19.3探测射线的方法和19.4放射性的应用与防护解析.ppt

第十九章第十九章 原子核原子核3 3 探测射线的方法探测射线的方法 虽然放射线看不见，但是我们可以依据一些虽然放射线看不见，但是我们可以依据一些现象来探知放射线的存在，这些现象主要是：现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、使气体或液体电离液体电离2 2、使照相乳、使照相乳胶感光胶感光3 3、使荧光物、使荧光物质产生荧光质产生荧光威尔逊云室利用了射线的电离本威尔逊云室利用了射线的电离本事。事。观看射线在云室中的径迹观看射线在云室中的径迹(轨迹见教材轨迹见教材)：a 射线在云室中的径迹：射线在云室中的径迹：缘由：缘由：a 粒子质量大，不易转变方向，电离粒子质量大，不易转变方向，电离本事大，沿途产生的离子多。本事大，沿途产生的离子多。射线在云室中的径迹：射线在云室中的径迹：缘由：缘由：粒子质量小，跟气体碰撞易转变方向，粒子质量小，跟气体碰撞易转变方向，电离本事小，沿途产生的离子少。电离本事小，沿途产生的离子少。粒子电离力气很弱，云室中一般看不到它的粒子电离力气很弱，云室中一般看不到它的径迹。径迹。直而粗直而粗比较细，且常常弯曲比较细，且常常弯曲观看威耳逊云室的构造，争论射线在云室中的观看威耳逊云室的构造，争论射线在云室中的径迹：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以知道粒子的性质；粒子轨迹的弯曲方向可以知道粒子带电的正负加磁场-高能物理试验的最风行的探测设备高能物理试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、气泡室带电粒子的径迹呈曲线是由于在磁场中受到了洛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伦兹力的作用二、气泡室二、气泡室气泡室利用了射线的电离本事。气泡室利用了射线的电离本事。粒子通过液体时在它四周就有气泡形成，可分析粒子的动粒子通过液体时在它四周就有气泡形成，可分析粒子的动量、能量和带电状况。量、能量和带电状况。二、气泡室二、气泡室 德国物理学家盖革在德国物理学家盖革在1928年与米勒合作研年与米勒合作研制出的计数器用来检测放射性是特殊便利的，制出的计数器用来检测放射性是特殊便利的，盖革盖革米勒计数管的构造如以以下图：米勒计数管的构造如以以下图：窗窗口口阴阴极极阳阳极极接接放放大大器器粒粒子子三、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，可以产生进入管中，可以产生大量电子，这些电子到达阳极，正离子到大量电子，这些电子到达阳极，正离子到达阴极，在电路中产生达阴极，在电路中产生一次脉冲一次脉冲放电，利放电，利用电子仪器将放电次数记录下来。用电子仪器将放电次数记录下来。优点：优点：G-M计数器特殊灵敏，用它检测射线计数器特殊灵敏，用它检测射线特殊便利。特殊便利。缺乏：不同射线在计数器中产生的现象一样，缺乏：不同射线在计数器中产生的现象一样，因此只能用来计数，不能区分射线种类；假因此只能用来计数，不能区分射线种类；假犹如时有大量粒子，或两个粒子射来的时间犹如时有大量粒子，或两个粒子射来的时间间隔小于间隔小于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1 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，-核反响核反响2 2、规律：、规律：在核反响中，质量数和电荷数都守恒在核反响中，质量数和电荷数都守恒一、核反响：一、核反响：衰变是原子核的自发变化，科衰变是原子核的自发变化，科学家更希望人工把握原子核的变化。学家更希望人工把握原子核的变化。卢瑟福在试验中觉察，往容器中通入氮气后，在荧光屏卢瑟福在试验中觉察，往容器中通入氮气后，在荧光屏上消逝了闪光，这说明，有一种新的能量比上消逝了闪光，这说明，有一种新的能量比粒子大的粒子穿粒子大的粒子穿过铝箔，撞击在屏上，这种粒子确定是在过铝箔，撞击在屏上，这种粒子确定是在粒子击中某个氮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变，人类第一次翻开了原子核的大门。实现了原子核的转变，人类第一次翻开了原子核的大门。材料材料质子的觉察质子的觉察 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量，确认与氢核一样：带有一个单位的正电量，质量是电和电量，确认与氢核一样：带有一个单位的正电量，质量是电子质量的子质量的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材料材料质子的觉察质子的觉察 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，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、光子后觉察的第三个根本粒子。