学术规范同位素实验室2..

核裂变和核聚变
• 原子组成示意图
• （一）元素，同位素（稳定和不稳定），核素，同质异能 素 • 原子核状态决定原子的特性 • ——————————————————————— • 名称 质子数 中子数 能态m 实例 • ——————————————————————— • 元素 相同 不同 不同 I • ——————————————————————— • 同位素 相同 不同 不同 125I与131I • 核 素 相同 相同 相同 125I 或131I • 同质异能素 相同 相同 不同 113mIn与113In
• 探头
电子学分析加工记录
• 探头（探测器）：主要为闪烁体，将辐射能转换为光能， 分为无机晶体（医学上多用NaI，γ 射线 测量）,有机晶体 和塑料闪烁体（多β 射线测量）。
2 影响测量效率的因素
• ①几何位置：即源与探测器间的相对位置 • ②样品体积：容器的形状，性状 • ③射线的能量： γ 射线 能量愈高穿透力愈强， 产生光子几率低，计数效率低。 • ④本底：宇宙射线、环境中的天然放射性、仪 器的热电子和元件的天然放射性、仪器污染、 测量场所周围的放射性。 • ⑤仪器效率。
4 电子俘获衰变
• 缺中子的核从核外电子俘获一个轨道电子，使核内一 个质子变为中子同时放出中微子，俘获多发生在K层。 产生的空位由处于较高能量的壳层电子填补，多余的 能量以标识X线形式释放或使更外层的电子成为自由电 子（俄歇电子）。
• 由于壳层电子的变化， 子核产生特征X射线 （补缺）或俄歇电子 （能量传给另一电 子），它们均来自核 外次级辐射。
电离辐射来源
• 天然辐射照射
– 宇宙射线 – 地球辐射 – 增加的天然照射
• 人工辐射照射
– 医用(最大的人工照 射) – 军事应用 – 核电站 – 工农业应用 – 科研 – 其他
辐射生物效应: 研究辐射能量在生物体内传递所引 起的变化和反应。 核心问题是辐射量-效应关系。 **辐射量是专用的物理量。不同概念的剂量，单位 不同。 效应的特点： 1 辐射作用时间极短（10-18~10-16秒），但其效应 的发生 和发展持续相当长。效应在机体内呈链锁反 应，具有 潜伏期（效应累积）。 2 低能量高效应(有体内辐射量-效的加强机制）。 3 辐射效应十分广泛，效应呈现特殊性和多样性。 •
二 放射性测量
• • • • （一）测量的目的： 定性 定量 定位 • （二）依据：
• 射线与物质的相互作用，， 各种射线与物质间都具有 相同的机理——能量传递， 都能引起相同的结果，即 使物质电离和激发，但它 们相互作用的形式和过程 不同。
（三）固体闪烁探测器
• 1 结构：
NaI PM 放大——脉冲分析——计数微机处理
• 第6条 放射性同位素废物处理 • 1．放射性废物的分类 根据半衰期长短、毒性大小、 废物性状（固体、液体、气体），不同废物要严格 区分处理。 • 2．长半衰期放射性废物要在指定单位和地点存放， 严禁将放射性废物如闪烁液、实验动物尸体和排泄 物等倾倒在下水道或丢弃。 • 3．短半衰期放射性废物，如32P、51Cr、131I、125I、 45Ca等的固体、液体、动物尸体等可在贮存8~10 个半衰期后按一般废物处理。 • 4．长半衰期废物或毒性大的放射性废物，如3H、 14C、等不论是固体或液体如闪烁液或动物尸体 （动物尸体应先用福尔马林固定）都必须用容器密 封、作好标记置于废物贮存室保管，由专业放射性 废物处理机构定期清运处理。
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（二）原子核稳定性与放射性 原子核稳定三要素 1 质子数小于83 2 P:N=1~1.54 3 能态：基态 核素按其稳定程度分为：稳定性核素和放射性核 素。 • 核自发的按一定规律发生变化，放出粒子和能量， 形成新的核素，称为放射性衰变（核衰变），该 特性称为放射性。 • 放射能的来源，单位 ev，特征：连续 固定值
• 2γ 射线与物质的相互 作用： • 光电效应，康普顿效 应，电子对生成。
• γ 射线通过物质时产生的效应， 部分能量转移给次级电子，部 分能量给低能光子（如散射光 子，特征X线），其中次级电子 的能量只有一部分使物质电离 和激发，另一部分以轫致辐射 形式释放，只有用于电离和激 发的能量才能真正被物质吸收。
衰变后生成的子核质量数减少4，原 子序数减少2。
2 -衰变
• 实质：由核内产生向外发射的负电子。 • 核内中子相对过多，一个中子变为一个质子和一 个电子,同时产生一个反中微子的过程。
3 +衰变
• 核内中子数相对缺少，核内一个质子变 为一个中子，同时释放出一个中微子和 一个正电子的过程。
• 第2条 放射性同位素的使用 • 1．放射性同位素的使用必须在上级部门批准认可 的具有资质的实验室进行，实验核医学楼设有各 类放射性同位素实验的专用实验室。各实验室实 行责任人制，由专业技术人员提供技术指导。 • 2．放射性同位素实验室必需严格按相应标准进行 建设，包括高活性区（标记实验、放射性核素发 生器存放）、低活性区、β、γ射线实验室、体外 分析实验室、放射自显影实验室、教学实验室、 仪器测量室等，各类放射性实验必须在相应实验 室进行
第二部分
同位素基础知识
•
一、电离辐射基础知识
