁搅拌器，磁子，分析天平，容量瓶，烧杯试剂纯度大于99％的TBP加氢煤油分析浓纯硝酸酚酞指示剂分析纯NaOH实验步骤1 配制溶液1）称4g NaOH溶于1000ml去离子水配制称0.1mol/L NaOH 溶液，用0.05mol/L 标准苯二酸氢钾溶液标定。
2）用量杯取75.0mLTBP，加入到250ml容量瓶种，然后用加氢煤油洗涤量筒3次，转入容量瓶中，用加氢煤油稀释到刻度，混匀得到萃取溶剂。
RT教材
第一章 射线探伤的物理基础§1-1 X 射线的产生一、原子和原子结构：原子由原子核与核外飞速旋转的电子组成。
原子核是由带正电的质子和不带电的中子组成。
每个质子和中子质量非常接近均具有一个质量单位。
（以碳质量的121为一个原子质量单位用1“u ”表示）照此规定氢元素的原子量为1，氧元素为16。
原子质量数A=中子数+质子数 质子数=核电荷数=Z=原子序数 质子数=核电荷数=核外电子数=原子 中子数=原子数-质子数（或原子序数） 例：60C06027C27个质子 60-27=33个中子原子序数27，核外电子27个电子质量很小可忽略不记，它等于18371氢原子质量。
二、X 射线的产生1、 X 射线产生的条件：X 射线是由X 射线发生器产生的，X 射线发生器由三部分组成：（即产生X 射线的必要条件） ① 发射电子——灯丝（阴极） ② 加速电子的装置——高压发生器 ③ 受电子轰击的阳极靶——阳极过程：灯丝加热后放出电子，在灯丝与靶之间加几十～几百千伏电压后，电子以很高速度撞击靶面，失去所具有的动能，电子的能量绝大多部分转化为热能，极少部分以X 射线形式辐射出来。
因为带电粒子在加速减速时，必然伴随着电磁辐射的发生。
⑴连续X 射线连续X 射线是高速运动的电子和原子核核外库仑场的作用过程中发射出来的。
① X 射线的性质：X 射线是一种电磁波，具有电磁波的波粒二相性 即：{在极端情况下，电子的能量全部转变为X 射线光电子能量h ν，而大部分电子是经过多次制动，逐步丧失动能的。
这就是使转换过程中发出的电磁辐射具有各种波长。
因此X 射线的波谱是连续分布的，称为连续谱。
② 最短波长λmin 计算：10-6-10-7mmHg玻璃（陶瓷）波的性质:波长与频率的关系：λ=——粒子的性质：粒子的能量 hν Cν λ：波长ν：频率h ：布郎克常数e —电子电量：1.6×10-19λc h eV mV hv E .212====即：λch eV .=λ=Ve ch ..KV4.12min =λÅ ※ 结论：最短波长只与管电压有关，与阳极靶材料无关，与管电流、灯丝电流均无关。
放射化学基础第1章
教师：刘晓辉 成都理工大学 核技术与自动化工程学院
第1章 绪论
放射化学(Radiochemistry)
最早由英国的卡麦隆（A. Cameron）于 1910 年提出——放射化学是研究放射性元素及其 衰变产Байду номын сангаас的化学性质和属性的一门科学。
目前定义
放射化学是研究放射性物质，及与原子核 转变过程相关的化学问题的化学分支学科。
第2节 放射化学研究的内容
（1）基础放射化学（Basic Radiochemistry）
研究放射性物质的物理化学行为和状态及其分 离、纯化方法和原理。
低浓度时放射性物质的物理化学行为和状态； 吸附、共沉淀、胶体
研究放射性物质的分离、纯化方法及其原理。 共沉淀法、溶剂萃取法、离子交换法、色谱法等。
不
爆
断
炸
在原子弹试验后两年零八个月，我国于1967年 6月17日又成功地进行了首次氢弹空爆试验。
1971年9月，我国第一艘核动力潜艇下水。“两弹一艇” 伟业标志着我国进入了核大国的行列，我国在一些原属空 白的重要科技领域缩短了与世界发达国家的差距，进入世 界科技前沿。
（4）现代阶段
• 能源－ 核电站 • 基础医学－ 放射性核素作示踪剂 • 临床医学－ 放射性药物 • 药剂学－ 放射性标记化合物
1942年，费米(Fermi)用慢中子轰击U，得到几种β放射性产物。
The Nobel Prize in Chemistry 1943
G.V. Hevesy The Absorption and Translocation of Lead(ThB) by plants [ThB=212Pb] Biochem. J. 17, 439 (1923)
