放射性同位素及輻射技術(shù)

放射性同位素及輻射技術(shù)奇特的同位素同位素的三個(gè)特性放射性同位素使用技術(shù)2、工業(yè)上的應(yīng)用檢測放射性廢物的利用輻射技術(shù)的應(yīng)用改進(jìn)材料性能3、農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用引發(fā)種子的變異棉花育種輻射引變根莖葉的偵察兵用示蹤法觀察作物生長監(jiān)測農(nóng)藥無公害揭開光合作用的奧秘食品保鮮請放心食用輻照食品輻照滅菌使害蟲斷子絕孫4、醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用核醫(yī)學(xué)醫(yī)學(xué)跟蹤各種放射分析同位素造影術(shù)金-198肝掃描放射治癌伽瑪?shù)斗派湫韵?、考古辨?zhèn)蝹刹焯?14考古年代核技術(shù)對中國歷史學(xué)的貢獻(xiàn)三星堆－另一支史前文化？耶穌基督“裹尸布”的傳說拿破侖死亡之謎古老的照片復(fù)活微量元素的定性及定量測定高超的偵破技術(shù)6、保護(hù)環(huán)境安全分析環(huán)境污染情況對火災(zāi)及毒氣報(bào)警不滅的長明燈同位素避雷針避雷功能更為強(qiáng)大同位素的三個(gè)特性在形形色色的原子能圖象中，放射性同位素的奇妙特性及廣泛用途令人眼花繚亂，最具有戲劇性。前面我們介紹過，1869年，俄國的門捷列夫和德國的邁耶各自獨(dú)立地發(fā)現(xiàn)了元素周期律，排出了元素周期表，那時(shí)化學(xué)家們知道的元素只有幾十種?，F(xiàn)在，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的元素已經(jīng)達(dá)到100多種，目前的元素周期表已經(jīng)比當(dāng)年門捷列夫列出的元素周期表要詳盡多了。在元素周期表中，一個(gè)元素占一個(gè)位置。后來，科學(xué)家又進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，同一位元素的原子并不完全一樣，有的原子重些，有的原子輕些；有的原子很穩(wěn)定，不會變，有的原子有放射性，會變化，衰變后成了另一種元素的原子。我們把這些處于同一位的元素但有不同性質(zhì)的原子稱為同位素。同位素中有的會放出射線，因此稱放射性同位素。放射性同位素具有以下三個(gè)特性：第一，能放出各種不同的射線。有的放出α射線，有的放出β射線，有的放出γ射線或者同時(shí)放出其中的兩種射線。還有中子射線。其中，α射線是一束α粒子流，帶正電荷，β射線就是電子流，帶有負(fù)電荷。第二，放出的射線由不同原子核本身決定。例如鈷－60原子核每次發(fā)生衰變時(shí)，都要放射出三個(gè)粒子：一個(gè)β粒子和兩個(gè)光子，鈷－60最終變成了穩(wěn)定的鎳－60。第三，具有一定的壽命。人們將開始存在的放射性同位素的原子核數(shù)目減少到一半時(shí)所需的時(shí)間，稱為半衰期。例如鈷－60的半衰期大約是5年。核技術(shù)中的同位素和輻射的應(yīng)用，給許多重要的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)和社會生活帶來好處?，F(xiàn)代核物理學(xué)的研究成果，產(chǎn)生了一些觀察和測量物理、化學(xué)和生物過程的新方法，從而加強(qiáng)了對這些未知過程的了解，這對于人類對自己的認(rèn)識和生存、發(fā)展與進(jìn)步有重要的意義，與此同時(shí)，同位素的分離和鑒別使我們掌握了多方面的技能，帶動(dòng)了電子學(xué)、光學(xué)和機(jī)器制造技術(shù)的發(fā)展。壽命長，不要有能源，與天氣條件無關(guān)。使用氪-85“束流斷路器”可以防止入侵者，增進(jìn)安全。當(dāng)人體經(jīng)過“束流斷路器”時(shí)，一束細(xì)得像鉛筆一樣的低能γ射線被遮斷，就接通警報(bào)器。輻射技術(shù)的應(yīng)用核武器爆炸產(chǎn)生的強(qiáng)輻射對人體是有害的，但是適量的核輻射作為一種物理效應(yīng)，卻有著廣泛的應(yīng)用，可以給人類帶來很多奇特的好處。因此，我們現(xiàn)在轉(zhuǎn)向各種輻射源--x射線機(jī)、帶電粒子加速器、核反應(yīng)堆和放射性同位素源等的輻射效應(yīng)對人類有利的一面，貫穿輻射包括電磁輻射、電子或其它帶電粒子和中子，它們在工業(yè)、醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)和空間探測中都有很多應(yīng)用。下面我們以射線照相法為例：最早和最為人們所熟悉的輻射應(yīng)用是射線醫(yī)學(xué)診斷上x射線是用電子轟擊重金屬靶產(chǎn)生的高頻電磁輻射。眾所周知，x射線貫穿人體組織的程度取決于物質(zhì)密度，所以骨骼與其它密集的物質(zhì)的影子會出現(xiàn)在照相膠片上。一般的說，射線照相法包括用x射線、γ射線或中子對活組織或物體的內(nèi)部情況的研究。通過中子吸收，由穩(wěn)定的鈷-59可以產(chǎn)生同位素鈷-60。對醫(yī)學(xué)和工業(yè)方面的應(yīng)用，同位素鈷-60是x射線管的重要替代物。鈷-60發(fā)射的γ輻射能量為1.17和l.33兆電子伏，這兩種輻射對檢查金屬中的缺陷特別有作用。