探测射线的方法和放射性的应用与防护讲稿.ppt

关于探测射线的方法和放射性的应用与防护第一页，讲稿共四十页哦 虽然放射线看不见，但是我们可以根据一些现虽然放射线看不见，但是我们可以根据一些现象来探知放射线的存在，这些现象主要是：象来探知放射线的存在，这些现象主要是：探测射线的方法探测射线的方法1 1、使气体或液、使气体或液体电离体电离2 2、使照相乳胶、使照相乳胶感光感光3 3、使荧光物质、使荧光物质产生荧光产生荧光第二页，讲稿共四十页哦威尔逊云室威尔逊云室利用了射线的电离本领。利用了射线的电离本领。第三页，讲稿共四十页哦第四页，讲稿共四十页哦观察射线在云室中的观察射线在云室中的径迹径迹(轨迹见教材轨迹见教材)：a 射线射线在云室中的径迹：在云室中的径迹：原因：原因：a 粒子质量大，不易改变方向，电离本领粒子质量大，不易改变方向，电离本领大，沿途产生的离子多。大，沿途产生的离子多。射线射线在云室中的径迹：在云室中的径迹：原因：原因：粒子质量小，跟气体碰撞易改变方向，电粒子质量小，跟气体碰撞易改变方向，电离本领小，沿途产生的离子少。离本领小，沿途产生的离子少。粒子粒子电离能力很弱，云室中一般看不到它的径迹。电离能力很弱，云室中一般看不到它的径迹。直而粗直而粗比较细，且常常弯曲比较细，且常常弯曲第五页，讲稿共四十页哦观察威耳逊云室的结构，研究射线在云室中的径迹：观察威耳逊云室的结构，研究射线在云室中的径迹：射线径迹射线径迹 射线径迹射线径迹 径迹的长短和粗细可径迹的长短和粗细可以知道粒子的性质；以知道粒子的性质；粒子轨迹的弯曲方向粒子轨迹的弯曲方向可以知道粒子带电的正可以知道粒子带电的正负（加磁场）负（加磁场）第六页，讲稿共四十页哦-高能物理实验的最风行的探测设备高能物理实验的最风行的探测设备 气泡室是由一密气泡室是由一密闭容器组成，容闭容器组成，容器中盛有工作液器中盛有工作液体体 二、气泡室二、气泡室第七页，讲稿共四十页哦带电粒子的径迹呈曲线是由于在磁场中受到了洛伦兹力的带电粒子的径迹呈曲线是由于在磁场中受到了洛伦兹力的作用作用二、气泡室二、气泡室气泡室气泡室利用了射线的电离本领。利用了射线的电离本领。粒子通过液体时在它周围就有气泡形成，可分析粒子的粒子通过液体时在它周围就有气泡形成，可分析粒子的动量、能量和带电情况动量、能量和带电情况。二、气泡室二、气泡室第八页，讲稿共四十页哦 德国物理学家盖革在德国物理学家盖革在1928年与米勒合作研制出年与米勒合作研制出的计数器用来检测放射性是非常方便的，盖革的计数器用来检测放射性是非常方便的，盖革米米勒计数管的结构如图所示：勒计数管的结构如图所示：窗口窗口阴阴极极阳阳极极接放接放大器大器粒粒子子三、盖革三、盖革米勒计数器米勒计数器1、构造、构造第九页，讲稿共四十页哦三、盖革三、盖革米勒计数器米勒计数器2、工作原理、工作原理第十页，讲稿共四十页哦工作原理具体分析：工作原理具体分析：射线粒子进入管中，使管中气体电离，射线粒子进入管中，使管中气体电离，产生的电子在电场中加速，撞击气体分子，产生的电子在电场中加速，撞击气体分子，又使气体分子电离，产生电子又使气体分子电离，产生电子 这样，这样，一个粒子一个粒子进入管中，可以产生大进入管中，可以产生大量电子，这些电子到达阳极，正离子到达阴量电子，这些电子到达阳极，正离子到达阴极，在电路中产生极，在电路中产生一次脉冲一次脉冲放电，利用电子放电，利用电子仪器将放电次数记录下来。仪器将放电次数记录下来。第十一页，讲稿共四十页哦优点：优点：G-M计数器计数器非常灵敏非常灵敏，用它检测射线十分，用它检测射线十分方便。方便。不足：不足：不同射线在计数器中产生的现象相同，不同射线在计数器中产生的现象相同，因此只能用来计数，因此只能用来计数，不能区分射线种类；不能区分射线种类；如果如果同时有大量粒子，或两个粒子射来的时间间隔同时有大量粒子，或两个粒子射来的时间间隔小于小于200s，计数器也不能区分。，计数器也不能区分。