放射性基础知识

关于放射性物质基础知识（α、β、γ射线）一、放射性元素有些元素能够自发地从不稳定的原子核内部放出粒子或射线（如α、β、γ射线等），同时释放出能量，最终衰变形成稳定元素，这种性质称为放射性，这类元素称为放射性元素。

在元素周期表上，原子序数大于 83 的元素都是放射性元素，83 以下的元素中只有锝（Tc，原子序数 43）和钷（Pm，原子序数 61）是放射性元素。

放射性元素可以分为天然放射性元素和人工放射性元素。

天然存在的放射性元素只有钋、氡（气体）、钫、镭、锕、钍、镤和铀，其中铀和钍最为常见；人工放射性元素是通过核反应人工合成的元素，如锝、钷和原子序数大于 93 的元素，比较出名的就是锝（用于医疗）和钚（用于核工业）。

二、放射性同位素同位素是同一元素的不同种原子，它们具有相同的质子数，但中子数却不同。

例如原子序数为 1 的氢就有三种同位素，分别是氕（H）、氘（D）、氚（T），它们的原子内都只有一个质子，但分别有 0、1、2 个中子。

在自然界，H 占氢元素的 99.98%，D 占 0.016%，T 主要通过人工合成（自然界里极微量的 T 是宇宙射线与上层大气间作用，通过核反应生成的）。

这三种同位素里，T 具有放射性。

碳（C）在自然界有 3 种同位素，它们是 C-12，C-13，C-14，其中 C-14 具有放射性（占碳元素的百万分之一），可以用来测文物年代。

钾（K）在自然界也有 3 种同位素，它们是 K-39，K-40，K-41，其中 K-40 具有放射性（占钾元素的 0.01%，它是岩石和土壤中天然放射性本底的重要来源之一。

铀（U）在自然界同样有 3 种同位素，它们是 U-234（0.005%），U-235（0.720%），U-238（99.275%），它们都具有放射性。

同位素分为稳定同位素和放射性同位素，它们按一定的比例在自然界存在。

碳和钾虽然有天然的放射性同位素，但含量极少，所以这两种元素不被认为是放射性元素。

一、放射性1、放射性核衰变核衰变：有些原子核不稳定，能自发地改变核结构，这种现象称为核衰变；放射性：在核衰变过程中总是放射出具有一定动能的带电或不带电的粒子，即α、β、γ射线，这种现象称为放射性；天然放射性：天然不稳定核素能自发放出射线的特性；人工放射性：通过核反应由人工制造出来的核素的放射性。

2、放射性衰变的类型①α衰变：不稳定重核(一般原子序数大于82)自发放出4He核(α粒子)的过程；α粒子的质量大，速度小，照射物质时易使其原子、分子发生电离或激发，但穿透能力小，只能穿过皮肤的角质层②β衰变：放射性核素放射β粒子（即快速电子）的过程，它是原子核内质子和中子发生互变的结果；负β衰变（β-衰变）：核素中的中子转变为质子并放出一个β-粒子和中微子的过程。

β-粒子实际上是带一个单位负电荷的电子。

β射线电子速度比α射线高10倍以上，其穿透能力较强，在空气中能穿透几米至几十米才被吸收；与物质作用时可使其原子电离，也能灼伤皮肤；正β衰变(β+衰变)：核素中质子转变为中子并发射出正电子和中微子的过程；电子俘获：不稳定的原子核俘获一个核外电子，使核中的质子转变成中子并放出一个中微子的过程。

