原子核_探測射線的方法、放射性的應用與防護匯總

1、第三節(jié)第三節(jié) 探測射線的方法探測射線的方法1、粒子使氣體或液體電離，以這些離子為核、粒子使氣體或液體電離，以這些離子為核心，過飽和汽體會產(chǎn)生云霧，過熱液體會產(chǎn)生心，過飽和汽體會產(chǎn)生云霧，過熱液體會產(chǎn)生氣泡氣泡2、使照相底片感光、使照相底片感光3、使熒光物質(zhì)產(chǎn)生熒光、使熒光物質(zhì)產(chǎn)生熒光射線中的粒子與其它物質(zhì)作用會產(chǎn)生的現(xiàn)象：射線中的粒子與其它物質(zhì)作用會產(chǎn)生的現(xiàn)象：一、威爾遜云室：一、威爾遜云室：構造：一個圓筒狀容器，構造：一個圓筒狀容器，低部可以上下移動，上低部可以上下移動，上蓋是透明的，內(nèi)有干凈蓋是透明的，內(nèi)有干凈空氣空氣實驗時，加入少量酒精，實驗時，加入少量酒精，使酒精蒸汽達到過飽和使酒精蒸

2、汽達到過飽和狀態(tài)。狀態(tài)。利用射線的電離本領利用射線的電離本領a射線射線在云室中的徑跡：在云室中的徑跡：直而粗直而粗原因：原因：a粒子質(zhì)量大，不易改變方向，電離粒子質(zhì)量大，不易改變方向，電離本領大，沿涂產(chǎn)生的粒子多本領大，沿涂產(chǎn)生的粒子多射線射線在云室中的徑跡：在云室中的徑跡：比較細，而且常比較細，而且常常彎曲常彎曲原因：粒子質(zhì)量小，跟氣體碰撞易改變原因：粒子質(zhì)量小，跟氣體碰撞易改變方向，電離本領小，沿途產(chǎn)生的離子少方向，電離本領小，沿途產(chǎn)生的離子少二、氣泡室二、氣泡室-高能物理實驗的最風行的探高能物理實驗的最風行的探測設備測設備 氣泡室是由一密閉容器氣泡室是由一密閉容器組成，容器中盛有工作組成

3、，容器中盛有工作液體液體 液體在特定的溫度和壓力下進行液體在特定的溫度和壓力下進行絕熱膨脹絕熱膨脹，由于在，由于在一定的時間間隔內(nèi)（例如一定的時間間隔內(nèi)（例如50ms）處于）處于過熱狀態(tài)過熱狀態(tài)，液，液體不會馬上沸騰，這時如果有高速帶電粒子通過液體不會馬上沸騰，這時如果有高速帶電粒子通過液體，在帶電粒子所經(jīng)軌跡上不斷與液體原子發(fā)生碰體，在帶電粒子所經(jīng)軌跡上不斷與液體原子發(fā)生碰撞而產(chǎn)生低能電子，因而形成離子對，這些離子在撞而產(chǎn)生低能電子，因而形成離子對，這些離子在復合時會引起局部發(fā)熱，從而以這些離子為核心形復合時會引起局部發(fā)熱，從而以這些離子為核心形成胚胎氣泡，經(jīng)過很短的時間后，胚胎氣泡逐漸長成

4、胚胎氣泡，經(jīng)過很短的時間后，胚胎氣泡逐漸長大，就沿粒子所經(jīng)路徑留下痕跡。如果這時對其進大，就沿粒子所經(jīng)路徑留下痕跡。如果這時對其進行拍照，就可以把一連串的氣泡拍攝下來，從而得行拍照，就可以把一連串的氣泡拍攝下來，從而得到記錄有高能帶電粒子軌跡的底片。到記錄有高能帶電粒子軌跡的底片。 照相結束后，在液體沸騰之前，立即壓縮工作液照相結束后，在液體沸騰之前，立即壓縮工作液體，氣泡隨之消失，整個系統(tǒng)就很快回到初始狀體，氣泡隨之消失，整個系統(tǒng)就很快回到初始狀態(tài)，準備作下一次探測。態(tài)，準備作下一次探測。 三、蓋革三、蓋革- -米勒計數(shù)器米勒計數(shù)器一種能自動把放射一種能自動把放射微粒計數(shù)出來的儀微粒計數(shù)出來