3、盖革米勒计数器优缺点、盖革米勒计数器优缺点第十二页，讲稿共四十页哦第十九章第十九章 原子核原子核4 4 放射性的应用与防护放射性的应用与防护第十三页，讲稿共四十页哦1 1、定义：、定义：原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程，程，-核反应核反应2 2、规律：、规律：在核反应中，质量数和电荷数都守恒在核反应中，质量数和电荷数都守恒一、核反应：一、核反应：衰变是原子核的自发变化，科学衰变是原子核的自发变化，科学家更希望人工控制原子核的变化。家更希望人工控制原子核的变化。第十四页，讲稿共四十页哦卢瑟福在实验中发现，往容器中通入卢瑟福在实验中发现，往容器中通入氮气氮气后，在荧光屏上出现后，在荧光屏上出现了了闪光闪光，这表明，有一种新的能量比，这表明，有一种新的能量比粒子大的粒子穿过铝箔，撞粒子大的粒子穿过铝箔，撞击在屏上，这种粒子肯定是在击在屏上，这种粒子肯定是在粒子击中某个氮核而使该核发粒子击中某个氮核而使该核发生变化时放出的。这样，卢瑟福通过人工方法实现了原子核的转生变化时放出的。这样，卢瑟福通过人工方法实现了原子核的转变，变，人类第一次打开了原子核的大门人类第一次打开了原子核的大门。材料材料质子的发现质子的发现质子的发现质子的发现第十五页，讲稿共四十页哦 为了认定新粒子，把新粒子引进电场和磁场，测出了它的为了认定新粒子，把新粒子引进电场和磁场，测出了它的质量和电质量和电量量，确认与氢核相同：，确认与氢核相同：带有一个单位的正电量，质量是电子质量的带有一个单位的正电量，质量是电子质量的1800 多倍。卢瑟福把它叫做质子质子的符号是多倍。卢瑟福把它叫做质子质子的符号是 p材料材料质子的发现质子的发现 用用粒子、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，说明质子是各种原子核里都有的成分，转变，并产生质子，说明质子是各种原子核里都有的成分，质子是人质子是人类继电子、光子后发现的第三个基本粒子。类继电子、光子后发现的第三个基本粒子。第十六页，讲稿共四十页哦 1930年，德国科学家年，德国科学家玻特玻特和和贝克贝克用用粒子轰击粒子轰击元素元素 铍核，发现铍核没射出质子，而放出了一种新的射线铍核，发现铍核没射出质子，而放出了一种新的射线（铍辐射）这种射线几乎不能使气体电离，在电场和磁场（铍辐射）这种射线几乎不能使气体电离，在电场和磁场中也不发生偏转，是不带电的，中也不发生偏转，是不带电的，射线的贯穿能力强，他们认射线的贯穿能力强，他们认为这是为这是射线射线经检测，射线的能量在经检测，射线的能量在10eV左右，左右，远大于远大于远大于远大于天然放射物质衰变时发出的天然放射物质衰变时发出的天然放射物质衰变时发出的天然放射物质衰变时发出的 射线的能量射线的能量射线的能量射线的能量材料材料中子的发现中子的发现第十七页，讲稿共四十页哦 1932年月底，年月底，查得威克查得威克得到这一论得到这一论文，约里奥夫妇的实验使他心跳，他认为文，约里奥夫妇的实验使他心跳，他认为约里奥夫妇的结论肯定有误，违反能量守约里奥夫妇的结论肯定有误，违反能量守恒啊！恒啊！他敏感到这很可能是导师卢瑟福预他敏感到这很可能是导师卢瑟福预他敏感到这很可能是导师卢瑟福预他敏感到这很可能是导师卢瑟福预言、自己苦苦寻找了言、自己苦苦寻找了言、自己苦苦寻找了言、自己苦苦寻找了12121212年的中子年的中子年的中子年的中子。他决定他决定用用用用云室的方法云室的方法云室的方法云室的方法探测射线的速度和质量。探测射线的速度和质量。材料材料中子的发现中子的发现 他先测出射线的速度不到光速的十分之一，排除了是他先测出射线的速度不到光速的十分之一，排除了是他先测出射线的速度不到光速的十分之一，排除了是他先测出射线的速度不到光速的十分之一，排除了是射射射射线的可能，又用弹性碰撞动量守恒的方法测出不带电粒子的质线的可能，又用弹性碰撞动量守恒的方法测出不带电粒子的质线的可能，又用弹性碰撞动量守恒的方法测出不带电粒子的质线的可能，又用弹性碰撞动量守恒的方法测出不带电粒子的质量与质子质量差不多。他还确定这不带电的粒子不可能是由质量与质子质量差不多。他还确定这不带电的粒子不可能是由质量与质子质量差不多。他还确定这不带电的粒子不可能是由质量与质子质量差不多。