《放射化学基础》课件
功率源、材料性能检测、无损检测等。
3
放射性同位素在环境监测中的应
用
介绍放射性同位素在污染检测和环境监 测中的应用，如水、空气、土壤等。
放射化学的未来
放射化学的研究进展
概述放射化学的新进展和未来的 研究方向。
放射化学的新应用场景
展示放射化学在新领域的应用， 如旅行医学和个性化医疗等。
未来放射化学的发展方向
详细说明测定放射性同位素的 方法，包括液体闪烁计数器、γ 辐射谱仪、α粒子计数器等。
放射化学分析的应用
介绍放射化学分析在不同领域 中的应用，如环境、医学、工 业等。
放射化学的应用
1
放射性同位素在医学中的应用
介绍放射治疗、核医学影像、核素治疗
放射性同位素在工业中的应用
2
等医学应用。
详细说明工业中的同位素应用，如激光
放射性同位素的测定和应用
介绍放射性同位素的测定方法及 其在生命科学、地球科学和考古 学等领域的应用。
放射性同位素的特性
放射性同位素的放射性衰变 放射性同位素的能量释放 放射性同位素的放射线
- α、β、γ衰变及其他衰变方式 - 核反应中的能量释放 - γ射线、X射线、α/β粒子等
放射化学的危害
放射性物质的剂量单位
根据应用需求和技术进步，预测 放射化学未来的发展方向。
放射化学基础
这是一门揭示放射性物质的性质和应用的学科。本课程介绍了放射化学的基 础知识，以及其在医学、工业和环境监测等领域的应用。听众将从这些内容 中找到有趣和有用的信息。
放射化学是什么？
放射性同位素的半衰期
学习什么是放射性同位素，以及 它们的半衰期和衰变系列。
放射性核反应的基本过程
了解放射性核反应的基本过程、 核裂变和核聚变的区别。
核辐射测量方法(成都理工大学)电子教案.docx
※〈第一•课：绪论〉课时：2学时教学目的与要求：了解与核辐射相关的基本概念、内涵，核辐射测量的发展史、放射性的发展史。
教学内容：核辐射测量的发展史；放射性的发展史；核辐射的定义与分类；天然核辐射的来源；原了与原了核结构（绪论、第一章第1节）教学方法与过程：1） 0・45分：发展史采用记年顺序讲解。
重点讲解对放射性、核辐射测量方法的建立、应用等产生重大影响、重要贡献的人和事。
2）45-70分：核辐射的来源与分类3）70-90分：通过图形讲解原子与原子核结构，及其基本概念。
参考书：放射性勘查方法（章哗等编，原子能岀版社），原子核物理（卢希庭编，原子能出版社），核技术勘查（吴慧山等编，原子能出版社）探＜第二课：核衰变与天然放射性衰变系列〉课时：2学时教学目的与要求：掌握核衰变有关的基木概念，核衰变的基木规律，天然放射性衰变系列。
教学内容：核衰变定义、主要衰变类型，铀、牡、钢铀放射性系列，钾一40衰变纲图。
教学方法与过程：区 0・5分：概括性地重复讲解上一次课的基本概念、理论与重要结论，并引出本堂课教学的主要内容。
矽5・45分：核衰变定义、a、B、Y衰变的物理实质。
区45-70分：铀放射性系列。
& 70-90分：饪、钢铀放射性系列。
采用板书方法演示核素的衰变纲图，铀、社系放射性系列衰变图。
作业题：画出铀系列衰变图。
B衰变的物理实质是什么？为什么B射线能量是连续谱？参考书：放射性勘查方法（章晔等编，原子能出版社），原子核物理（卢希庭编, 原子能出版社），核技术勘查（吴慧山等编，原子能出版社）探V第三课：天然放射性射线谱特征〉课时：2学时教学目的与要求：教学内容：不成系列核素的衰变，天然放射性a、B、Y射线谱及其特征。
核衰变的基本规律教学方法与过程：倉0・10分：概括性地重复讲解上一次课的基本概念、理论与重要结论，并引出木堂课教学的主要内容。
& 10-45分：不成系列核素的衰变。
逐45-75分：天然放射性a、B、Y射线谱及其特征。
绪论 与第一章 核物理与核化学基础
Y + 42He +Q Z-2
α粒子的性质
（1）具有很强的电离作用和照相作用， 在磁场中会偏转，但贯穿本领很小（一 张纸就能挡住）。 （2）能量是单一的。
一个实例：
226 88Ra 222 Rn 86 222
Rn + 42He +Q 86 218 Po + 4 He +Q 2 84