质子是人类继电子、光子后觉察的第三个根本粒子。1930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轰击粒子轰击元素元素 铍核，觉察铍核没射出质子，而放出了一种新的铍核，觉察铍核没射出质子，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，在射线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，射线的贯电场和磁场中也不发生偏转，是不带电的，射线的贯穿力气强，他们认为这是穿力气强，他们认为这是射线经检测，射线的能量射线经检测，射线的能量在在10eV左右，远大于自然放射物质衰变时发出的左右，远大于自然放射物质衰变时发出的射射线的能量线的能量材料材料中子的觉察中子的觉察 1932年月底，查得威克得到这一年月底，查得威克得到这一论文，约里奥夫妇的试验使他心跳，他论文，约里奥夫妇的试验使他心跳，他认为约里奥夫妇的结论确定有误，违反认为约里奥夫妇的结论确定有误，违反能量守恒啊！他敏感到这很可能是导师能量守恒啊！他敏感到这很可能是导师卢瑟福预言、自己苦苦查找了卢瑟福预言、自己苦苦查找了12年的中年的中子。他预备用云室的方法探测射线的速子。他预备用云室的方法探测射线的速度和质量。度和质量。材料材料中子的觉察中子的觉察 他先测出射线的速度不到光速的特殊之一，排解了是他先测出射线的速度不到光速的特殊之一，排解了是他先测出射线的速度不到光速的特殊之一，排解了是他先测出射线的速度不到光速的特殊之一，排解了是射线的可能，又用弹性碰撞动量守恒的方法测出不带电射线的可能，又用弹性碰撞动量守恒的方法测出不带电射线的可能，又用弹性碰撞动量守恒的方法测出不带电射线的可能，又用弹性碰撞动量守恒的方法测出不带电粒子的质量与质子质量差不多。他还确定这不带电的粒子粒子的质量与质子质量差不多。他还确定这不带电的粒子粒子的质量与质子质量差不多。他还确定这不带电的粒子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行能是由质子和电子组合而成，只能是另一种新的独立不行能是由质子和电子组合而成，只能是另一种新的独立不行能是由质子和电子组合而成，只能是另一种新的独立不行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。就这样，仅用了十天时间，成功地粒子，他称之为中子。就这样，仅用了十天时间，成功地粒子，他称之为中子。就这样，仅用了十天时间，成功地粒子，他称之为中子。就这样，仅用了十天时间，成功地证明白这种中性射线就是中子流。他当之无愧地成为证明白这种中性射线就是中子流。他当之无愧地成为证明白这种中性射线就是中子流。他当之无愧地成为证明白这种中性射线就是中子流。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。中子的觉察，有重大的意义：中子的觉察，有重大的意义：中子的觉察，有重大的意义：中子的觉察，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，是争论原子核的强有力的是争论原子核的强有力的是争论原子核的强有力的是争论原子核的强有力的“炮弹炮弹炮弹炮弹”。在此以前，可供。在此以前，可供。在此以前，可供。在此以前，可供争论用的争论用的争论用的争论用的“炮弹炮弹炮弹炮弹”只有自然放射元素发出的只有自然放射元素发出的只有自然放射元素发出的只有自然放射元素发出的、三种射线，中子流则是穿透本事更大，轰击原子核三种射线，中子流则是穿透本事更大，轰击原子核三种射线，中子流则是穿透本事更大，轰击原子核三种射线，中子流则是穿透本事更大，轰击原子核更有效的更有效的更有效的更有效的“炮弹炮弹炮弹炮弹”，人们用它轰击各种原子核，获得，人们用它轰击各种原子核，获得，人们用它轰击各种原子核，获得，人们用它轰击各种原子核，获得了很多人工放射性同位素，用它轰开铀核，实现了原了很多人工放射性同位素，用它轰开铀核，实现了原了很多人工放射性同位素，用它轰开铀核，实现了原了很多人工放射性同位素，用它轰开铀核，实现了原子能的利用。子能的利用。子能的利用。子能的利用。