5、的儀器，利用了射線的器，利用了射線的電離本領電離本領氣泡室中帶電粒子的徑跡氣泡室中帶電粒子的徑跡氣泡室的優(yōu)點：氣泡室的優(yōu)點：它的空間和時間分它的空間和時間分辨率高；辨率高；工作循環(huán)周期短，工作循環(huán)周期短，本底干凈、徑跡清本底干凈、徑跡清晰，可反復操作。晰，可反復操作。但也有不足之處：但也有不足之處：那就是掃描和測量那就是掃描和測量時間還嫌太長；時間還嫌太長；體積有限，而且甚體積有限，而且甚為昂貴，為昂貴， 第四節(jié)第四節(jié) 放射性的應用與防護放射性的應用與防護盧瑟福在實驗中發(fā)現(xiàn)，往容器中通入氮氣后，在盧瑟福在實驗中發(fā)現(xiàn)，往容器中通入氮氣后，在熒光屏上出現(xiàn)了閃光，這表明，有一種新的能量熒光屏上出現(xiàn)了

6、閃光，這表明，有一種新的能量比比粒子大的粒子穿過鋁箔，撞擊在屏上，這種粒子大的粒子穿過鋁箔，撞擊在屏上，這種粒子肯定是在粒子肯定是在粒子擊中某個氮核而使該核發(fā)生變粒子擊中某個氮核而使該核發(fā)生變化時放出的。這樣，盧瑟福通過人工方法實現(xiàn)了原化時放出的。這樣，盧瑟福通過人工方法實現(xiàn)了原子核的轉(zhuǎn)變，人類第一次打開了原子核的大門子核的轉(zhuǎn)變，人類第一次打開了原子核的大門。 一、核反應一、核反應粒子粒子鋁鋁箔箔熒熒光光屏屏氮氣氮氣顯微鏡顯微鏡 為了認定新粒子，把新粒子引進電場和磁為了認定新粒子，把新粒子引進電場和磁場，測出了它的質(zhì)量和電量，確認與氫核場，測出了它的質(zhì)量和電量，確認與氫核相同：相同：帶有一個單

7、位的正電量，質(zhì)量是電帶有一個單位的正電量，質(zhì)量是電子質(zhì)量的子質(zhì)量的1800 多倍。盧瑟福把它叫做質(zhì)多倍。盧瑟福把它叫做質(zhì)子質(zhì)子的符號是子質(zhì)子的符號是 H 或或 P在云室里做在盧瑟福實驗，還可以根據(jù)徑在云室里做在盧瑟福實驗，還可以根據(jù)徑跡了解整個人工轉(zhuǎn)變的過程英國物理學跡了解整個人工轉(zhuǎn)變的過程英國物理學家布拉凱特在所拍攝的家布拉凱特在所拍攝的兩萬多張照片兩萬多張照片的的40多萬多萬條條粒子徑跡中，發(fā)現(xiàn)了粒子徑跡中，發(fā)現(xiàn)了條條產(chǎn)生分叉產(chǎn)生分叉的記錄的記錄 分叉情況表明，分叉情況表明，粒子擊中氮核后，粒子擊中氮核后，生成一個新核，同時放出質(zhì)子生成一個新核，同時放出質(zhì)子。新新核的電量較大速度較慢，徑跡