用帶有鈷射線照相設(shè)備的掃描裝置掃描，可以揭示金屬的內(nèi)部裂縫、焊接缺陷和非金屬夾雜物。同位素鈷-60源的優(yōu)點(diǎn)是小型輕便，無需電源。鈷的半衰期為5.27年，因此鈷源可長期使用而無需更換。另一方面，射線能量是固定的，強(qiáng)度也不會改變，但x射線機(jī)上發(fā)出的射線能量和強(qiáng)度是可以改變的。如果用射線照相法給薄樣品拍照，用銥-192比較方便。它的半衰期是74.2天，光子能量約0.4兆電于伏。有些物質(zhì)對光子不敏感，但這些物質(zhì)中富有氫，如塑料和橡膠，這時(shí)中子射線照相法就彌補(bǔ)了γ射線照相法的不足。典型的中子源是銻－鈹源。在這種源中銻-124的γ射線（半衰期為60.4天）在鈹中引起（γ，n）反應(yīng)。一種有希望的新放射源是锎-252，它是反應(yīng)堆中經(jīng)中子連續(xù)轟擊钚而產(chǎn)生的人造同位素（原子序數(shù)98）。雖然锎-252大部分時(shí)間（96.908％）通過發(fā)射粒子而衰變，但其余時(shí)間(3.092％)是自發(fā)裂變。這兩個(gè)過程相應(yīng)的半衰期分別是2.730年和85.57年。平均每次裂變放出約3.5個(gè)中子。因此極少量的同位素锎-252就可以用作豐富的快中子源。改進(jìn)材料性能改進(jìn)纖維電子或γ射線輻照可以改變聚合物如聚乙烯的各種性質(zhì)。原來的材料是由很長的平行分子鏈構(gòu)成的，輻射使這些鏈連起來。這種過程叫做交聯(lián)。輻照過的聚乙烯具有較好的抗熱性，是很好的電線絕緣包皮材料。經(jīng)過輻射可以把適宜的聚合物結(jié)合到纖維基底上。用這種方法可以制造各種不吸塵土的織物。化學(xué)藥品合成使用高能γ輻射可以引發(fā)某些化學(xué)反應(yīng)。在實(shí)驗(yàn)室里可以進(jìn)行很多這樣的反應(yīng)，但相對來講多數(shù)反應(yīng)是不經(jīng)濟(jì)的。然而有一個(gè)例外，這就是溴乙烷的生產(chǎn)。此為揮發(fā)性的有機(jī)液體，在有機(jī)材料的合成中用作中間化合物。Co-60源的γ輻射在溴化氫和乙烯的化合中起催化劑作用。人們發(fā)現(xiàn)作為催化劑的γ射線比化學(xué)催化劑、紫外線光電子轟擊都好。通過這種獨(dú)特的方法每年生產(chǎn)數(shù)量不少的溴乙烷。另外，在商業(yè)上，重要的化學(xué)制品聚乙烯也是由鈷的γ射線轟擊乙烯而產(chǎn)生的。木材塑化加工經(jīng)γ輻照生產(chǎn)的新型木質(zhì)地板市場需求量很大。木材用塑膠浸泡，并通過一束γ射線。這束γ射線改變了塑膠的分子結(jié)構(gòu)，使木材表面光滑并能防火。產(chǎn)品的外觀沒有什么變化，但材料都變得非常堅(jiān)硬，在公共場所使用這種木材是合適的。此外，還可用類似的輻照技術(shù)制作經(jīng)久耐用的建筑用材，如花磚。引發(fā)種子的變異放射性同位素在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用是極為廣泛的。核農(nóng)學(xué)就是核技術(shù)與農(nóng)學(xué)相結(jié)合的一門新學(xué)科。談到選育良種，不能不涉及作物的一個(gè)基本特性－遺傳和變異。俗話說：“種瓜得瓜，種豆得豆?！痹谧匀唤缋锼械纳铮鼈兊淖哟加信c其親本相似的特性，這就叫做遺傳性。一個(gè)優(yōu)良品種所以能增產(chǎn)，就是因?yàn)樗哂锌蛇z傳的優(yōu)良特性。另一方面，一個(gè)優(yōu)良品種也不是一成不變的。它隨著環(huán)境條件的變化和內(nèi)在的原因而不斷發(fā)生變化，這就叫做變異性。遺傳性和變異性是對立的統(tǒng)一。如果沒有遺傳性，則自然界現(xiàn)有的各種生物將不復(fù)存在。而如果沒有變異性，也就沒有生物的進(jìn)化。當(dāng)前我們看到的成千上萬種農(nóng)作物品種都是在歷史的長河中，由于植物本身的遺傳和變異，再經(jīng)過長期的自然選擇和人工選擇而形成的。近代因?yàn)榭茖W(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們已不再等待自然的恩賜，單純地利用植物本身自然產(chǎn)生的變異，而能夠應(yīng)用現(xiàn)代科學(xué)的成就來人工創(chuàng)造新的變異類型，這種方法叫“人工引變”。人們已經(jīng)弄清楚：生物性狀的遺傳是受一種叫“基因”的遺傳物質(zhì)控制的，它存在于生物細(xì)胞內(nèi)的染色體中。這種傳遞遺傳信息的遺傳物質(zhì)，已經(jīng)在電子顯微鏡下可以看到它的分子結(jié)構(gòu)。如果這種物質(zhì)的原有結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，就能引起生物性狀的變異。應(yīng)用原子反應(yīng)堆產(chǎn)生的熱中子或加速器產(chǎn)生的快中子，以及放射性同位素放出的射線都可以使生物細(xì)胞內(nèi)遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，因而引起生物形形色色的性狀突變。大體說來，應(yīng)用人工引變誘發(fā)的有利突變可以有千分之一的機(jī)率，而自然產(chǎn)生的突變只有百萬分之一的機(jī)率，人工引變可以提高突變率一千倍。