探测射线的方法放射性的应用与防护.ppt

带电带电性性氦核流氦核流穿透穿透能力能力构成构成速度速度实质实质名称名称正正强强弱弱C/10电离电离能力能力负负弱弱强强接近接近C电子流电子流中中最弱最弱极强极强光子光子C光子流光子流复习回顾复习回顾:例：例：天然放射性元素天然放射性元素 (钍钍)经过一经过一系列系列衰变和衰变和衰变之后变成衰变之后变成 （铅）（铅）下列论断中正确的是（下列论断中正确的是（）A.A.铅核比钍核少铅核比钍核少2424个中子个中子B.B.铅核比钍核少铅核比钍核少8 8个质子个质子C.C.衰变过程中共有衰变过程中共有4 4次次衰变和衰变和8 8次次衰变衰变D.D.衰变过程中共有衰变过程中共有6 6次次衰变和衰变和4 4次次衰变衰变BDBD在下列核反应方程中,X代表质子的方程是（）()()()()nHeXHDXnHCXOHeNBXPHeAlA042311021178421473015422713+1+g+BCBC半衰期、它表征放射性元素的原子核有半衰期、它表征放射性元素的原子核有一半发生衰变所需的时间。它是从大量一半发生衰变所需的时间。它是从大量原子核衰变中得出的统计规律，对个别原子核衰变中得出的统计规律，对个别的放射性原子核的衰变无实际物理意义。的放射性原子核的衰变无实际物理意义。半衰期由原子核的内部因素决定，与外半衰期由原子核的内部因素决定，与外界条件及与物质的物理、化学状态无关。界条件及与物质的物理、化学状态无关。即使处于物理运动，化学变化中也不会即使处于物理运动，化学变化中也不会影响它的半衰期。因此它是反映某种元影响它的半衰期。因此它是反映某种元素原子核特征的重要物理量。素原子核特征的重要物理量。探测射线的方法探测射线的方法1 1、粒子使气体或液体电离，以这些离子、粒子使气体或液体电离，以这些离子为核心，过饱和汽会产生云雾，过热液体为核心，过饱和汽会产生云雾，过热液体会产生气泡会产生气泡2 2、使照相底片感光、使照相底片感光3 3、使荧光物质产生荧光、使荧光物质产生荧光射线中的粒子与其它物质作用会产生的现象：射线中的粒子与其它物质作用会产生的现象：一、威尔逊云室：一、威尔逊云室：构造：一个圆筒状容器，构造：一个圆筒状容器，低部可以上下移动，上盖低部可以上下移动，上盖是透明的，内有干净空气是透明的，内有干净空气实验时，加入少量酒精，实验时，加入少量酒精，使酒精蒸汽达到过饱和使酒精蒸汽达到过饱和状态。状态。利用射线的电离本领利用射线的电离本领a a射线射线在云室中的径迹：在云室中的径迹：直而粗直而粗原因：原因：a a粒子质量大，不易改变方向，电离粒子质量大，不易改变方向，电离本领大，沿涂产生的粒子多本领大，沿涂产生的粒子多 射线射线在云室中的径迹：在云室中的径迹：比较细，而且常比较细，而且常常弯曲常弯曲原因：粒子质量小，跟气体碰撞易改变原因：粒子质量小，跟气体碰撞易改变方向，电离本领小，沿途产生的离子少方向，电离本领小，沿途产生的离子少二、气泡室二、气泡室-高能物理实验的最风行的探测设备 气泡室是由一密闭容器气泡室是由一密闭容器组成，容器中盛有工作组成，容器中盛有工作液体液体 液体在特定的温度和压力下进行液体在特定的温度和压力下进行绝热膨胀绝热膨胀，由于在，由于在一定的时间间隔内（例如一定的时间间隔内（例如50ms50ms）处于）处于过热状态过热状态，液，液体不会马上沸腾，这时如果有高速带电粒子通过液体不会马上沸腾，这时如果有高速带电粒子通过液体，在带电粒子所经轨迹上不断与液体原子发生碰体，在带电粒子所经轨迹上不断与液体原子发生碰撞而产生低能电子，因而形成离子对，这些离子在撞而产生低能电子，因而形成离子对，这些离子在复合时会引起局部发热，从而以这些离子为核心形复合时会引起局部发热，从而以这些离子为核心形成胚胎气泡，经过很短的时间后，胚胎气泡逐渐长成胚胎气泡，经过很短的时间后，胚胎气泡逐渐长大，就沿粒子所经路径留下痕迹。如果这时对其进大，就沿粒子所经路径留下痕迹。如果这时对其进行拍照，就可以把一连串的气泡拍摄下来，从而得行拍照，就可以把一连串的气泡拍摄下来，从而得到记录有高能带电粒子轨迹的底片。到记录有高能带电粒子轨迹的底片。照相结束后，在液体沸腾之前，立即压缩工作液照相结束后，在液体沸腾之前，立即压缩工作液体，气泡随之消失，整个系统就很快回到初始状体，气泡随之消失，整个系统就很快回到初始状态，准备作下一次探测。态，准备作下一次探测。气气泡泡室室中中带带电电粒粒子子的的径径迹迹气泡室的优点：气泡室的优点：它的空间和时间分它的空间和时间分辨率高；辨率高；工作循环周期短，工作循环周期短，本底干净、径迹清本底干净、径迹清晰，可反复操作。晰，可反复操作。