他还确定这不带电的粒子不可能是由质子和电子组合而成，只能是另一种新的独立粒子，他称之为中子和电子组合而成，只能是另一种新的独立粒子，他称之为中子和电子组合而成，只能是另一种新的独立粒子，他称之为中子和电子组合而成，只能是另一种新的独立粒子，他称之为中子。就这样，仅用了十天时间，成功地证实了这种中性射线就子。就这样，仅用了十天时间，成功地证实了这种中性射线就子。就这样，仅用了十天时间，成功地证实了这种中性射线就子。就这样，仅用了十天时间，成功地证实了这种中性射线就是中子流。他当之无愧地成为是中子流。他当之无愧地成为是中子流。他当之无愧地成为是中子流。他当之无愧地成为“中子之父中子之父中子之父中子之父”，并因此获，并因此获，并因此获，并因此获1935193519351935年诺贝尔物理奖。年诺贝尔物理奖。年诺贝尔物理奖。年诺贝尔物理奖。第十八页，讲稿共四十页哦中子的发现，有重大的意义：中子的发现，有重大的意义：中子的发现，有重大的意义：中子的发现，有重大的意义：中子不带电，用它去轰击原子核，不受库仑力的影响，中子不带电，用它去轰击原子核，不受库仑力的影响，中子不带电，用它去轰击原子核，不受库仑力的影响，中子不带电，用它去轰击原子核，不受库仑力的影响，是是是是研究原子核的强有力的研究原子核的强有力的研究原子核的强有力的研究原子核的强有力的“炮弹炮弹炮弹炮弹”。在此以前，可供研究在此以前，可供研究在此以前，可供研究在此以前，可供研究用的用的用的用的“炮弹炮弹炮弹炮弹”只有天然放射元素发出的只有天然放射元素发出的只有天然放射元素发出的只有天然放射元素发出的、三种射三种射三种射三种射线，线，线，线，中子流则是穿透本领更大，轰击原子核更有效的中子流则是穿透本领更大，轰击原子核更有效的中子流则是穿透本领更大，轰击原子核更有效的中子流则是穿透本领更大，轰击原子核更有效的“炮炮炮炮弹弹弹弹”，人们用它轰击各种原子核，获得了许多人工放射性人们用它轰击各种原子核，获得了许多人工放射性人们用它轰击各种原子核，获得了许多人工放射性人们用它轰击各种原子核，获得了许多人工放射性同位素，同位素，同位素，同位素，用它轰开铀核，实现了原子能的利用用它轰开铀核，实现了原子能的利用用它轰开铀核，实现了原子能的利用用它轰开铀核，实现了原子能的利用。第十九页，讲稿共四十页哦1、定义：、定义：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2、规律：、规律：在核反应中，质量数和电荷数都守恒在核反应中，质量数和电荷数都守恒一、核反应一、核反应3 3、几个人工核转变方程、几个人工核转变方程（1）发现质子的核反应方程）发现质子的核反应方程卢瑟福卢瑟福（2）发现中子的核反应方程）发现中子的核反应方程查德威克查德威克第二十页，讲稿共四十页哦例例1 1：指出下列核反应中的错误并更正：指出下列核反应中的错误并更正：第二十一页，讲稿共四十页哦1934193419341934年，约里奥年，约里奥年，约里奥年，约里奥 居里和伊丽芙居里和伊丽芙居里和伊丽芙居里和伊丽芙 居里在用粒子轰击铝箔时，居里在用粒子轰击铝箔时，居里在用粒子轰击铝箔时，居里在用粒子轰击铝箔时，除探测到预料中的中子外，还除探测到预料中的中子外，还除探测到预料中的中子外，还除探测到预料中的中子外，还探测到了正电子探测到了正电子探测到了正电子探测到了正电子，正电子的，正电子的，正电子的，正电子的质量跟电子相同，所带电荷与电子相反，为一个单位的质量跟电子相同，所带电荷与电子相反，为一个单位的质量跟电子相同，所带电荷与电子相反，为一个单位的质量跟电子相同，所带电荷与电子相反，为一个单位的正电荷，更意外的是，拿走放射源后，铝箔虽不再发射正电荷，更意外的是，拿走放射源后，铝箔虽不再发射正电荷，更意外的是，拿走放射源后，铝箔虽不再发射正电荷，更意外的是，拿走放射源后，铝箔虽不再发射中子，但仍继续发射正电子，而且这种放射性也有一定中子，但仍继续发射正电子，而且这种放射性也有一定中子，但仍继续发射正电子，而且这种放射性也有一定中子，但仍继续发射正电子，而且这种放射性也有一定的半衰期原来，铝核被粒子击中后发生了下面的反应：的半衰期原来，铝核被粒子击中后发生了下面的反应：的半衰期原来，铝核被粒子击中后发生了下面的反应：的半衰期原来，铝核被粒子击中后发生了下面的反应：二、人工放射性同位素及其应用二、人工放射性同位素及其应用1 