當(dāng)然這不能像神話故事里的孫悟空一樣，拔一根猴毛一吹就變出一個(gè)小孫猴子。我們也不能指望用射線一照就變出一個(gè)良種來。這是因?yàn)榈侥壳盀橹?，人們還不能控制變異的方向。我們必須在各種變異的后代中，進(jìn)行認(rèn)真仔細(xì)的選擇，才能育成符合我們所期望的良種。這種應(yīng)用射線引變選育良種的方法叫做“輻射育種”。它是繼“系統(tǒng)選種”，“雜交育種”之后而興起的一種新的育種方法。這一新技術(shù)隨著我國原子核科學(xué)技術(shù)的發(fā)展已在全國廣泛開展起來，并已取得顯著效果。棉花育種“魯棉一號”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。起初，為了育成適合生態(tài)條件并且高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的棉花良種，他們于1961年用雜交育種的方法，選配一些組合。但是經(jīng)過多年的分離選擇，并沒有獲得符合理想的后代。其中有一個(gè)雜交組合，母本是中棉所2號，父本是“1195”（選育的一個(gè)品系），這就是“魯棉一號”的“始祖”。它雖然結(jié)合性較好，但到了第九代仍然性狀不穩(wěn)定，而且株型高大松散。這時(shí)，他們決定應(yīng)用輻射育種新技術(shù)，希望將它的性狀引向好的方面發(fā)展，并且穩(wěn)定下來。1971年，他們將中棉所2號與1195雜交第九代種子用鈷-60輻照40000倫琴（輻照量的單位），根據(jù)輻射育種的規(guī)律，照射第一代因受射線損傷的作用，生長很不好，有的還出現(xiàn)畸形。但這些都不能遺傳給后代。一般從第二代開始，突變的性狀才能逐漸顯現(xiàn)出來。他們把第一代中生長正常的棉株混收留種，第二年把這些種子單獨(dú)播種在一塊地里，并在收獲時(shí)進(jìn)行單株選擇。入選的單株單收單脫粒，成為一個(gè)株系。第三年將這些株系，按系播種，每系種一行，這叫株行圃。在生長期間，直至收獲之時(shí)，都對每一個(gè)株系進(jìn)行比較，然后選出一批株系。其中以第99號株系表現(xiàn)最為突出，不僅株形緊湊，生長穩(wěn)健，而且結(jié)合性強(qiáng)，吐絮集中，同時(shí)性狀也不再分離。收獲時(shí)將這些入選的株系，全都收在一起，并分別脫粒留種，準(zhǔn)備進(jìn)入鑒定試驗(yàn)。這好像小學(xué)生參加了升學(xué)考試，成績優(yōu)秀的可以升入中學(xué)。經(jīng)過幾年試驗(yàn)，1975年育成，1976年定名為“魯棉一號”。開始全省區(qū)域試驗(yàn)時(shí)，他們采用育苗移栽，點(diǎn)播分墩等方法高倍繁殖種子，并進(jìn)行多點(diǎn)試驗(yàn)示范，將該品種迅速傳播到全省棉區(qū)。河南、河北等省區(qū)也進(jìn)行了引種。輻射引變從以上“魯棉一號”選育的過程來看，可以明顯看出，核輻射的應(yīng)用在其中起了關(guān)鍵性的作用。第一，“魯棉一號”從開始選育到定名，整整經(jīng)歷了15年的時(shí)間。但前九年應(yīng)用雜交育種的方法，始終未能選出性狀優(yōu)良的穩(wěn)定株系。到1971年開始用射線處理，結(jié)果在第三代就出現(xiàn)了理想的穩(wěn)定株系--99系。由此證明輻射引變可以加速性狀的穩(wěn)定，并使性狀向好的方向發(fā)展。第二，“魯棉一號”所具有的株型緊湊，葉片向光性強(qiáng)，以及結(jié)合性強(qiáng)，吐絮集中等優(yōu)良特性，這是它能獲得高產(chǎn)的基礎(chǔ)。但這些優(yōu)良特性是原來品種祖先的母本所沒有的，是通過輻射引變產(chǎn)生的。在其它作物的輻射育種中也經(jīng)?？梢哉T導(dǎo)出株型優(yōu)良產(chǎn)量增加的后代。如育成的“魯原單4號”玉米雜交種便具有植株較矮，株型優(yōu)良，適應(yīng)性廣等特點(diǎn)。第三，“魯棉一號”的早熟性和其它抗逆性能是它能夠適應(yīng)我國華北棉區(qū)的生態(tài)條件，并保持穩(wěn)產(chǎn)的根本原因。這些特性也是通過輻射處理才誘發(fā)出來的。過去用其它育種方法也能選育出早熟品種，但往往成熟期提早了，而其它性狀不理想，結(jié)果在生產(chǎn)上不能實(shí)際推廣。應(yīng)用輻射育種方法育成的“魯棉一號”則較好地解決了這個(gè)問題。這在其它作物上也有例證。如浙江省農(nóng)科院原子能農(nóng)業(yè)應(yīng)用研究所育成的水稻良種“原豐早”比原品種“科字六號”早熟45天，而其它豐產(chǎn)性狀仍保持原來的特點(diǎn)。我國應(yīng)用放射性同位素技術(shù)，已培育出許多糧食、蔬菜、果樹、花卉等植物新品種，占世界各國輻射育成品種總數(shù)的1／3，輻射育成的水稻、棉花、大豆、小麥、玉米等作物新品種在中國推廣種植面積達(dá)千萬公頃。除“魯棉一號”外，“原豐早”水稻，“鐵豐18號”大豆，都獲大面積增產(chǎn)。此外，中國科研人員還利用輻射技術(shù)刺激柞蠶和家蠶，使蠶繭產(chǎn)量提高20％，并提高了蠶絲的質(zhì)量。根莖葉的偵察兵農(nóng)民是很重視給農(nóng)作物施肥的，但是，給作物施肥以后，作物是否吸收了這些肥料呢？如果肥料被吸收了，那么，它們到達(dá)了作物身體的哪一部分，發(fā)揮什么作用呢？