探測(cè)射線的方法

3探測(cè)射線的方法

雖然放射線看不見(jiàn)，但是我們可以根據(jù)一些現(xiàn)象來(lái)探知放射線的存在，這些現(xiàn)象主要是：探測(cè)射線的方法1、使氣體或液體電離2、使照相底片感光3、使熒光物質(zhì)產(chǎn)生熒光觀察威耳遜云室的結(jié)構(gòu)，研究射線在云室中的徑跡：

射線徑跡

射線徑跡

徑跡的長(zhǎng)短和粗細(xì)可以知道粒子的性質(zhì)；粒子軌跡的彎曲方向可以知道粒子帶電的正負(fù)．實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：γ射線一般看不到。電離本領(lǐng)很小α射線在云室中的徑跡：直而粗原因：a粒子質(zhì)量大，不易改變方向，電離本領(lǐng)大，沿涂產(chǎn)生的粒子多?射線在云室中的徑跡：比較細(xì)，而且常常彎曲原因：粒子質(zhì)量小，跟氣體碰撞易改變方向，電離本領(lǐng)小，沿途產(chǎn)生的離子少二、氣泡室

-----高能物理實(shí)驗(yàn)的最風(fēng)行的探測(cè)設(shè)備氣泡室是由一密閉容器組成，容器中盛有工作液體·帶電粒子的徑跡呈曲線是由于在磁場(chǎng)中受到了洛倫茲力二、氣泡室·氣泡室利用了射線的電離本領(lǐng)。

粒子通過(guò)液體通過(guò)液體時(shí)在它周圍就有氣泡形成，可分析粒子的動(dòng)量、能量和帶電情況。

德國(guó)物理學(xué)家蓋革在1928年與米勒合作研制出的計(jì)數(shù)器用來(lái)檢測(cè)放射性是非常方便的，蓋革管的結(jié)構(gòu)如圖所示：三、蓋革－米勒計(jì)數(shù)器窗口陰極陽(yáng)極接放大器粒子原理當(dāng)某種射線粒子進(jìn)入管內(nèi)時(shí)，它使管內(nèi)的氣體電離，產(chǎn)生的電子在電場(chǎng)中被加速，能量越來(lái)越大，電子跟管中的氣體分子碰撞時(shí)，又使氣體分子電離，產(chǎn)生電子，這樣，一個(gè)粒子進(jìn)入管中后可以產(chǎn)生大量電子，這些電子到達(dá)陽(yáng)極，陽(yáng)離子到達(dá)陰極，在電路中就產(chǎn)生一次脈沖放電，利用電子儀器可以把放電次數(shù)記錄下來(lái)。4放射性的應(yīng)用與防護(hù)盧瑟福在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，往放有α粒子源的容器Ｃ中通入氮?dú)夂?，在熒光屏Ｓ上出現(xiàn)了閃光，這表明，有一種新的能量比α粒子大的粒子穿過(guò)鋁箔，撞擊在Ｓ屏上，這種粒子肯定是在α粒子擊中某個(gè)氮核而使該核發(fā)生變化時(shí)放出的。這樣，盧瑟福通過(guò)人工方法實(shí)現(xiàn)了原子核的轉(zhuǎn)變，人類第一次打開(kāi)了原子核的大門。材料——質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)

為了認(rèn)定新粒子，把新粒子引進(jìn)電場(chǎng)和磁場(chǎng)，測(cè)出了它的質(zhì)量和電量，確認(rèn)與氫核相同：帶有一個(gè)單位的正電量，質(zhì)量是電子質(zhì)量的1800多倍。盧瑟福把它叫做質(zhì)子．質(zhì)子的符號(hào)是p

用α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(shuō)明質(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(gè)基本粒子。材料——質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)1930年，德國(guó)科學(xué)家玻特和貝克用α粒子轟擊