其差值： ΔM = （Z MP + N Mn）- M核
又代表什么呢？
原来，原子中的所有质子和中子结合起 来时会放出一部分的能量。我们把这部分 的能量称之为原子核的结合能（ ΔE ）。 ΔM 则称为质量亏损。 根据质能联系定律， ΔE= ΔM C2。
如将ΔE除以该核的核子数，得到每个核
子的结合能，又称为比结合能。
X代表原子的符号，A和Z分别表示质量数和质子
数。如碳-14核素可表示为： 146C 或14C。
核素可分为稳定核素和不稳定核素
（也称放射性核素）。
不稳定核素：能自发地改变核结构，
放射出某种射线而转变成另一种原子核
的原子。
同位素：具有相同的Z值而A值不同的一
系列核素称为该元素的同位素，它们之间
也互称为同位素。
2、原子核
由质子（p）和中子（n）组成，因此又
将其统称为核子。中子比质子略重。
所有元素的原子质量都接近某一整数，
我们将其称为质量数（A）。
用Z表示质子数，N表示中子数，则：
A=N+Z
3、原子核的结合能和质量亏损
原子核由质子和中子构成，但是核质量 小于其核子质量之和，即： M核 < Z M P + N Mn 这是为什么呢？
种类有关外，还和建筑物位臵、通风条件
影像（第一章）
1-1：产生X射线需要哪些条件？产生X射线必须具备三个基本条件：首先应有一个电子源，能根据需要随时提供足够数量的电子。
其次应能够获得高速电子流，这又需要两个条件：其一是有一个高电压产生的强电场，使电子获得很大的动能；其二是有一个高真空度的空间，使电子在高速运动中不受气体分子的阻挡而降低能量，同时，也能保护灯丝不致因氧化而被烧毁。
第三要有一个能够受高速电子撞击而产生X射线的靶。
1-2：影响X射线管有效焦点大小的因素有哪些？影响X射线管有效焦点大小的因素有：靶倾角的大小：靶倾角越小，有效焦点的长度越小，即有效焦点的面积越小。
灯丝长度：缩短灯丝长度，有效焦点越小。
1-3：在X射线管中，若电子到达阳极靶面的速度为1.5x10^8m/s，求连续X射线谱的最短波长和相应的最大光子能量。
Me=Mo/(1-v²/c²) ½ =[9.11x10^(-31)]/[1-(1/2) ²]½=1.052×10^(-30) kgHv=(me .v²)/2=[1.052x10^(-30) x (1.5)x10^8) ²]/2=1.18×10^(-14)J=73.8keVλ(min)=[hc/hv(max)]=0.0169nm1-4：下面有关连续X射线的解释，哪些是正确的？（1）连续X射线是高速电子与靶物质轨道电子相互作用的结果（X）答：连续X射线是高速电子与靶物质原子核发生相互作用的结果（2）连续X射线是高速电子与靶物质的原子核电场相互作用的结果（√）（3）连续X射线的最大能量决定于管电压（√）答：高速电子与靶物质原子核发生相互作用时，一般情况下高速电子的动能一部分用于产生X射线，一部分仍为电子动能；而当高速电子直接撞击原子核时，电子失去所有动能，全部用于产生X射线。
而高速电子的动能的大小正是由管电压决定，所以连续X射线的最大能量决定于管电压（4）连续X射线的最大能量决定于靶物质的原子序数（X）（5）连续X射线的质与管电流无关（X）答：连续X射线的质就是连续X射线光子的能量，而X射线光子的能量是与管电压有关的1-5：下面关于特征X射线的解释，哪些是正确的？（1）特征X射线是高速电子与靶物质轨道电子相互作用的结果（×）解析：如果高速电子没有与靶原子的外层电子作用，而是与内层电子发生作用，就会产生特征辐射，特征辐射的谱是线状的。
放射化学基础
放射化学基础放射化学是一门研究原子核发射的能量与其产生的影响的科学，它研究的范围很广，从单个原子核的发射能量到大规模的核反应，再到由此产生的化学物质的耦合。
放射化学的研究对象包括在自然界中广泛存在的各类放射性物质，以及在量子力学中表现为放射性物质的粒子，比如电子、中子和粒子束。
放射化学还研究各种形式的放射能量诸如X射线、射线，以及由它们引起的化学过程。
放射化学的地位在科学界是非常重要的，因为它可以用来解释物质的物理性质，以及原子核反应的实质。
放射能的基本概念放射性核素是由原子核放射出的能量粒子，它们有自己的发射能量，可以发射各种各样的射线，比如α粒子、β粒子、中子和质子等。