對這個(gè)問題，過去，人們只能從作物的生長情況，作個(gè)大概的分析估計(jì)。當(dāng)然，也有人想，要是能在肥料里派幾個(gè)偵察兵，讓它們和肥料一同進(jìn)入作物的身體內(nèi)部，再把它們在作物身體內(nèi)部的情況不斷報(bào)告出來，那就再好不過了。自從發(fā)現(xiàn)放射性同位素以后，農(nóng)學(xué)家們就找到肥料中的偵察兵了--派放射性同位素去做這項(xiàng)工作。氮、磷、鉀被稱為植物營養(yǎng)的三大要素，但是，它們進(jìn)入植物身體以后；究竟參加了什么工作呢？比如說，人們想知道磷肥進(jìn)入植物身體后的情況，就在植物的肥料里加進(jìn)一點(diǎn)放射性同位素磷-32，讓它們和普通的磷-31混在一起，它們就成了肥料在植物體內(nèi)的示蹤劑。因?yàn)?，這對植物來說，并不能區(qū)別出這兩種磷有什么不同。在施過肥料以后，植物對這兩種磷一樣看待，將它們加以吸收并轉(zhuǎn)化成營養(yǎng)物。帶有放射性標(biāo)志的磷與肥料中的普通磷混雜在一起，被植物的根部吸收，通過莖再被送到葉片和果實(shí)部分。這些放射性同位素磷-32，就是送入植物體內(nèi)的肥料偵察兵，它們就這樣穩(wěn)穩(wěn)當(dāng)當(dāng)?shù)卮蛉胫参飪?nèi)部，同時(shí)，不斷地發(fā)出放射性的信號，它們就是肥料的示蹤劑。科學(xué)家在給植物施過加有磷-32的肥料之后，隔兩天、五天、九天或若干天，摘取植物的葉片或者莖、根部分，與照相底片貼緊并放置一段時(shí)間，……由于這些部分含有放射性同位素磷-32，放出的射線會使照相底片感光、顯影，從而可以了解這些放射性同位素，鉆進(jìn)植物內(nèi)部以后的行跡。也就是說，肥料成分被吸收的情況，移動(dòng)的速度，在植物體內(nèi)的分布等等，這一切都可以清清楚楚地顯示在照相底片上。像這樣，把示蹤劑和射線照相技術(shù)結(jié)合起來，就形成了所謂的自射線照相術(shù)（又叫做放射自顯影）。當(dāng)然，要了解放射性的分布情況，不限于使用自射線照相術(shù)，也可以采用靈敏度非常高的各種射線探測器進(jìn)行跟蹤測量。此外，用作示蹤劑的放射性同位素也可以是多種多樣的。除了磷-32以外，還有鉀、鎂、銅、鉬、氟、溴等等，人們可以需要加以適當(dāng)選選。用示蹤法觀察作物生長這樣，利用示蹤的方法就可以跟蹤、觀察植物或農(nóng)作物的生長發(fā)育等各種動(dòng)態(tài)。例如，植物的營養(yǎng)和代謝作用之間究竟有著什么關(guān)系？植物生長，最需要的是什么？植物是怎么樣吸收自身所必需的物質(zhì)的？植物通過根或葉吸收些什么？水或其它化合物是如何轉(zhuǎn)變成糖類或蛋白質(zhì)的？等等。比如，有人研究過：給植物施肥時(shí)，應(yīng)該施在什么部位？就是說，肥料施在種子的上面好呢還是施在種子的下面好？或者是施在種子的側(cè)面，效果又怎么樣呢？這三種情況下，肥料離種子相距多遠(yuǎn)時(shí)效果最好？按照傳統(tǒng)的方法，為了弄清這些問題需要分別進(jìn)行培育試驗(yàn)，再比較其結(jié)果。很顯然，這種方法要花費(fèi)很多勞力和時(shí)間，實(shí)驗(yàn)周期確實(shí)太長了。但是，如果在肥料里加進(jìn)一些放射性同位素，就好比在肥料里派進(jìn)了許多偵察兵，然后再用射線探測器對這些偵察兵進(jìn)行跟蹤觀察，一次就能弄清很多問題。例如，在任意一個(gè)時(shí)刻，哪個(gè)位置的肥料被植物吸收了？它是怎么樣被植物吸收的？被吸收的養(yǎng)分又是以什么樣的速度移動(dòng)的？怎么樣移動(dòng)的？等等。弄清這些問題之后；就可以改進(jìn)施肥的方法。有的營養(yǎng)成分也可以通過葉子直接被植物吸收。這種現(xiàn)象也是通過利用放射性同位素進(jìn)行研究才弄清楚的。此外，還搞清了一些其它問題。例如，某些植物的根對于特定的元素并沒有選擇吸收的能力，特別是銫、銣等元素，它們的性質(zhì)與植物大量需要的鉀元素非常相似，可是，植物的根對它們沒有選擇吸收的能力。由于使用了放射性同位素示蹤劑技術(shù)，得以在研究中不斷取得新的成果。通過這些研究還改進(jìn)了施肥的方法以及土壤管理的技術(shù)，為農(nóng)作物的穩(wěn)定高產(chǎn)開創(chuàng)了新的方法。監(jiān)測農(nóng)藥無公害示蹤劑技術(shù)對于開發(fā)無公害農(nóng)藥也是最有力的武器。如果沒有示蹤劑技術(shù)，要進(jìn)行這方面的研究是不可能的。從60年代開始，由于化學(xué)物質(zhì)造成的環(huán)境污染已經(jīng)相當(dāng)嚴(yán)重。例如，滴滴涕和六氯苯等一些農(nóng)藥的殘留問題，曾經(jīng)引起人們的極大關(guān)注。農(nóng)藥滴滴涕，難溶于水，即使在生物體內(nèi)也很難分解，容易積聚在生物體的脂肪組織內(nèi)。要是在自然界里撒布了這樣的農(nóng)藥，微生物就會攝取它，而這些微生物又會被更大的動(dòng)物所食取……這樣，農(nóng)藥的含量逐漸濃縮，最后進(jìn)到人類的食物。這種食物連鎖，形成了不斷濃縮的作用。拿滴滴涕來說，經(jīng)過10年、20年的時(shí)間，最后到達(dá)人體的滴滴涕濃度，據(jù)說可以濃縮到60萬倍以上。像這樣的長時(shí)間內(nèi)進(jìn)行的濃縮現(xiàn)象，用普通的方法是不可能觀察出來的。