探測(cè)射線的方法和放射性的應(yīng)用與防護(hù)

關(guān)于探測(cè)射線的方法和放射性的應(yīng)用與防護(hù)

雖然放射線看不見，但是我們可以根據(jù)一些現(xiàn)象來探知放射線的存在，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、使照相乳膠感光3、使熒光物質(zhì)產(chǎn)生熒光第2頁,共40頁，2024年2月25日，星期天·威爾遜云室利用了射線的電離本領(lǐng)。第3頁,共40頁，2024年2月25日，星期天第4頁,共40頁，2024年2月25日，星期天觀察射線在云室中的徑跡(軌跡見教材)：a射線在云室中的徑跡：原因：a粒子質(zhì)量大，不易改變方向，電離本領(lǐng)大，沿途產(chǎn)生的離子多。?射線在云室中的徑跡：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。γ粒子電離能力很弱，云室中一般看不到它的徑跡。直而粗比較細(xì)，且常常彎曲第5頁,共40頁，2024年2月25日，星期天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)．（加磁場(chǎng)）第6頁,共40頁，2024年2月25日，星期天-----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二、氣泡室第7頁,共40頁，2024年2月25日，星期天·帶電粒子的徑跡呈曲線是由于在磁場(chǎng)中受到了洛倫茲力的作用二、氣泡室·氣泡室利用了射線的電離本領(lǐng)。

粒子通過液體時(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。二、氣泡室第8頁,共40頁，2024年2月25日，星期天

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)器用來檢測(cè)放射性是非常方便的，蓋革—米勒計(jì)數(shù)管的結(jié)構(gòu)如圖所示：窗口陰極陽極接放大器粒子三、蓋革——米勒計(jì)數(shù)器1、構(gòu)造第9頁,共40頁，2024年2月25日，星期天三、蓋革——米勒計(jì)數(shù)器2、工作原理第10頁,共40頁，2024年2月25日，星期天工作原理具體分析：射線粒子進(jìn)入管中，使管中氣體電離，產(chǎn)生的電子在電場(chǎng)中加速，撞擊氣體分子，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，可以產(chǎn)生大量電子，這些電子到達(dá)陽極，正離子到達(dá)陰極，在電路中產(chǎn)生一次脈沖放電，利用電子儀器將放電次數(shù)記錄下來。第11頁,共40頁，2024年2月25日，星期天優(yōu)點(diǎn)：G-M計(jì)數(shù)器非常靈敏，用它檢測(cè)射線十分方便。不足：不同射線在計(jì)數(shù)器中產(chǎn)生的現(xiàn)象相同，因此只能用來計(jì)數(shù)，不能區(qū)分射線種類；如果同時(shí)有大量粒子，或兩個(gè)粒子射來的時(shí)間間隔小于200μs，計(jì)數(shù)器也不能區(qū)分。3、蓋革－米勒計(jì)數(shù)器優(yōu)缺點(diǎn)第12頁,共40頁，2024年2月25日，星期天第十九章原子核§4放射性的應(yīng)用與防護(hù)第13頁,共40頁，2024年2月25日，星期天1、定義：

原子核在其他粒子的轟擊下產(chǎn)生新原子核的過程，----------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)：衰變是原子核的自發(fā)變化，科學(xué)家更希望人工控制原子核的變化。第14頁,共40頁，2024年2月25日，星期天盧瑟福在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，往容器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，盧瑟福通過人工方法實(shí)現(xiàn)了原子核的轉(zhuǎn)變，人類第一次打開了原子核的大門。材料——質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)第15頁,共40頁，2024年2月25日，星期天

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材料——質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)

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。第16頁,共40頁，2024年2月25日，星期天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)第17頁,共40頁，2024年2月25日，星期天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?。∷舾械竭@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)之無愧地成為