8、短而核的電量較大速度較慢，徑跡短而粗；質(zhì)子速度大，電量小，故徑跡粗；質(zhì)子速度大，電量小，故徑跡細而長細而長根據(jù)核反應中質(zhì)量數(shù)守恒根據(jù)核反應中質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，可以寫出這個發(fā)現(xiàn)和電荷數(shù)守恒，可以寫出這個發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應方程并得知氮核放出質(zhì)子的核反應方程并得知氮核放出質(zhì)子后變成了氧核質(zhì)子后變成了氧核 用用粒子、質(zhì)子、中子等去轟擊其它元素的原子粒子、質(zhì)子、中子等去轟擊其它元素的原子核，也都產(chǎn)生類似的轉(zhuǎn)變，并產(chǎn)生質(zhì)子，說明核，也都產(chǎn)生類似的轉(zhuǎn)變，并產(chǎn)生質(zhì)子，說明質(zhì)子是各種原子核里都有的成分，質(zhì)子是人類質(zhì)子是各種原子核里都有的成分，質(zhì)子是人類繼電子、光子后發(fā)現(xiàn)的第三個基本粒子。繼電子、光子后發(fā)現(xiàn)的

9、第三個基本粒子。HOHeN1117842147原子核在其他粒子的轟擊下產(chǎn)生新原子核原子核在其他粒子的轟擊下產(chǎn)生新原子核的過程，的過程，-核反應核反應在核反應中，質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)都守恒在核反應中，質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)都守恒HOHeN1117842147核反應：原子核在其他粒子的轟擊核反應：原子核在其他粒子的轟擊 下產(chǎn)生新原子核的過程。下產(chǎn)生新原子核的過程。注意：注意：核反應中質(zhì)量數(shù)與電荷數(shù)守恒核反應中質(zhì)量數(shù)與電荷數(shù)守恒核反應是原子核的變化，化學核反應是原子核的變化，化學 反應是核外電子的變化反應是核外電子的變化nPAlHe103015271342二、人工放射性同位素二、人工放射性同位素1934年，約里奧

10、年，約里奧居里和伊麗芙居里和伊麗芙居里居里 發(fā)現(xiàn)經(jīng)發(fā)現(xiàn)經(jīng)過過粒子轟擊的鋁片中含有放射性磷粒子轟擊的鋁片中含有放射性磷P3015反應生成物反應生成物P是磷的一種同位素，自然界是磷的一種同位素，自然界沒有天然的沒有天然的 ，它是通過核反應生成的，它是通過核反應生成的人工放射性同位素。人工放射性同位素。P3015有些同位素具有放射性，叫做放射性同位素有些同位素具有放射性，叫做放射性同位素與天然的放射性物質(zhì)相比，人造放射性同與天然的放射性物質(zhì)相比，人造放射性同位素：位素：1、放射強度容易控制、放射強度容易控制2、可以制成各種需要的形狀、可以制成各種需要的形狀3、半衰期更短、半衰期更短4、放射性廢料容易

11、處理、放射性廢料容易處理（1）利用它的射線）利用它的射線三、放射性同位素的應用三、放射性同位素的應用A、由于、由于射線貫穿本領強，可以用來射線貫穿本領強，可以用來射線檢查金射線檢查金屬內(nèi)部有沒有砂眼或裂紋，所用的設備叫屬內(nèi)部有沒有砂眼或裂紋，所用的設備叫射線探傷射線探傷儀儀B、利用射線的穿透本領與物質(zhì)厚度密度的關系，來、利用射線的穿透本領與物質(zhì)厚度密度的關系，來檢查各種產(chǎn)品的厚度和密封容器中液體的高度等，檢查各種產(chǎn)品的厚度和密封容器中液體的高度等，從而實現(xiàn)自動控制從而實現(xiàn)自動控制C、利用射線使空氣電離而把空氣變成導電氣體，、利用射線使空氣電離而把空氣變成導電氣體，以消除化纖、紡織品上的靜電以消