由于這個(gè)原因，過去曾經(jīng)發(fā)生過這樣的情況，當(dāng)有人受到污染的危害而引起人們注意的時(shí)候，已經(jīng)有好幾千噸的滴滴涕散布出去了。正是在這樣的背景下，有人研究出一種使用放射性同位素示蹤劑預(yù)測污染的方法。這個(gè)方法大體上是這樣的：在熱帶魚水槽中，用石英砂墊底建造一個(gè)水池，種上高梁，并在這池子里飼養(yǎng)生物……這樣就組成了一個(gè)小規(guī)模的自然環(huán)境模型。待高梁生長起來以后，將帶有放射性標(biāo)記的農(nóng)藥噴撒在高梁葉子上，并投放一些毛蟲之類的害蟲，讓它們食取噴有農(nóng)藥的高梁。另一方面，在水中投放并飼養(yǎng)水蚤、水螺（呈螺旋形的一種貝殼）、藻類等生物。投放在這里的害蟲吃了高梁以后拉出的糞便撒落在水中，又被水蚤、水螺、藻類攝取。隔一段時(shí)間后，再投放孑孓（蚊子的幼蟲），再隔一段時(shí)間后再投放一些像青鏘魚這樣的小魚。這樣一來，在一個(gè)小小的生態(tài)體系中，就可以研究農(nóng)藥所發(fā)生的一些變化及其運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。整個(gè)實(shí)驗(yàn)有一個(gè)多月時(shí)間就可以結(jié)束。實(shí)驗(yàn)的最后階段，要對各種生物體進(jìn)行分析，并對在生物體內(nèi)已經(jīng)分解的部分和沒有分解仍然以原來的農(nóng)藥形式殘留的部分，分別進(jìn)行放射性測定。農(nóng)藥的用途是要消滅害蟲。但是，用作農(nóng)藥的化學(xué)物質(zhì)最好能在生物體中分解，轉(zhuǎn)化成無害的物質(zhì)，使其不再進(jìn)行連鎖式的濃縮。人類要探索、研制這樣的農(nóng)藥。但是，生態(tài)中的這種復(fù)雜反應(yīng)體系的變化是非常細(xì)致的，要了解并掌握這種變化，目前采用示蹤劑技術(shù)才能做到?，F(xiàn)在，想要確定某種新的化學(xué)物質(zhì)是否能用作農(nóng)藥的時(shí)候，必須使用對應(yīng)的放射性標(biāo)記化合物進(jìn)行研究，這已經(jīng)成為農(nóng)藥學(xué)界的常識。揭開光合作用的奧秘淀粉、蛋白質(zhì)、脂肪等是人類生存所必需的食糧，而植物正是制造這些食糧的天然工廠。大家都知道：所謂光合作用，就是依靠太陽提供給地球的能量，通過植物的葉綠素使空氣中的二氧化碳?xì)怏w和植物根部吸收的水分、無機(jī)鹽等進(jìn)行合成，從而為人類提供了巨大的糧食資源。它是在低溫條件下進(jìn)行的，這在試管里是無論如何不能做到的。這個(gè)自然之謎，真是自然界中不可思議的問題之一！而放射性標(biāo)記化合物放射性同位素示蹤劑技術(shù)的利用，對于揭開這個(gè)自然之謎起著極為重要的作用。在光合作用的過程中，最初形成的基本化合物的最小單位是一由三個(gè)碳原子組成的，叫做C3植物。后來，又發(fā)現(xiàn)了基本單位是四個(gè)碳的植物，叫做C4植物，以區(qū)別于C3植物。應(yīng)該說，C3、C4植物是光合作用的最基本的產(chǎn)物。有關(guān)這些基本產(chǎn)物的知識，是在利用二氧化碳-14（14CO2）作為示蹤劑之后才被人們所了解的。二氧化碳-14中的碳-14是碳的一個(gè)放射性同位素。此外，有些植物具有非常巧妙的機(jī)能--在夜間，不斷地吸收二氧化碳，到了白晝，就在葉子中進(jìn)行光合作用。這一現(xiàn)象也是利用二氧化碳-14進(jìn)行研究后才發(fā)現(xiàn)的。利用示蹤劑二氧化碳-14還可以研究有關(guān)植物呼吸的詳細(xì)情況。例如，由于晝夜之間的差別，植物的呼吸情況有什么不同？呼吸對光合作用有什么影響？不同植物之間，呼吸有什么差異等等。此外，由光合作用產(chǎn)生的淀粉、蛋白質(zhì)、脂肪等各種物質(zhì)，在植物體內(nèi)是怎么樣運(yùn)動(dòng)、轉(zhuǎn)移的？又是怎么樣積累并貯存到各種不同的“倉庫”里去的？這些“倉庫”包括果實(shí)（像稻米、小麥）、莖（像土豆）、根塊（像甘薯）等。所有這些自然界的巧妙安排和行為，也都是在利用示蹤劑--二氧化碳-14進(jìn)行研究之后才得以解釋清楚。目前，除了碳-14以外，還可配合使用其它的放射性同位素，如磷-32、氫-3等作示蹤劑，從而使一些研究工作能夠做得更加細(xì)致周密。還有一些工作，如除草劑的研究、家畜或雞飼料中養(yǎng)分的傳送方式的研究以及各種昆蟲的生態(tài)方面的研究等等，都離不開使用示蹤劑的方法。正是因?yàn)橛辛耸聚檮┘夹g(shù)，才為各種精密的研究開辟了新的道路，促進(jìn)了各方面研究工作的開展。食品保鮮輻照處理食品是一項(xiàng)發(fā)展極快的食品保藏新技術(shù)。就是利用放射性同位素或低能加速器放出的射線對食品進(jìn)行輻射處理，達(dá)到長期保藏食品的目的。放射線有一些特殊的本領(lǐng)。它具有較高的能量，穿透物質(zhì)的能力強(qiáng)。一定劑量的照射，能殺死寄生在食品表面及內(nèi)部的微生物和害蟲。適當(dāng)劑量的照射，能抑制農(nóng)畜產(chǎn)品的生命活動(dòng)。這就從根本上消除了食品霉?fàn)€變質(zhì)的根源。比如，大家愛吃的鮮魚。由于它本身帶有的及大氣中降落在魚身上的微生物，當(dāng)魚的生命一停止，這些微生物就開始在濕潤而且富有營養(yǎng)的魚身上大量繁殖，魚便開始腐爛變質(zhì)。