1、定义：原子核在其他粒子的轰击下产生新原、定义：原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程，子核的过程，-核反响核反响2、规律：在核反响中，质量数和电荷数都守恒、规律：在核反响中，质量数和电荷数都守恒一、核反响一、核反响3 3、几个人工核转变方程、几个人工核转变方程1觉察质子的核反响方程觉察质子的核反响方程卢瑟福卢瑟福2觉察中子的核反响方程觉察中子的核反响方程查德威克查德威克例例1 1：指出以下核反响中的错误并更正：指出以下核反响中的错误并更正：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居里在用粒子轰居里在用粒子轰居里在用粒子轰击铝箔时，除探测到预料中的中子外，还探测到了击铝箔时，除探测到预料中的中子外，还探测到了击铝箔时，除探测到预料中的中子外，还探测到了击铝箔时，除探测到预料中的中子外，还探测到了正电子，正电子的质量跟电子一样，所带电荷与电正电子，正电子的质量跟电子一样，所带电荷与电正电子，正电子的质量跟电子一样，所带电荷与电正电子，正电子的质量跟电子一样，所带电荷与电子相反，为一个单位的正电荷，更意外的是，拿走子相反，为一个单位的正电荷，更意外的是，拿走子相反，为一个单位的正电荷，更意外的是，拿走子相反，为一个单位的正电荷，更意外的是，拿走放射源后，铝箔虽不再放射中子，但仍连续放射正放射源后，铝箔虽不再放射中子，但仍连续放射正放射源后，铝箔虽不再放射中子，但仍连续放射正放射源后，铝箔虽不再放射中子，但仍连续放射正电子，而且这种放射性也有确定的半衰期原来，电子，而且这种放射性也有确定的半衰期原来，电子，而且这种放射性也有确定的半衰期原来，电子，而且这种放射性也有确定的半衰期原来，铝核被粒子击中后发生了下面的反响：铝核被粒子击中后发生了下面的反响：铝核被粒子击中后发生了下面的反响：铝核被粒子击中后发生了下面的反响：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、放射性同位素自然存在的放射性元素只有四十几种，但用人工方自然存在的放射性元素只有四十几种，但用人工方自然存在的放射性元素只有四十几种，但用人工方自然存在的放射性元素只有四十几种，但用人工方法得到的放射性性同位素有一千多种，因而放射性法得到的放射性性同位素有一千多种，因而放射性法得到的放射性性同位素有一千多种，因而放射性法得到的放射性性同位素有一千多种，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一同位素有着广泛的用途。由于同位素的核电荷数一同位素有着广泛的用途。由于同位素的核电荷数一同位素有着广泛的用途。由于同位素的核电荷数一样，所以化学性质一样。样，所以化学性质一样。样，所以化学性质一样。样，所以化学性质一样。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 ：反响生成物反响生成物 P 是磷的一种同位素，是磷的一种同位素，自然界没有自然的自然界没有自然的 ，它是通过核，它是通过核反响生成的人工放射性同位素。反响生成的人工放射性同位素。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2、与自然的放射性物质相比，人造放射性、与自然的放射性物质相比，人造放射性同位素：同位素：放射强度简洁把握放射强度简洁把握可以制成各种需要的外形可以制成各种需要的外形半衰期更短半衰期更短放射性废料简洁处理放射性废料简洁处理1利用它的射线利用它的射线A、由于、由于射线贯穿本事强，可以用来射线贯穿本事强，可以用来射线检射线检查金属内部有没有砂眼或裂纹，所用的设备查金属内部有没有砂眼或裂纹，所用的设备叫叫射线探伤仪射线探伤仪B、利用射线强度与物质厚度的关系，来检查、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，各种产品的厚度和密封容器中液体的高度等，从而实现自动把握。从而实现自动把握。C、利用射线使空气电离而把空气变成导电气、利用射线使空气电离而把空气变成导电气体，以消退化纤、纺织品上的静电。体，以消退化纤、纺织品上的静电。D、利用射线照射植物，引起植物变异而培育、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、治病等良种，也可以利用它杀菌、治病等三、放射性同位素的应用三、放射性同位素的应用射线探伤仪射线探伤仪 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安康细胞的更快射线对癌细胞的破坏比对安康细胞的更快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状况，左上方的马铃薯没经过状况，左上方的马铃薯没经过状况，左上方的马铃薯没经过状况，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。