这些放射性核素能量粒子可以在空气中传播，并通过化学反应而被物质吸收。
根据其特性，放射性核素可以分为无序放射性核素、放射性核素碎片和放射性元素。
放射能源放射能源有自然界的放射能源和人造的放射能源。
自然界的放射能源包括太阳辐射、地球辐射和核衰变所产生的放射能。
这些自然形成的放射能源被用来研究物质的结构和性质。
人造放射能源也分为无序放射能源和放射性元素。
无序放射能源是由原子核反应生成的，它们有各种形式，比如同位素核素发射出任意类型的射线，或放射性碎片发射出任意类型的射线。
放射性元素是由放射性核素衰变而产生的，它们可以发射α粒子、β粒子或中子。
放射化学的应用放射化学的应用范围很广，比如核反应的研究、核材料的研究、放射安全性的研究、医学诊断、药物合成和药物治疗等。
核反应的研究放射化学用于研究核反应的过程，由于核反应的特殊性，研究它们的反应机理和反应过程非常困难，但是，利用放射化学可以研究核反应的特性，推导出核反应的反应机理，从而对核反应过程有更深入的了解。
核材料的研究核材料需要经过放射化学的研究，因为它们的性质是由它们的原子核组成和发射能量的存在来决定的，放射化学可以研究这些物质的组成、发射能量、耦合等特性，从而帮助我们更好地利用核材料。
放射工作人员培训资料之一
放射工作人员培训资料之一第一章X线产生和性质一、X线的产生1、要有一个电子源，能依照需要随时提供足足数量的电子这些电子在电场作用下奔向阳级，便形成电流。
2、要有一个能经受高速电子撞击而产生X线的靶。
3、要有高速电子流，取得高速电子流需具有两个条件，其一是有一个高电压产生的强电场。
其二是有一个真空度较高的空间，以使电子在运动中不受气体分子的阻挡而降低能量，也能爱惜灯丝不致固氧化而被烧毁。
X线产生进程是含少量气体的电离，或是利用热灯丝发射电子产生电子源，当加压于阴阳两级间两头时；以垂直阴级面方向飞去而或为阴级射线，阳级经受阴级射线的撞击而产生X线。
二、X线本质特点X线的本质是一种电磁波，它的波长很短大约与原子间距为同一数量级，介于紫外线与γ射之间，电磁辐射中微波、红外线、可见光等由于光子能量小，不引发物质电离称为非电离辐射，而紫外线、X线和γ射线由于光子能量大，能使物质产生电离，故称为电离辐射。
X线与其它电磁波一样具有波动和微粒的双重性、波动性要紧表此刻以必然的波长和频率在空间传播。
微粒性要紧表现为以光子的形式在辐射和吸收时具有能量、质量和动量。
X线还具有反射、干与、衍射等现象。
三、X线特点1、物理效应①穿透性。
X线的波长短、光子能量大，故穿透物质能力强。
X线穿透性不但与X线波长有关还与物质性质、结构有关。
一样高原了序数物质、密度大，吸收X线多、穿透差、人体骨中钙（原子序数20）较高，属于不透性组织各类软组织（肌肉、软骨，结缔组织和体液原子组成其密度与不相近，属于中性透过性组织脂肪组织，排列稀疏，密度比软组织小，空腔器官含有气体排列稀疏密度更小，透过性好。
②荧光作用。
当X线照射到某些物质（如钙酸鲺、铂氰钡、银激活的硫化锌镉等）能激发出可见的荧光，荧光屏，影象增强器确实是依照这一特性制作的。
③电离作用。
具有足够能量的X线光子不仅能击脱物质原子的轨道电子产生一次电离，离开原子的电子又与其它原子碰撞，还会产生二次电离。
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教师：刘晓辉
成都理工大学 核技术与自动化工程学院
第1章 绪论
放射化学(Radiochemistry)
最早由英国的卡麦隆（A. Cameron）于 1910 年提出——放射化学是研究放射性元素及其 衰变产物的化学性质和属性的一门科学。
目前定义
放射化学是研究放射性物质，及与原子核 转变过程相关的化学问题的化学分支学科。
1953-8 原苏联第一颗氢弹
1960-2-13
法国第一颗原子弹
1964-10-16 中国第一颗原子弹（2万吨TNT） 1967-6-17 中国第一颗氢弹
（3）近代阶段
蘑菇云
1964 年 10月 16 日 15 时 ,中国在本国西部地区爆炸了一颗 原子弹。标志我国第一颗原子弹爆炸成功，举国欢腾。
喜 讯 不 断