但也有不足之处：但也有不足之处：那就是扫描和测量那就是扫描和测量时间还嫌太长；时间还嫌太长；体积有限，而且甚体积有限，而且甚为昂贵，为昂贵，三、盖革三、盖革-米勒计数器米勒计数器一种能自动把放射一种能自动把放射微粒计数出来的仪微粒计数出来的仪器，利用了射线的器，利用了射线的电离本领电离本领放射性的应用与防护放射性的应用与防护问题情景：问题情景：为了使水果、蔬菜或其它的食物能存放的为了使水果、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，你有时间长一些，能在长时间保持新鲜，你有什么办法？什么办法？辐辐射射方方法法处处理理粮粮食食THANK YOUSUCCESS2024/4/21 周日15可编辑复习回顾：复习回顾：1 1、什么是原子核的衰变？、什么是原子核的衰变？2 2、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原子核放出原子核放出a a粒子或粒子或 粒子，由于核电荷粒子，由于核电荷数变了，而变成另一种原子核。数变了，而变成另一种原子核。1 1）、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2 2）、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3 3）、）、由实验决定，不凭空编造由实验决定，不凭空编造卢瑟福用卢瑟福用粒子轰击氮核，产生了氧的一种同位素和一粒子轰击氮核，产生了氧的一种同位素和一个质子，即：个质子，即：核反应核反应这是人类这是人类第一次实现第一次实现的原子核的的原子核的人工转变。人工转变。用用粒子、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，说明质子是各种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、光子后发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基本粒子。现的第三个基本粒子。原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程，的过程，-核反应核反应在核反应中，在核反应中，质量数质量数和和电荷数电荷数都守恒都守恒19341934年，约里奥年，约里奥居里和伊丽芙居里和伊丽芙居里发现经居里发现经过过粒子轰击的铝箔中含有放射性的粒子轰击的铝箔中含有放射性的 ，即，即人工放射性同位素人工放射性同位素自然界没有天然的自然界没有天然的 ，它是通过核反应生，它是通过核反应生成的人工放射性同位素。天然放射性同位素不成的人工放射性同位素。天然放射性同位素不过过4040多种，而今天人工制造的放射性同位素已多种，而今天人工制造的放射性同位素已达达10001000多种，每种元素都有了自己的放射性同多种，每种元素都有了自己的放射性同位素。位素。与天然的放射性物质相比，人造放射性同与天然的放射性物质相比，人造放射性同位素：位素：1 1、放射强度容易控制、放射强度容易控制2 2、可以制成各种需要的形状、可以制成各种需要的形状3 3、半衰期更短、半衰期更短4 4、放射性废料容易处理、放射性废料容易处理（1 1）利用它的射线）利用它的射线放射性同位素的应用放射性同位素的应用A A、由于、由于射线贯穿本领强，可以用来射线贯穿本领强，可以用来射线检查金射线检查金属内部有没有砂眼或裂纹，所用的设备叫属内部有没有砂眼或裂纹，所用的设备叫射线探射线探伤仪伤仪B B、利用射线的穿透本领与物质厚度密度的关系，来、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，检查各种产品的厚度和密封容器中液体的高度等，从而实现自动控制从而实现自动控制C C、利用射线使空气电离而把空气变成导电气体，、利用射线使空气电离而把空气变成导电气体，以消除化纤、纺织品上的静电以消除化纤、纺织品上的静电D D、利用射线照射植物，引起植物变异而培育良、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、治病等种，也可以利用它杀菌、治病等被不同剂量被不同剂量射线照射后的马铃薯射线照射后的马铃薯8 8个月后的个月后的情况，左上方的马铃薯没经过情况，左上方的马铃薯没经过射线照射，右下射线照射，右下方的被方的被射线照射的剂量最大，左下方保存最好的射线照射的剂量最大，左下方保存最好的马铃薯被马铃薯被射线照射的剂量适中。射线照射的剂量适中。“鲁棉一号鲁棉一号”就是山东省棉花研究所的科技就是山东省棉花研究所的科技人员应用放射性同位素钴人员应用放射性同位素钴-60-60放出的伽玛射线放出的伽玛射线处理棉花杂交的后代育成的处理棉花杂交的后代育成的（2 2）作为示踪原子：用于工业、农业及生物研）作为示踪原子：用于工业、农业及生物研究等究等.