土豆、谷物、水果及雞蛋等農(nóng)畜產(chǎn)品，在儲藏時(shí)，生命并未終止，它們繼續(xù)呼吸和生長，有的還發(fā)芽抽芯。這些生命活動(dòng)大量消耗了食品的營養(yǎng)成份，陳糧不如新糧好吃就是這個(gè)道理。傳統(tǒng)的曬干、煙薰、糖漬、鹽腌、臘制及現(xiàn)代的冷凍、化學(xué)防霉、防腐、氣調(diào)等保藏食品的方法，都是為了消除使食品霉?fàn)€變質(zhì)的根本因素。而輻照處理可以在不改變食品本身的溫度、濕度、外形、色香味的前題下，在很短的時(shí)間內(nèi)消除使食品霉?fàn)€變質(zhì)的根本原因。同時(shí)，不添加化學(xué)藥劑，食品不受污染；利用的是原子能，節(jié)電節(jié)熱節(jié)水，減少環(huán)境污染；方法簡單易行，省時(shí)又省力，近年來得到迅速的發(fā)展。新屠宰的鮮豬肉，根據(jù)需要，分割成塊，裝入塑料口袋內(nèi)抽空密封。用鈷-60輻照殺菌滅蟲，豬肉上原有的細(xì)菌和寄生蟲全被殺死。密閉的塑料袋又使空氣中的細(xì)菌不能再對鮮肉污染，所以存放了近一個(gè)月，肉一點(diǎn)也不壞。吃的時(shí)候，只要把肉從塑料口袋中取出，就可煎炒烹炸了。但開封后，一定要盡快吃空，不然又會再次污染而變質(zhì)。據(jù)估算，輻射保藏豬肉比用冷凍法還經(jīng)濟(jì)。輻照食品可以食用。請放心食用輻照食品目前，全世界已有許多臺電子束裝置的大型鈷源（最大的放射強(qiáng)度為400萬居里）用于輻照加工，每年加工產(chǎn)值超過20億美元，近幾年加工產(chǎn)值以20％的速率在遞增。美國原子能委員會已研制出活動(dòng)鈷源照射器，可在產(chǎn)地直接照射加工。俄羅斯也已利用1兆電子伏的加速器輻照谷物，每小時(shí)可照射150噸，害蟲殺死率達(dá)100％。我國早在50年代末就開始了輻射保藏研究，70年代后期在四川等地已開始小規(guī)模中試，1984年批準(zhǔn)了馬鈴薯、洋蔥、大蒜等七種食品輻射保藏的試行衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。后來又有多種輻照食品通過技術(shù)鑒定。四川等地輻照過的小麥存放三年仍然完好，而未經(jīng)照射的蟲蛀嚴(yán)重。用塑料袋封裝的新鮮豬肉輻照后，在盛夏季節(jié)可存放在常溫中兩個(gè)月不變質(zhì)。河南等地輻射保藏馬鈴薯、洋蔥、大蒜等，常溫下可保藏8個(gè)多月。新疆利用輻射保藏哈密瓜，可貯藏五個(gè)月，好果率達(dá)85～88％，比未輻射的提高32～55％，其色、香、味基本保持原樣。北京等地利用輻射保藏的紅香蕉蘋果，貯存8個(gè)月后好果率在85～95％，未輻射的只有40％。輻射處理對蘋果的糖分、有機(jī)酸、維生素C含量均無影響。人們最關(guān)心的是輻射保藏的農(nóng)副產(chǎn)品是否有放射性，是否會產(chǎn)生有毒物質(zhì)，照射過的食品營養(yǎng)價(jià)值是否受影響。對這些問題，世界各國的科學(xué)家進(jìn)行了40多年的廣泛深入的研究，經(jīng)過長期的動(dòng)物試驗(yàn)和人體試驗(yàn)的證明，在一定劑量照射下的農(nóng)副產(chǎn)品及其加工品不產(chǎn)生放射性，不產(chǎn)生有毒物質(zhì)，對營養(yǎng)價(jià)值沒有影響。吃了輻照食品的動(dòng)物，它們的生長、發(fā)育和遺傳完全正常，沒有產(chǎn)生任何癌腫、畸形突變等現(xiàn)象。1980年底，聯(lián)合國糧農(nóng)組織、世界衛(wèi)生組織和國際原子能機(jī)構(gòu)等國際組織宣布：在100萬拉德以內(nèi)的劑量，照射任何食品都不會引起危害，可以免于檢驗(yàn)。我國上海醫(yī)科大學(xué)放射醫(yī)學(xué)研究所和中國科學(xué)院上海原子核研究所從1984年開始采用30多種輻照食品（大米、香腸、紅棗、蔬菜等）進(jìn)行人體試驗(yàn)，供70人食用3個(gè)月，選用了臨床、血象、尿常規(guī)、肝腎功能、內(nèi)分泌等多種指標(biāo)，結(jié)果表明對人體沒有任何不良影響。再次證明輻照食品可以供人食用，安全可靠。輻照滅菌前蘇聯(lián)早在1958年就第一個(gè)批準(zhǔn)了土豆、谷物等食品，經(jīng)輻照處理后可在市場上出售，收獲后的土豆，不需任何包裝，經(jīng)輻照處理后，放在地窖中藏至夏天，仍像剛收獲時(shí)一樣新鮮。目前有許多國家批準(zhǔn)幾十種食品可用輻照保藏技術(shù)。如魚及魚制品，小麥及其制品，還有大米、雞肉、熱帶水果、火腿和豆類等等。事實(shí)上，95％的食品，輻照保藏所需劑量遠(yuǎn)低于100萬拉德。過去由于保藏技術(shù)問題，百萬噸計(jì)的食物在腐爛變質(zhì)，變成垃圾，污染環(huán)境。僅豬肉一項(xiàng)，我國每年損失就達(dá)28億元。若解決好保藏問題，就能為我們增加20％以上的食品，這是多么了不起?。∈斋@后的馬鈴薯或洋蔥，經(jīng)過一定的休眠期，就會一齊發(fā)芽。這是日常生活中常見的現(xiàn)象。如果在其休眠期間，利用鈷-60的伽瑪射線進(jìn)行照射，就可以破壞其發(fā)芽組織，保證在半年以上不發(fā)芽，而食品的味道和成分決不會因此發(fā)生任何變化。另外，輻射的殺傷力可加以利用。