In 1895, W. Roentgen 在他的实验室首先发 现了X射线。
W. Roentgen Nobel Prize His discovery of the remarkable rays subsequently named after him
（1）初期阶段
H. Becquerel
The discovery of Radioactivity
第3节 放射化学的特点
放射性： 在涉及放化操作的整个过程中，放射性一直存在，放射 性核素一直按固有的速率衰变，并释放出带电粒子或射 线。这是放射化学最重要的特点。
不稳定性： 由于放射性物质总是在不断地衰变，由一种物质转变为 另一种或多种物质，使研究体系的组成不断发生变化。 这就要求相应的快化学研究方法。 微量性： 放射性物质的量通常都比较小（g、ng级），低于一般 的化学方法的检出限。操作中要注意丢失现象。
1896年，法国物理学家贝克勒尔 通过大量实验，发现铀会无休止地放 出看不见的神秘射线，铀所具有的这 种神奇本领，称为放射性。
（1）初期阶段
M. Curie
1898年， 发现除了铀和铀的化合物外，
钍和钍的化合物也有类似的放射现象。
铀和钍发出射线与其化合物的组成无关，
放射现象是一种特有的原子现象。
（6）同位素生产及标记化合物 （Isotope Production and Labeled Compounds）
用反应堆或加速器生产各种比活度和不加载体的 （或无载体的）放射性核素和放射源；并制备广泛应用 于各个领域的放射性标记化合物。
工业 医疗
（7）环境放射化学 （Environmental Radiochemistry）
现 了核裂变现象。 研 究 发现，当中子撞击铀原
子核时，一个铀核吸收了一个中子可以分裂成 两个较轻的原子核，在这个过程中质量发生亏
损，因而放出很大的能量，并产生两个或三个
新的中子。这就是举世闻名的核裂变反应。 Otto Hahn,Germany
1942年，费米(Fermi)用慢中子轰击U，得到几种β放射性产物。
（3）核化学（Nuclear Chemistry）
用各种能量的轻、重粒子引发核反应, 实现原 子核的转变;分离鉴定核反应的产物，并由此探讨 其反应机制。
新元素的合成
244Pu+48Ca289114+3n
（4）核药物化学 （Nuclear Pharmaceutical Chemistry）
合成用于诊断各种疾病的新药物，诸如心肌显像
第2节 放射化学研究的内容
（1）基础放射化学（Basic Radiochemistry）
研究放射性物质的物理化学行为和状态及其分 离、纯化方法和原理。
低浓度时放射性物质的物理化学行为和状态； 吸附、共沉淀、胶体
研究放射性物质的分离、纯化方法及其原理。 共沉淀法、溶剂萃取法、离子交换法、色谱法等。
第1节 放射化学的发展历程
（1）初期阶段（1896 - 1931）－ 天然核辐射现象的发 现 （2）发展阶段（1932 - 1942）－人工核反应与人工放
射性元素的发现
（3）近代阶段（1943 - 1969）－ 核反应堆技术应用于 核武器 （4）现代阶段（1970 - 至今）－ 能源的和平利用
（1）初期阶段
核转变。他用α粒子去轰击氮，将氮转变为氧。以
后几年里，又实现了几十种其它轻元素的核反应。 这一伟大发现导致了当前有2800多种核素被发现。
（2）发展阶段ຫໍສະໝຸດ 1932年，J.Chadwick 发现中子 1934年，I.Curie 和 F. Curie 首次获得了人工放射性核素 1939年，O.Hahn 发现原子核裂变现象 1942年，E.Fermi设计出第一座核反应堆
放射性和放射性元素的发现
W. Roentgen's discovery of x-rays
1895年末德国物理学家W. Roentgen用Crookes
管研究高压放电现象时注意到, 当阴极电子束流 轰击玻璃管壁时, 观察到了荧光现象。
（1）初期阶段
W. Roentgen's discovery of x-rays
氢 弹 爆 炸
在原子弹试验后两年零八个月，我国于1967年 6月17日又成功地进行了首次氢弹空爆试验。