1、放射性同位素、放射性同位素、放射性同位素、放射性同位素天然存在的放射性元素只有四十几种天然存在的放射性元素只有四十几种天然存在的放射性元素只有四十几种天然存在的放射性元素只有四十几种，但用，但用，但用，但用人工方法人工方法人工方法人工方法得到的得到的得到的得到的放射性性同位素有放射性性同位素有放射性性同位素有放射性性同位素有一千多种一千多种一千多种一千多种，因而放射性同位素有着广，因而放射性同位素有着广，因而放射性同位素有着广，因而放射性同位素有着广泛的用途。由于同位素的核电荷数相同，所以化学性质泛的用途。由于同位素的核电荷数相同，所以化学性质泛的用途。由于同位素的核电荷数相同，所以化学性质泛的用途。由于同位素的核电荷数相同，所以化学性质相同。相同。相同。相同。第二十二页，讲稿共四十页哦 1934年，约里奥年，约里奥居里夫妇居里夫妇 发现发现粒子轰粒子轰击的铝片中含有放射性磷击的铝片中含有放射性磷 ：反应生成物反应生成物 P 是磷的一种同位素，是磷的一种同位素，自然界没有天然的自然界没有天然的 ，它是通过核反，它是通过核反应生成的应生成的人工放射性同位素人工放射性同位素。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.二、人工放射性同位素二、人工放射性同位素第二十三页，讲稿共四十页哦2、与天然的放射性物质相比，人造放射性同位、与天然的放射性物质相比，人造放射性同位素：素：放射强度容易控制放射强度容易控制可以制成各种需要的形状可以制成各种需要的形状半衰期更短半衰期更短放射性废料容易处理放射性废料容易处理第二十四页，讲稿共四十页哦（1）利用它的射线）利用它的射线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属射线检查金属内部有没有砂眼或裂纹，所用的设备叫内部有没有砂眼或裂纹，所用的设备叫 射线探伤仪射线探伤仪射线探伤仪射线探伤仪B B、利用射线强度与物质厚度的关系，来检查各种、利用射线强度与物质厚度的关系，来检查各种产品的厚度和密封容器中液体的高度等，从而产品的厚度和密封容器中液体的高度等，从而实实现自动控制。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，以以消除化纤、纺织品上的静电。消除化纤、纺织品上的静电。消除化纤、纺织品上的静电。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、利用射线照射植物，引起植物变异而培育良种培育良种培育良种培育良种，也可以利用它也可以利用它也可以利用它也可以利用它杀菌、治病杀菌、治病杀菌、治病杀菌、治病等等等等三、放射性同位素的应用三、放射性同位素的应用第二十五页，讲稿共四十页哦射线探伤仪射线探伤仪 第二十六页，讲稿共四十页哦利用钴利用钴6060的射线治疗癌症（放射治疗）的射线治疗癌症（放射治疗）射线对癌细胞的破坏比对健康细胞的更快射线对癌细胞的破坏比对健康细胞的更快第二十七页，讲稿共四十页哦被不同剂量被不同剂量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射线照射后的马铃薯射线照射后的马铃薯8 8 8 8个月后的个月后的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，右下射线照射，右下射线照射，右下方的被方的被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。射线照射的剂量适中。射线照射的剂量适中。第二十八页，讲稿共四十页哦“鲁棉一号鲁棉一号”就是山东省棉花研究所的科技人员就是山东省棉花研究所的科技人员应用放射性同位素钴应用放射性同位素钴-60放出的伽玛射线处理棉花放出的伽玛射线处理棉花杂交的后代育成的杂交的后代育成的第二十九页，讲稿共四十页哦（2）作为示踪原子：用于工业、农业）作为示踪原子：用于工业、农业及生物研究等及生物研究等.