“中子之父”，并因此獲1935年諾貝爾物理獎(jiǎng)。第18頁,共40頁，2024年2月25日，星期天中子的發(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，用它轟開鈾核，實(shí)現(xiàn)了原子能的利用。第19頁,共40頁，2024年2月25日，星期天1、定義：原子核在其他粒子的轟擊下產(chǎn)生新原子核的過程，------------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（1）發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程——盧瑟福（2）發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程——查德威克第20頁,共40頁，2024年2月25日，星期天例1：指出下列核反應(yīng)中的錯(cuò)誤并更正：第21頁,共40頁，2024年2月25日，星期天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，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。第22頁,共40頁，2024年2月25日，星期天

1934年，約里奧—居里夫婦發(fā)現(xiàn)α粒子轟擊的鋁片中含有放射性磷：反應(yīng)生成物P是磷的一種同位素，自然界沒有天然的，它是通過核反應(yīng)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.二、人工放射性同位素第23頁,共40頁，2024年2月25日，星期天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第24頁,共40頁，2024年2月25日，星期天（1）利用它的射線A、由于γ射線貫穿本領(lǐng)強(qiáng)，可以用來γ射線檢查金屬內(nèi)部有沒有砂眼或裂紋，所用的設(shè)備叫γ射線探傷儀．B、利用射線強(qiáng)度與物質(zhì)厚度的關(guān)系，來檢查各種產(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、治病等三、放射性同位素的應(yīng)用第25頁,共40頁，2024年2月25日，星期天γ射線探傷儀第26頁,共40頁，2024年2月25日，星期天利用鈷60的射線治療癌癥（放射治療）射線對(duì)癌細(xì)胞的破壞比對(duì)健康細(xì)胞的更快第27頁,共40頁，2024年2月25日，星期天被不同劑量γ射線照射后的馬鈴薯8個(gè)月后的情況，左上方的馬鈴薯沒經(jīng)過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。第28頁,共40頁，2024年2月25日，星期天“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．第29頁,共40頁，2024年2月25日，星期天（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，上面的問題就很容易解決．第30頁,共40頁，2024年2月25日，星期天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?。?1頁,共40頁，2024年2月25日，星期天原子彈爆炸、核電站泄露會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的污染.在利用放射性同位素給病人做“放療”時(shí)，如果放射性的劑量過大，皮膚和肉就會(huì)潰爛不愈，導(dǎo)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(huì)對(duì)人體造成巨大的危害。

過量的放射性會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，對(duì)人類和自然界產(chǎn)生破壞作用．四、輻射與安全第32頁,共40頁，2024年2月25日，星期天

20世紀(jì)人們?cè)诤翢o防備的情況下研究放射性遭原子彈轟炸的廣島第33頁,共40頁，2024年2月25日，星期天放射性的防護(hù)1）在核電站的核反應(yīng)堆外層用厚厚的水泥來防止放射線的外泄.2）用過的核廢料要放在很厚很厚的重金屬箱內(nèi)，并深埋地下.3）在生活中要有防范意識(shí)，盡可能遠(yuǎn)離放射源.放射性物質(zhì)標(biāo)志第34頁,共40頁，2024年2月25日，星期天鈾輻射源的存放檢測(cè)輻射裝置輻射檢測(cè)系統(tǒng)全身污染檢測(cè)儀為了防止有害的放射線對(duì)人類和自然的破壞，人們采取了有效的防范措施：第35頁,共40頁，2024年2月25日，星期天操作放射性物質(zhì)的設(shè)備在防護(hù)狀態(tài)下操作放射性物質(zhì)第36頁,共40頁，2024年2月25日，星期天1、“γ刀”可以是病人在清醒狀態(tài)下在較短的時(shí)間內(nèi)完成手術(shù)。這主要是利用了γ射線的（）

A.穿透本領(lǐng)

B.衍射能力

C.電離能力

D.具有很高的能量AD第37頁,共40頁，2024年2月25日，星期天2、下列關(guān)于放射線的說法中不正確的是()A、放射線可以用來進(jìn)行工業(yè)探傷．B、放射線可以使細(xì)胞發(fā)生變異．C、放射同位素可以用來做示蹤原子D、放射線對(duì)人體無害．D第38頁,共40