“鲁棉一号鲁棉一号”就是山东省棉花争论所的科技人就是山东省棉花争论所的科技人员应用放射性同位素钴员应用放射性同位素钴-60放出的伽玛射线处放出的伽玛射线处理棉花杂交的后代育成的理棉花杂交的后代育成的2作为示踪原子：用于工作为示踪原子：用于工业、农业及生物争论等业、农业及生物争论等.棉花在结桃、开花的时候需要棉花在结桃、开花的时候需要较多的磷肥，把磷肥喷在棉花较多的磷肥，把磷肥喷在棉花叶子上，磷肥也能被吸取但叶子上，磷肥也能被吸取但是，什么时候的吸取率最高、是，什么时候的吸取率最高、磷在作物体内能存留多长时间、磷在作物体内能存留多长时间、磷在作物体内的分布状况等，磷在作物体内的分布状况等，用通常的方法很难争论假设用通常的方法很难争论假设用磷的放射性同位素制成肥料用磷的放射性同位素制成肥料喷在棉花叶面上，然后每隔确喷在棉花叶面上，然后每隔确定时间用探测器测量棉株各部定时间用探测器测量棉株各部位的放射性强度，上面的问题位的放射性强度，上面的问题就很简洁解决就很简洁解决人体甲状腺的工作需要碘碘被吸取后会聚人体甲状腺的工作需要碘碘被吸取后会聚拢在甲状腺内给人注射碘的放射性同位素拢在甲状腺内给人注射碘的放射性同位素碘碘131，然后定时用探测器测量甲状腺及邻，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质性和功能性疾病 原子弹爆炸、核电站泄露会产生严峻的污原子弹爆炸、核电站泄露会产生严峻的污染染.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，假设放射性的剂量过大，皮肤和肉就会溃烂不假设放射性的剂量过大，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，假设有些矿石中含有过量的放射性物质，假设不留意也会对人体造成巨大的危害。不留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和自然界产生破坏作用四、辐射与安全四、辐射与安全 20202020世纪人们在世纪人们在世纪人们在世纪人们在毫无防备的情况毫无防备的情况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放射性的防护放射性的防护1 1在核电站的核反在核电站的核反响堆外层用厚厚的水响堆外层用厚厚的水泥来防止放射线的外泥来防止放射线的外泄泄.2 2用过的核废料要用过的核废料要放在很厚很厚的重金放在很厚很厚的重金属箱内，并深埋地下属箱内，并深埋地下.3 3在生活中要有防在生活中要有防范意识，尽可能远离范意识，尽可能远离放射源放射源.放放放放射射射射性性性性物物物物质质质质标标标标志志志志铀铀铀铀辐射源的存放辐射源的存放辐射源的存放辐射源的存放检测辐射装置检测辐射装置检测辐射装置检测辐射装置辐射检测系统辐射检测系统辐射检测系统辐射检测系统全全全全身身身身污污污污染染染染检检检检测测测测仪仪仪仪 为了防止有害的放射线对人类和自然的为了防止有害的放射线对人类和自然的破坏，人们实行了有效的防范措施：破坏，人们实行了有效的防范措施：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作放射性物质作放射性物质1 1、“刀刀”可以是病人在糊涂状态下在可以是病人在糊涂状态下在较短的时间内完成手术。这主要是利用较短的时间内完成手术。这主要是利用了了射线的射线的 A.穿透本事穿透本事 B.衍射力气衍射力气 C.电离力气电离力气 D.具有很高的能量具有很高的能量A D2、以以下下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选项是的选项是()A、放射线可以用来进展工业探伤、放射线可以用来进展工业探伤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 3、关于半衰期，以下说法正确的选项是：、关于半衰期，以下说法正确的选项是：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上升温度可以使半衰期缩短。上升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，假设有四个氡原天，假设有四个氡原子子 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。D4、关于、关于射线，以下说法中正确的选项射线，以下说法中正确的选项是是()(A)它是波长极短的电磁波它是波长极短的电磁波(B)它是高速运动的电子流它是高速运动的电子流(C)它的贯穿本事比它的贯穿本事比射线弱射线弱(D)它对空气的电离作用比它对空气的电离作用比射线强射线强A