元素鈹核，發(fā)現(xiàn)鈹核沒(méi)射出質(zhì)子，而放出了一種新的射線（鈹輻射）．這種射線幾乎不能使氣體電離，在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中也不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，是不帶電的，射線的貫穿能力強(qiáng)，他們認(rèn)為這是γ射線．經(jīng)檢測(cè)，射線的能量在10ＭeV左右，遠(yuǎn)大于天然放射物質(zhì)衰變時(shí)發(fā)出的γ射線的能量．材料——中子的發(fā)現(xiàn)1931年，約里奧夫婦重復(fù)了玻特和貝克的實(shí)驗(yàn)，并用這種未知射線（鈹輻射）去轟擊石蠟。結(jié)果竟從中打出能量約5.7MeV的質(zhì)子．這是異常驚人的新發(fā)現(xiàn)，因?yàn)槠湫袨橥耆煌讦蒙渚€，γ射線只能打出電子而打不出質(zhì)子，γ光子的質(zhì)量近乎０，電子也很輕，光子撞擊電子，使它動(dòng)起來(lái)是合乎常理的，但質(zhì)子質(zhì)量是電子的1800倍，一顆子彈怎么能撞動(dòng)一輛汽車呢？如果認(rèn)為轟擊石蠟的射線是γ射線，那么光子的能量應(yīng)達(dá)55MeV，這與實(shí)際測(cè)得的射線能量10MeV相去甚遠(yuǎn)．

可惜的是，他們擦肩而過(guò)，無(wú)緣相識(shí)。面對(duì)55MeV與10MeV的矛盾，他們還是十分牽強(qiáng)地解釋為其它的原因，并于1932年１月11日向巴黎科學(xué)院提交了實(shí)驗(yàn)情況和對(duì)未知射線判定為γ射線的結(jié)論。材料——中子的發(fā)現(xiàn)1932年１月底，查得威克得到這一論文，約里奧夫婦的實(shí)驗(yàn)使他心跳，他認(rèn)為約里奧夫婦的結(jié)論肯定有誤，違反能量守恒啊！他敏感到這很可能是導(dǎo)師盧瑟福預(yù)言、自己苦苦尋找了12年的中子。他決定用云室的方法探測(cè)射線的速度和質(zhì)量。材料——中子的發(fā)現(xiàn)

他先測(cè)出射線的速度不到光速的十分之一，排除了是γ射線的可能，又用彈性碰撞動(dòng)量守恒的方法測(cè)出不帶電粒子的質(zhì)量與質(zhì)子質(zhì)量差不多。他還確定這不帶電的粒子不可能是由質(zhì)子和電子組合而成，只能是另一種新的獨(dú)立粒子，他稱之為中子。就這樣，僅用了十天時(shí)間，成功地證實(shí)了這種中性射線就是中子流。他當(dāng)之無(wú)愧地成為