• 原子是物质组成基本要素，包括原子能核和核外电子； • 电子在核外按规律成层排列； • 每个电子在各自的壳层轨道上运行，具有一定的能量，越 靠近原子核的电子能量越低，受原子核的束缚力越大； • 原子核中的核子(质子、中子等)在核力作用下，紧密地结 合在一起，原子核分裂需要很大的功，原子核一旦分裂， 则能释放巨大能量，即核能。
溶剂 烷基苯类溶剂甲苯和二甲苯应用最为广泛， 因它们具有较高能量传递效率，价廉易得。 一般溶剂(醚类溶剂)醚类溶剂能量传递效率比 烷基苯类差。 闪烁剂 闪烁剂的基本作用是从受激溶剂分子 中吸收能量，在退激时发射特征光谱的光子。 有第一闪烁剂和第二闪烁剂。 测量瓶一般由玻璃和塑料制成
• 4、样品的测量方法分均相和非均相测量。
2 比活度S.A
• • • • 单位质量放射性物质的活度。 1、元素中某种核素的比活度MBq/mg 理论比活度：A（理论）=λ ×N 2、标记化合物中某种核素的比活度 MBq/mmol 。
（六）射线与物质的相互作用
1 带电粒子与物质的作用： • 电离 激发 吸收 散射 轫致辐射 湮没辐射 契仑科;λ
b
• 几种常用同位素半衰期： 14C 5730a • 3H 12.33a 35S 87.4d • 32P 14.28d 51Cr 27.70d • 45Ca 165d 125I • 60Co 5.271a 60.2d 137Cs 30.17a • 131I 8.04d
（五） 常用放射性单位
• 均相测量指样品溶解于闪烁液中以真溶液形式 测量 • 非均相测量指测量瓶中有两个相系，闪烁体和 样品各存在于一相中，又可分为固相测量和乳 状液测量。
测量仪器介绍
• 613 γ 计数器
Micbeta液体闪烁计数器
WALLAC 1414 液闪仪
三、放射防护
• 防护依据： • 中华人民共和国国家标准（GB18871-2002） 《电离辐射防护与辐射安全基本标准》 本标准适用于：实践、源、照射、干预。 本标准特点： 1、涵盖面广，实用性强。 2、既与国际接轨又有中国特色。 3、把电离辐射防护与辐射源安全并重。 4、放射防护技术要求和管理要求并重。
1 活度：单位时间内衰变的次数，旧的单位 Ci，dps,dpm
新的单位Bq 1Ci=3.7X1010dps=3.7X 1010Bq=37G Bq 1uCi=37K Bq 1mCi=37M Bq
Bq相同只表示它们在单位时间内核衰变数相同（速度）， 并不表示每次发射的粒子种类或数相同也不涉及引起粒 子的能量或生物效应。
• （三）核衰变的方式 • 核衰变的方式、速率、射线的种类及能 量等都是每种核素固有的物理特征，不 受周围环境如温度、压强、PH等影响。 但仍遵循能量守恒、质量守恒、动量守 恒等自然界普遍遵循的守恒规律。
• 最常见的四种衰变方式：
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衰变 +衰变
-衰变 电子俘获衰变
1
衰变
• 原子核自发发射 粒子变成另一种核素。 • 实质：是高速运动的氦原子核 • 核内质子数过多 的重核核素 Z > 82
同位素实验室 安全教育
第一部分
同位素实验的安全 规范
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一、实验室资质：
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二、实验室规章制度。
• 第1条 放射性同位素的订购、登记、保管。
• 1．放射性同位素的订购必需具备《辐射安全许可证》。 • 2．学校具备放射性同位素使用资质的专门单位负责全 校放射性同位素的订购、保管和使用登记。 • 3．严禁将放射性同位素与易燃、易爆、腐蚀性物品储 存在同一场所，储存场所必须采取有效的防火、防盗、 防泄漏等安全防护措施，并有专人负责保管。 • 4．严禁将各类放射自显影的感光材料、自显影的标本 与放射性物质保存在同一实验室。 • 5．电离辐射警示标志使用 在保存放射性同位素包括存 放放射性废物的场所应悬挂专用电离辐射标志，高活区 域必须安装防护安全联锁及报警装置或工作信号。
5 γ 跃迁和同质异能跃迁
• 衰变过程中，子核受激发，当回到基态时伴生γ 光子，若能量转给外层电子时，形成并伴发内转 换电子。
核衰变过程比较复杂，对于放射性核 素的单个核而言，只能以一种形式进 行衰变，但对大量的原子可以以一种 方式进行衰变，如32P，也可以以几种 方式进行，但他们之间的比例是一定 的，如64Cu，β - 衰变占31%，β +衰 变占15%，Ec占54%。
• 3．放射性同位素的实验室使用操作规程 • ① 工作期间必须穿着工作服，戴手套等，在相应的防护条 件下操作； • ② 放射性核素操作需在盛有吸水纸的托盘上进行； • ③ 使用挥发性试剂要在通风橱内进行； • ④ 操作不同放射性核素在相应的实验室内进行； • ⑤ 实验过程中不得在无关实验室间随意走动； • ⑥ 严禁在实验室内饮水、进食、吸烟、任何口吸法操作或 鼻嗅放射性制剂； • ⑦ 穿戴工作手套切勿触碰与实验无关的物件，防止污染； • ⑧ 发生放射性污染要及时向实验室责任人报告，并及时清 理去污； • ⑨ 严格区分放射性与非放射性用具及设备，不得将不同污 染器皿放置同一清洁池内； • ⑩ 实验完毕，清理实验用品，处理放射性废物，清除放射 性污染。