污水通常是采用“活性污泥法”進(jìn)行處理的。由此產(chǎn)生的沉積物、淤渣泥漿也是十分討厭的，需要進(jìn)一步處理。日本用的處理辦法是把污泥放到焚燒爐中焚燒。而德國則采用鈷-60的伽瑪射線進(jìn)行處理，為此，在慕尼黑附近建造了一個(gè)專用的試驗(yàn)場。該試驗(yàn)場目前一直在工作，每天處理的污泥漿可達(dá)100立方米左右。這就是利用輻射殺傷力的一個(gè)實(shí)例。污泥漿本身含有很多磷、氮等優(yōu)質(zhì)肥料。但是另一方面，人們也擔(dān)心在污泥中隱藏了各種各樣的細(xì)菌。因此，先要用鈷-60的伽瑪射線進(jìn)行輻照滅菌，然后才能用作肥料。在日本，正在研究采用艷-137進(jìn)行照射的方法，以代替價(jià)格比較昂貴的鈷-60。銫-137夾雜在核電站運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的放射性廢物中，處理起來是很麻煩的。如果能將銫-137分離出來，用以處理污泥漿可謂是一件一箭雙雕，甚至是一箭三雕的大好事。所以，這項(xiàng)研究受到很大的關(guān)注。使害蟲斷子絕孫有一種以松樹為食的蟲子，非常猖獗，對松樹的危害性極大。在山上，被這種食松蟲咬死的一棵棵枯萎的松樹特別引人注目。據(jù)說，1973年日本發(fā)生過一次特別嚴(yán)重的蟲災(zāi)。在一年的時(shí)間里，被這種害蟲咬死的松樹很多很多，所造成的經(jīng)濟(jì)損失相當(dāng)于30萬人口的城市居民全部破產(chǎn)。但是，如果從空中撒布大量農(nóng)藥，會破壞自然生態(tài)體系。所以，這一建議遭到強(qiáng)烈反對，一直未能付諸實(shí)施。因此；目前正在研究采用輻照的辦法，從根本上消滅這種食松蟲。盡管如此，這種辦法并不是說要利用射線把這些食松蟲燒死。在美國的南部和西南部，有一種可怕的蠅叫螺旋蠅。它們專門在家畜的傷口上產(chǎn)卵，而后在傷口上孵化出來的幼蠅能造成家畜的死亡。這種螺旋蠅造成的損失每年達(dá)數(shù)百萬美元。為了消滅這種螺旋蠅，有人在一個(gè)島嶼上建立了大規(guī)模的繁殖設(shè)備，培育大量的螺旋蠅幼蟲。在它們還是蟲蛹的時(shí)期，給予大劑量的照射。這樣的照射劑量差不多是人體致死劑量的10倍，但是對昆蟲來說，并不會致死。不過，這樣大的照射劑量足以使這些螺旋蠅幼蟲失去生育能力。然后，把5000萬只絕育的螺旋蠅放到附近各個(gè)島嶼上。在南方的溫暖陽光下，這些螺旋蠅到處進(jìn)行交配。但是，由于這些螺旋蠅已做過絕育手術(shù)，交配后的螺旋蠅再也不會產(chǎn)卵繁殖了。這樣，經(jīng)過大約一年半的時(shí)間，就可以使這種蠅滅絕。這種消滅害蟲的作戰(zhàn)方法叫做“輻射絕育法”，也叫“雄性不育法”。日本也曾在久米島對這種螺旋蠅運(yùn)用過這一戰(zhàn)術(shù)。從1975年2月開始，每周放出400萬只絕育的螺旋蠅。結(jié)果，該島上的這種蠅全部被消滅了。在沖繩縣農(nóng)業(yè)試驗(yàn)場，還在進(jìn)一步研究大量飼養(yǎng)螺旋蠅的新技術(shù)，準(zhǔn)備每周飼養(yǎng)螺旋蠅（絕育的）1億只，以消滅全縣的螺旋蠅。在非洲，還有一種萃萃蠅，它們攜帶著一種能使人得昏睡病的微生物。由于這種蠅的蔓延，造成非洲數(shù)百萬英畝的土地?zé)o人耕種，荒無人煙。人們現(xiàn)正打算采用這種“輻射絕育法”來使非洲的萃萃蠅斷子絕孫。核醫(yī)學(xué)當(dāng)代國際醫(yī)學(xué)科學(xué)界將原子能、電腦、光纖技術(shù)等最新科技應(yīng)用于醫(yī)療事業(yè)，建立了生物醫(yī)學(xué)工程，并由此產(chǎn)生了一門嶄新的現(xiàn)代化醫(yī)學(xué)新學(xué)科--核醫(yī)學(xué)。首先是顯像技術(shù)，盡管近年來出現(xiàn)了超聲、電子顯像技術(shù)，但是核素（又稱同位素）顯像儀仍有其獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，對一些重要疾病的診斷有著重要的作用，例如放射計(jì)算機(jī)體層照相機(jī)，它能綜合核素追蹤和電子顯像的優(yōu)點(diǎn)，不僅對各種內(nèi)臟器管及其病變進(jìn)行立體顯像，而且可以觀察各種功能和代謝的動(dòng)態(tài)變化。其次是體外放射分析技術(shù)的革新，該種革新雖然開始不久，但它已從基礎(chǔ)理論研究轉(zhuǎn)向綜合臨床研究，對乳腺癌、糖尿病的診斷和治療，都有重要指導(dǎo)作用。后來，核醫(yī)學(xué)的應(yīng)用又得到了進(jìn)一步發(fā)展，將顯像與功能代謝結(jié)合起來，如：將γ射線成像技術(shù)、電腦圖像分析與血液動(dòng)力學(xué)、心肌代謝、放射性追蹤等結(jié)合起來，已形成了完整的心臟核醫(yī)學(xué)，可對心臟的泵功能，心肌血流灌注、血液通路、心肌代謝、心室壁運(yùn)動(dòng)等進(jìn)行全面觀察。它已成為現(xiàn)代對心臟病研究及診斷中不可缺少的一個(gè)重要步驟。此外，利用放射性核素放出射線的能量來產(chǎn)生電能的“核電池”，為心臟起搏器提供動(dòng)力。至今，世界上已有許多人使用了核電池心臟起搏器。臨床心臟病學(xué)的診斷手段不斷增多，除傳統(tǒng)的聽診器、心電圖和X射線胸片外，現(xiàn)代心臟病學(xué)還離不開心導(dǎo)管及X射線心血管造影。