“中子之父”，并因此獲1935年諾貝爾物理獎(jiǎng)。中子的發(fā)現(xiàn)，有重大的意義：

中子不帶電，用它去轟擊原子核，不受庫(kù)侖力的影響，是研究原子核的強(qiáng)有力的“炮彈”。在此以前，可供研究用的“炮彈”只有天然放射元素發(fā)出的α、β、γ三種射線，中子流則是穿透本領(lǐng)更大，轟擊原子核更有效的“炮彈”，人們用它轟擊各種原子核，獲得了許多人工放射性同位素，用它轟開(kāi)鈾核，實(shí)現(xiàn)了原子能的利用。1、定義：原子核在其他粒子的轟擊下產(chǎn)生新原子核的過(guò)程，------------核反應(yīng)2、規(guī)律：在核反應(yīng)中，質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)都守恒一、核反應(yīng)3、幾個(gè)人工核轉(zhuǎn)變方程1934年，約里奧·居里和伊麗芙·居里在用粒子轟擊鋁箔時(shí)，除探測(cè)到預(yù)料中的中子外，還探測(cè)到了正電子，正電子的質(zhì)量跟電子相同，所帶電荷與電子相反，為一個(gè)單位的正電荷，更意外的是，拿走放射源后，鋁箔雖不再發(fā)射中子，但仍繼續(xù)發(fā)射正電子，而且這種放射性也有一定的半衰期．原來(lái)，鋁核被粒子擊中后發(fā)生了下面的反應(yīng)：二、人工放射性同位素及其應(yīng)用1、放射性同位素天然存在的放射性元素只有四十幾種，但用人工方法得到的放射性性同位素有一千多種，因而放射性同位素有著廣泛的用途。由于同位素的核電荷數(shù)相同，所以化學(xué)性質(zhì)相同。材料反應(yīng)生成物P是磷的一種同位素，也有放射性，像天然放射性元素一樣發(fā)生衰變，衰變時(shí)放出正電子，核衰變方程如下：用人工方法得到放射性同位素，這是一個(gè)很重要的發(fā)現(xiàn)．后來(lái)人們用質(zhì)子、氘核、中子和光子轟擊原子核，也得到了放射性同位素．2、與天然的放射性物質(zhì)相比，人造放射性同位素：放射強(qiáng)度容易控制可以制成各種需要的形狀半衰期更短放射性廢料容易處理（1）利用它的射線3、放射性同位素的應(yīng)用A、由于γ射線貫穿本領(lǐng)強(qiáng)，可以用來(lái)γ射線檢查金屬內(nèi)部有沒(méi)有砂眼或裂紋，所用的設(shè)備叫γ射線探傷儀．B、利用射線的穿透本領(lǐng)與物質(zhì)厚度密度的關(guān)系，來(lái)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(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制C、利用射線使空氣電離而把空氣變成導(dǎo)電氣體，以消除化纖、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種，也可以利用它殺菌、治病等（1）利用射線γ射線檢測(cè)厚度和高度γ射線探傷儀鈷60（1）利用射線利用鈷60的γ射線治療癌癥（放療）（1）利用射線被不同劑量γ射線照射后的馬鈴薯8個(gè)月后的情況，左上方的馬鈴薯沒(méi)經(jīng)過(guò)γ射線照射，右下方的被γ射線照射的劑量最大，左下方保存最好的馬鈴薯被γ射線照射的劑量適中。“魯棉一號(hào)”就是山東省棉花研究所的科技人員應(yīng)用放射性同位素鈷-60放出的伽瑪射線處理棉花雜交的后代育成的．（2）作為示蹤原子：用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)及生物研究等.

棉花在結(jié)桃、開(kāi)花的時(shí)候需要較多的磷肥，把磷肥噴在棉花葉子上，磷肥也能被吸收．但是，什么時(shí)候的吸收率最高、磷在作物體內(nèi)能存留多長(zhǎng)時(shí)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(shí)間用探測(cè)器測(cè)量棉株各部位的放射性強(qiáng)度，上面的問(wèn)題就很容易解決．人體甲狀腺的工作需要碘．碘被吸收后會(huì)聚集在甲狀腺內(nèi)．給人注射碘的放射性同位素碘131，然后定時(shí)用探測(cè)器測(cè)量甲狀腺及鄰近組織的放射強(qiáng)度，有助于診斷甲狀腺的器質(zhì)性和功能性疾?。派湫缘膽?yīng)用利用射線示蹤原子測(cè)厚儀探傷儀治療惡性腫瘤食物保鮮、育種農(nóng)作物檢測(cè)診斷器質(zhì)性和功能性疾病生物大分子結(jié)構(gòu)及功能研究三、放射性同位素的應(yīng)用4、輻射與安全人類一直生活在放射性的環(huán)境中。例如，地球上的每個(gè)角落都有來(lái)自宇宙的射線，我們周圍的巖石，其中也有放射性物質(zhì)。我們的食物和日常用品中，有的也具有放射性，例如食鹽和有些水晶眼鏡片中含有鉀40，香煙中含有釙210，這些也是放射性同位素。體檢時(shí)還會(huì)做X射線透射，這更是劑量比較大的照射。不過(guò)這些輻射的強(qiáng)度都在安全劑量之內(nèi)，對(duì)我們沒(méi)有傷害。然而過(guò)量的射線對(duì)人體組織有破壞作用，這種破壞往往是對(duì)細(xì)胞核的破壞，有時(shí)不會(huì)馬上察覺(jué)。因此，在使用放射性同位素時(shí)，必須嚴(yán)格遵守操作規(guī)程，注意人身安全，同時(shí)要防止放射性物質(zhì)對(duì)空氣、水源、用具等的污染。20世紀(jì)初期人們?cè)诤翢o(wú)防備的情況下研究放射性放射性污染和防護(hù)過(guò)