因靠近原子核的K层电子被俘获的几率大于其他壳层电子，故这种衰变又称为K 电子俘获；③γ衰变：原子核从较高能级跃迁到较低能级或者基态时所发射的电磁辐射；γ射线是一种波长很短的电磁波（约为0.007~0.1nm），穿透能力极强，它与物质作用时产生光电效应、康普顿效应、电子对生成效应等；3、放射性活度和半衰期①放射性活度：单位时间内发生核衰变的数目；A—放射性活度（s-1），活度单位贝可（Bq），其中1Bq=1s-1，1贝可表示1s内发生1次衰变；N—某时刻的核素数；t—时间（s）；λ—衰变常数，放射性核素在单位时间内的衰变几率；②半衰期(T1/2)：放射性核素因衰变而减少到原来的一半所需时间；4、核反应：用快速粒子打击靶核而给出新核(核产物)和另一粒子的过程称为核反应；方法：用快速中子轰击发生核反应；吸收慢中子的核反应；用带电粒子轰击发生核反应；用高能光子照射发生核反应；二、照射量和剂量1、照射量dQ——γ或x射线在空气中完全被阻止时，引起质量为dm的某一体积元的空气电离所产生的带电粒子（正或负）的总电量值（C，库仑）；x——照射量，国际单位制单位：库仑/kg，即C/kg伦琴（R），1R=2.58×10-4C/kg伦琴单位定义：凡1伦琴γ或x射线照射1cm3标准状况下（0℃，101.325kPa）空气，能引起空气电离而产生1静电单位正电荷和1静电单位负电荷的带电粒子；2、吸收剂量：在电离辐射与物质发生相互作用时单位质量的物质吸收电离辐射能量的大小；D——吸收剂量；——电离辐射给予质量为dm的物质的平均能量；吸收剂量D的国际单位为J/kg，专门名称为戈瑞，简称戈，用符号Gy表示：1Gy=1J/kg拉德(rad) 1rad=10-2Gy吸收剂量率（P）：单位时间内的吸收剂量，单位为Gy/s或rad/s3、剂量当量（H）：在生物机体组织内所考虑的一个体积单元上吸收剂量、品质因数和所有修正因素的乘积，H=DQND——吸收剂量（Gy）；Q——品质因数，其值决定于导致电离粒子的初始动能，种类及照射类型；N——所有其他修正因素的乘积，通常取为1；剂量当量(H)的国际单位J/kg，希沃特(Sv)，1Sv=1J/kg雷姆(rem)，1rem=10-2Sv剂量当量率：单位时间内的剂量当量，Sv/s或rem/s；4、第二节环境中的放射性本节要求：了解环境中放射性的来源，放射性核素在土壤、水、大气等环境中的分布，了解放射性核素对人体的危害及内照射概念。

放射性的基础知识一、放射性衰变不稳定的原子核，能自发放出射线，转变成稳定的原子核，这一转变过程称为放射性衰变。

自然界存在着稳定性核素和放射性核素，放射性衰变是原子核内部的物理现象。

稳定的原子核中，中子和质子数目通常保持一定的比例，当中子数或质子数过多时，原子核便不稳定，形成放射性核素。

放射性核素又分为天然放射性核素（自然界存在的，如U-238, Th-232，Ra-226和K-40等）和人工放射性核素（由人工核反应生产的，如Cs-137，Co-60，I-131等）。

1、核衰变方式，主要有以下几种：①α衰变，放射性原子核放出α粒子（He原子核）后生成另一个核的过程。

Z X A→Z-2YA-4+2He4+Q它一般发生在原子序数较高的重原子核中,尤其为原子序数大于82的重金属原子核中,如88Ra 226→86Rn222+2He4+4.879Mev92U 238→90Th234+2He4+4.15Mev②β衰变，分β-衰变、β+衰变和电子俘获三种情况。

β-衰变为放出负电子（e-）的衰变，它是由于原子核中中子过多而造成，放出一个负电子后，核内一个中子转变为一个质子，原子序数增加1，衰变式为：Z X A→Z+1Y A+β-+ν+Q由于β-衰变产生的能量在β-粒子和反中微子ν之间分配，因此β-粒子的能量是连续分布，最大为Q，最小为0，如：55Cs 137→56Ba137+β-+ ν+Q27Co 60 →28Ba60+β-+ ν +Q同理β+衰变是放出正电子（e+）的衰变，它是由于原子核内质子过多而引起的，放出一个正电子后，核内一个质子转变为一个中子，原子序数减少1，其衰变式为：Z X A→Z-1Y A+β++ν+Q自然界中找不到正电子衰变的核素。

电子俘获又称K俘获，它是原子核自核外层轨道上（通常在K层）俘获一个电子，使核里的一个质子转变成一个中子，并放出中微子，衰变式为：Z X A+e+→Z-1Y A+ν+Q很多放射性同位素会发生电子俘获衰变，如：26Fe 55 +e-→25Mn55+ν+Q53I 125 +e-→52Te125+ν+Q电子俘获过程中会伴随发生标识χ射线，γ射线和俄歇电子（即外层电子跃迁至K层时，过剩能量传递给另一个壳层电子发出）。