棉花在结桃、开花的时候需要较多的磷棉花在结桃、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，什么时候的吸收率最高、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，然后每隔一定时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度，上面的问题就很容易解决第三十页，讲稿共四十页哦人体甲状腺的工作需要碘碘被吸收后会聚集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在甲状腺内给人注射碘的放射性同位素碘131，然后定时用探测器测量甲状腺及邻近组织的，然后定时用探测器测量甲状腺及邻近组织的放射强度，有助于诊断甲状腺的器质性和功能放射强度，有助于诊断甲状腺的器质性和功能性疾病性疾病第三十一页，讲稿共四十页哦 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，时，如果放射性的剂量过大，皮肤和肉就会溃烂不如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。愈，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造成巨大的危害。注意也会对人体造成巨大的危害。过量的放射性会对环境造成污染，对人类和自过量的放射性会对环境造成污染，对人类和自然界产生破坏作用然界产生破坏作用四、辐射与安全四、辐射与安全第三十二页，讲稿共四十页哦 2020世纪人们在世纪人们在毫无防备的情况毫无防备的情况下研究放射性下研究放射性遭原子弹轰遭原子弹轰遭原子弹轰遭原子弹轰炸的广岛炸的广岛炸的广岛炸的广岛第三十三页，讲稿共四十页哦放射性的防护放射性的防护1 1）在核电站的核反应堆）在核电站的核反应堆外层用外层用厚厚的水泥厚厚的水泥来防止来防止放射线的外泄放射线的外泄.2 2）用过的核废料要放在很）用过的核废料要放在很厚很厚的厚很厚的重金属箱重金属箱内，并内，并深埋地下深埋地下.3 3）在生活中要有防范意）在生活中要有防范意识，尽可能识，尽可能远离放射源远离放射源.放放射射性性物物质质标标志志第三十四页，讲稿共四十页哦铀铀辐射源的存放辐射源的存放检测辐射装置检测辐射装置辐射检测系统辐射检测系统全全身身污污染染检检测测仪仪 为了防止有害的放射线对人类和自然的破为了防止有害的放射线对人类和自然的破坏，人们采取了有效的防范措施：坏，人们采取了有效的防范措施：第三十五页，讲稿共四十页哦操作放射性物质的设备操作放射性物质的设备在防护状态下操在防护状态下操作放射性物质作放射性物质第三十六页，讲稿共四十页哦1 1、“刀刀”可以是病人在清醒状态下在较可以是病人在清醒状态下在较短的时间内完成手术。这主要是利用了短的时间内完成手术。这主要是利用了射射线的（线的（）A.穿透本领穿透本领 B.衍射能力衍射能力 C.电离能力电离能力 D.具有很高的能量具有很高的能量A D第三十七页，讲稿共四十页哦2、下下列列关关于于放放射射线线的的说说法法中中不不正正确确的的是是()A、放射线可以用来进行工业探伤、放射线可以用来进行工业探伤B、放射线可以使细胞发生变异、放射线可以使细胞发生变异C、放射同位素可以用来做示踪原子、放射同位素可以用来做示踪原子D、放射线对人体无害、放射线对人体无害D第三十八页，讲稿共四十页哦 3、关于半衰期，以下说法正确的是：、关于半衰期，以下说法正确的是：A同种放射性元素在化合物中的半衰期比同种放射性元素在化合物中的半衰期比 单质中长。单质中长。B升高温度可以使半衰期缩短。升高温度可以使半衰期缩短。C氡的半衰期为氡的半衰期为3.8天，若有四个氡原子天，若有四个氡原子 核，经过核，经过7.6天氡原子核就只剩下一个。天氡原子核就只剩下一个。D氡的半衰期为氡的半衰期为3.8天，天，4克氡原子核，经克氡原子核，经 过过7.6天氡原子核就只剩下天氡原子核就只剩下1克。克。D第三十九页，讲稿共四十页哦感感谢谢大大家家观观看看第四十页，讲稿共四十页哦