1971年9月，我国第一艘核动力潜艇下水。“两弹一艇” 伟业标志着我国进入了核大国的行列，我国在一些原属空 白的重要科技领域缩短了与世界发达国家的差距，进入世 界科技前沿。
（4）现代阶段
药物、脑显像药物；
为核医学对各种脏器多种疾病的诊断和治疗, 以
及为研究人体的体内动态生理活动提供药物。
（5）放射分析化学 （Radioanalytical Chemistry）
研究放射性物质的分离分析方法以及核技术 在分析中的应用。
突出成功的分析方法是中子活化分析； 带电粒子激发X荧光分析及其微区扫描； 同位素稀释法； 加速器质谱分析等。
The branch of chemistry dealing with radioactive phenomena. (From Webster’s New World Dictionary, Third College Edition,p1108)
放射化学是化学的一个分支，是研究有关放 射性现象的一门科学。
（2）放射性元素化学 （Chemistry of Radioelements） 研究天然和人工放射性元素及其化合物的化学 性质、制备方法。
天然放射性元素化学 研究天然放射性元素(U、Th、Ra、Po)的化学性质，以
及有关它们的提炼精制的化学工艺，重点是铀和钍；
人工放射性元素化学 主要研究人工放射性元素的化学性质和核性质 , 以及 它们的分离、纯化和精制的化学过程 , 重点是钚等超 铀元素和主要的裂片元素。
（2）发展阶段
1932年，查德维克(Chadwick) 首先发现中子。
（2）发展阶段
人工核反应与人工放射性元素的发现
The Nobel Prize in Chemistry 1944
Fission of Uranium
1939年，德国科学家奥托· 哈恩和他的助手在法 国科学家约里奥－居里夫妇的实验基础上，发
1955年，确立发展核武器 1958年，中国科学院原子能研究所正式组建 1959年，北大、复旦、南大、中科大、南开、川 大和兰大等高校纷纷开设有放射化学和核物理两 个专业的系，并正式招生。 目前从事核化学和放射化学研究的相关单位：
中国原子能科学研究院、中国工程物理研究院、西北核技 术研究所、中国辐射防护研究院、核工业化工冶金研究院、 中科院高能物理研究所、中科院兰州近代物理研究所、中 科院上海应用物理研究所、中科院合肥等离子体研究所、 海军核化研究所、中国西南工程物理研究院、等
针对环境中的放射性污染, 重点研究与放射性废物 的处理和处置有关的各种化学问题。
利用示踪技术研究污染物质在环境中的迁移和转化问题； 当前在锕系元素和裂变产物的核素迁移方面进行着大量 的工作。
辐射化学与放射化学的区别： 放射化学侧重研究放射性物质的化学性质 和化学行为； 辐射化学主要研究辐射（射线）对物质的 作用。
第4节 放射化学的展望
用重离子核反应合成新元素，扩展元素周期表
与生物医学的结合，发展是核药物化学 在放射分析化学领域中，重视中子活化分析 与环境保护事业密切相关的，防止放射性对环境的
污染研究
本章结束
肖伦（1911-2000） 1939年毕业于清华大学化学系 1947年入美国伊利诺伊大学攻读放射化学专业 1951年博士学位 1955年回国，先后在中国科学院物理所和原子能 所工作 1956年第一次在中国北京大学开设了放射化学课。 在中国发展原子能事业中，指导了特种军用放射 源和氢弹原料氚的研制和民用放射性同位素的研 究、开发、生产和应用，对原子能的军、民两用 均做出了重要贡献。
分离、提取放射性核素镭的旧作坊
The Nobel Prize in Chemistry 1911
成功发现放射性核素镭和钋，又成功提取了核素镭
（1）初期阶段
1913年，索迪(Soddy)提出 了同位素 (isotope)的概念
（1）初期阶段
1919年，卢瑟福(Rutherford)实现了第一个人工
放射性示踪现象 ，创 立了示踪原子法。
The Father of Nuclear Medicine
（3）近代阶段
背景回顾
这是美国对日本投掷的两颗原子弹
满 目 疮 痍
原子弹爆炸
1949-9-22 1952-1-3
原苏联第一颗原子弹 英国第一颗原子弹
1952-10-31 美国第一颗氢弹