棉花在结桃、开花的时候需要较多的磷肥，把磷肥喷棉花在结桃、开花的时候需要较多的磷肥，把磷肥喷在棉花叶子上，磷肥也能被吸收但是，什么时候的在棉花叶子上，磷肥也能被吸收但是，什么时候的吸收率最高、磷在作物体内能存留多长时间、磷在作吸收率最高、磷在作物体内能存留多长时间、磷在作物体内的分布情况等，用通常的方法很难研究如果物体内的分布情况等，用通常的方法很难研究如果用磷的放射性同位素制成肥料喷在棉花叶面上，然后用磷的放射性同位素制成肥料喷在棉花叶面上，然后每隔一定时间用探测器测量棉株各部位的放射性强度，每隔一定时间用探测器测量棉株各部位的放射性强度，上面的问题就很容易解决上面的问题就很容易解决人体甲状腺的工作需要碘碘被吸收后会聚集在甲状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腺内给人注射碘的放射性同位素碘131131，然后定时用，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病断甲状腺的器质性和功能性疾病（3 3）放射性污染和防护）放射性污染和防护原子弹爆炸、核电站泄露会产生严重的污染，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在利用放射性同位素给病人做“放疗放疗”时，如时，如果放射性的剂量过大，皮肤和肉就会溃烂不愈，果放射性的剂量过大，皮肤和肉就会溃烂不愈，导致病人因放射性损害而死去。有些矿石中含导致病人因放射性损害而死去。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有过量的放射性物质，如果不注意也会对人体造成巨大的危害。造成巨大的危害。核反应堆外层的厚厚的水泥建筑核反应堆外层的厚厚的水泥建筑小结：小结：1 1、核反应基本上可分为两大类：、核反应基本上可分为两大类：一是自然衰变（天然放射性衰变），一是自然衰变（天然放射性衰变），二是人工衰变（人工转变）二是人工衰变（人工转变）（发现质子的核反应）（发现质子的核反应）（发现中子的核反应）（发现中子的核反应）2 2、放射性同位素的应用、放射性同位素的应用19301930年，德国科学家玻特和贝克用年，德国科学家玻特和贝克用粒子粒子轰击轻元素铍核，发现并未发射出质子，轰击轻元素铍核，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而放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能使气体电离，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，偏转，是不带电的，射线的贯穿能力强，他们认为这是他们认为这是射线经检测，射线的能射线经检测，射线的能量在量在1010eVeV左右，远大于天然放射物质衰左右，远大于天然放射物质衰变时发出的变时发出的射线的能量射线的能量19311931年，约里奥夫妇重复了玻特和贝克的实验，并用年，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。这种未知射线去轰击石蜡。结果竟从中打出能量约结果竟从中打出能量约5.7 MeV5.7 MeV的质子这是异常惊人的质子这是异常惊人的新发现，因为其行为完全不同于的新发现，因为其行为完全不同于射线，射线，射线只射线只能打出电子而打不出质子，能打出电子而打不出质子，光子的质量近乎，电光子的质量近乎，电子也很轻，光子撞击电子，使它动起来是合乎常理的，子也很轻，光子撞击电子，使它动起来是合乎常理的，但质子质量是电子的但质子质量是电子的18001800倍，一颗子弹怎么能撞动一倍，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辆汽车呢？如果认为轰击石蜡的射线是射线，那么射线，那么光子的能量应达光子的能量应达55 MeV55 MeV，这与实际测得的射线能量，这与实际测得的射线能量10 10 MeVMeV相去甚远这射线在向约里奥夫妇招手呼喊：我不相去甚远这射线在向约里奥夫妇招手呼喊：我不是是射线射线！可惜的是，他们擦肩而过，无缘相识。！可惜的是，他们擦肩而过，无缘相识。面对面对55eV55eV与与10eV10eV的矛盾的矛盾 ，他们还是十分牵强地解释为，他们还是十分牵强地解释为其它的原因，并于其它的原因，并于19321932年月年月1111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射线的结论。射线的结论。THANK YOUSUCCESS2024/4/21 周日30可编辑