12、除化纖、紡織品上的靜電D、利用射線照射植物，引起植物變異而培育良、利用射線照射植物，引起植物變異而培育良種，也可以利用它殺菌、治病等種，也可以利用它殺菌、治病等利用鈷利用鈷6060的的射線治療癌癥（放療）射線治療癌癥（放療）食物保鮮（延緩發(fā)芽，生長，長期保存）食物保鮮（延緩發(fā)芽，生長，長期保存）棉花育種棉花育種食品保鮮食品保鮮糧食保存糧食保存（2）作為示蹤原子：用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)及生物）作為示蹤原子：用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)及生物研究等研究等.棉花在結桃、開花的時候需要較多的磷肥，棉花在結桃、開花的時候需要較多的磷肥，把磷肥噴在棉花葉子上，磷肥也能被吸把磷肥噴在棉花葉子上，磷肥也能被吸收但是，什么時候的吸收

13、率最高、磷在作收但是，什么時候的吸收率最高、磷在作物體內(nèi)能存留多長時間、磷在作物體內(nèi)的分物體內(nèi)能存留多長時間、磷在作物體內(nèi)的分布情況等，用通常的方法很難研究如果用布情況等，用通常的方法很難研究如果用磷的放射性同位素制成肥料噴在棉花葉面上，磷的放射性同位素制成肥料噴在棉花葉面上，然后每隔一定時間用探測器測量棉株各部位然后每隔一定時間用探測器測量棉株各部位的放射性強度，上面的問題就很容易解決的放射性強度，上面的問題就很容易解決人體甲狀腺的工作需要碘碘被吸收后會聚人體甲狀腺的工作需要碘碘被吸收后會聚集在甲狀腺內(nèi)給人注射碘的放射性同位素集在甲狀腺內(nèi)給人注射碘的放射性同位素碘碘131，然后定時用探測器測

14、量甲狀腺及鄰，然后定時用探測器測量甲狀腺及鄰近組織的放射強度，有助于診斷甲狀腺的器近組織的放射強度，有助于診斷甲狀腺的器質(zhì)性和功能性疾病質(zhì)性和功能性疾病原子彈爆炸、核電站泄露會產(chǎn)生嚴重的污染，原子彈爆炸、核電站泄露會產(chǎn)生嚴重的污染，在利用放射性同位素給病人做在利用放射性同位素給病人做“放療放療”時，如時，如果放射性的劑量過大，皮膚和肉就會潰爛不愈，果放射性的劑量過大，皮膚和肉就會潰爛不愈，導致病人因放射性損害而死去。有些礦石中含導致病人因放射性損害而死去。有些礦石中含有過量的放射性物質(zhì)，如果不注意也會對人體有過量的放射性物質(zhì)，如果不注意也會對人體造成巨大的危害。造成巨大的危害。 四、輻射與安全

15、四、輻射與安全 2020世紀人們在毫無防世紀人們在毫無防備的情況下研究放射性備的情況下研究放射性遭原子彈炸后的廣島遭原子彈炸后的廣島為了防止有害的放射線對人類和自然的破為了防止有害的放射線對人類和自然的破壞，人們采取了有效的防范措施：壞，人們采取了有效的防范措施：檢測輻射裝置檢測輻射裝置全全身身污污染染檢檢測測儀儀輻射檢測系統(tǒng)輻射檢測系統(tǒng)輻射源的存放輻射源的存放鈾鈾（1 1）在核電站的核反應在核電站的核反應堆外層用堆外層用厚厚的水泥厚厚的水泥來防來防止放射線的外泄止放射線的外泄（2 2）用過的核廢料要放）用過的核廢料要放在很厚很厚的在很厚很厚的重金屬箱重金屬箱內(nèi)，內(nèi)，并埋在深海里并埋在深海里（3 3）在生活中要有防范）在生活中要有防范意識，盡可能意識，盡可能遠離放射源遠離放射源放射性