但是創(chuàng)傷性心導(dǎo)管檢查給病人帶來一定的痛苦，并有一定的危險(xiǎn)性，不宜重復(fù)檢查，亦不適合于重癥患者。近年來，非創(chuàng)傷性檢查技術(shù)，如超聲心動(dòng)圖及放射性同位素檢查法，獲得快速發(fā)展。后者十余年來已逐步形成了臨床核醫(yī)學(xué)的一個(gè)分支--核心臟學(xué)。由于放射性藥物的發(fā)展，儀器的改進(jìn)以及計(jì)算機(jī)的配合應(yīng)用，核心臟學(xué)臨床應(yīng)用逐漸擴(kuò)大。它包括應(yīng)用首次通過法或平衡法了解心臟解剖與功能的變化；應(yīng)用放射性同位素病灶“熱區(qū)”或“冷區(qū)”顯像，診斷心肌梗塞；以及應(yīng)用放射性同位素體外競爭分析法診斷急性心肌梗塞等。核技術(shù)在心臟病治療中的應(yīng)用：這就是同位素?zé)犭姲l(fā)生器還可應(yīng)用于人造心臟。醫(yī)學(xué)跟蹤與對農(nóng)作物的內(nèi)部需要派偵察兵進(jìn)去了解情況的要求相同，甚至更為重要，人們當(dāng)然也想到了運(yùn)用示蹤劑技術(shù)--也就是派一些放射性同位素到人體里去當(dāng)偵察兵，通過它們進(jìn)入人體后不斷放出的射線，人們就可以知道人體內(nèi)部的一些情況，原子放射性在這方面的應(yīng)用，我們把它叫做醫(yī)學(xué)示蹤劑技術(shù)。醫(yī)學(xué)示蹤劑技術(shù)的基本原理是這樣的：示蹤劑原子隱藏著“射線發(fā)報(bào)機(jī)”，與表面完全相同的穩(wěn)定原子混在一起，打進(jìn)需要了解的對象內(nèi)部。它能與其它伙伴--穩(wěn)定原子一樣地行動(dòng)；同時(shí)，又能通過射線的信號把它們的行動(dòng)即表現(xiàn)詳細(xì)地發(fā)送出來。外面只要準(zhǔn)備好一個(gè)射線探測器進(jìn)行跟蹤，不需要?jiǎng)右粋€(gè)手指頭，就能真實(shí)地了解到內(nèi)部的秘密。示蹤劑技術(shù)在醫(yī)療方面用得很多。例如，有一種用途是與檢查血液循環(huán)系統(tǒng)有關(guān)的?？赡艽蠹矣羞^體驗(yàn)，舐一舐手指傷口上的血，會有咸味的感覺。這是因?yàn)檠褐泻?％的鹽分（即氯化鈉）人這里，我們應(yīng)該注意的就是這個(gè)氯化鈉。在做示蹤實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要加進(jìn)帶有放射性標(biāo)志的鈉-24，以代替普通氯化鈉中的鈉-23，（像這樣，帶上了放射性標(biāo)志的物質(zhì)叫做放射性標(biāo)記化合物）。將事先制備好的放射性同位素偵察兵--氯化鈉-24的溶液，注射到手臂或腳部的靜脈中。于是，它隨著血液一起在體內(nèi)流動(dòng)。同時(shí)，它會不斷地放出射線。這時(shí)你可以把測量探頭很小的放射性計(jì)數(shù)器放在人體的各個(gè)不同部位，等待著氯化鈉-24的到來。這種情況猶如等待一名接力賽跑的運(yùn)動(dòng)員一樣。當(dāng)計(jì)數(shù)器的指針擺動(dòng)起來時(shí)，表明運(yùn)動(dòng)員已經(jīng)到達(dá)此地。這樣，你就可以測出：體內(nèi)的血液循環(huán)到達(dá)各個(gè)部位所需要的時(shí)間。于是，可以查明血液循環(huán)系統(tǒng)是否有狹窄或障礙的情況。為了能夠進(jìn)行測定，當(dāng)然需要把放射性溶液注射到體內(nèi)。但是，做一次實(shí)驗(yàn)所需要的注射量是極其微小的，決不會對人體造成任何傷害。放射性探測器的靈敏度非常高，只要很少的注射量就完全夠用了。各種放射分析鐵，這個(gè)元素在紅血球中起著重要的作用。為了測定紅血球生成的比例、紅血球的壽命、血球量等數(shù)據(jù)，過去常常利用放射性同位素鐵-59。但是，鉻酸鈉（Na2CrO4）分子很容易和紅血球結(jié)合。往血液里滲入鉻酸鈉分子要比摻入放射性的鐵原子更為簡單、方便。因此，在這方面的工作現(xiàn)在都采用帶放射性的鉻-51，而不再使用鐵-59了。從人體采集的血樣，要加入抗凝劑以防止凝固，接著，加入放射性的鉻酸鈉。于是，鉻酸鈉的分子便結(jié)合到一個(gè)一個(gè)的紅血球上。這個(gè)實(shí)驗(yàn)正是利用鉻-51很容易和紅血球結(jié)合的性質(zhì)。這樣一來，紅血球本身就變成了標(biāo)記物質(zhì)，也就是變成了帶有放射性鉻-51的化合物。對于貧血癥患者，可以注射標(biāo)記了鉻-51的紅血球，用以測定患者體內(nèi)紅血球的壽命。然后，與健康人進(jìn)行比較，從而可以診斷出：是紅血球本身有異常呢？還是血液中含有破壞紅血球的物質(zhì)？此外，為了檢查從心臟輸出的血液量，需要使用鉻-51標(biāo)記的紅血球。查清血液的流量就可以判斷：患者是心臟本身有毛病呢？還是血液循環(huán)系統(tǒng)有故障？胃腸內(nèi)出血及其出血量的檢查，也要使用鉻-51標(biāo)記的紅血球，此外，這種鉻-51標(biāo)記的紅血球還可用于婦產(chǎn)科檢查胎盤位置是否異常。在醫(yī)療中使用比較多的示蹤劑元素，除了鉻-51以外還有碘-131。碘-131可以用來做各種各樣的醫(yī)療檢查。例如，確定血液量、或者測定心臟的血液輸出量、血漿含水量、肝臟的功能、肥大癥的新陳代謝、甲狀腺癌的轉(zhuǎn)移、腦腫瘤以及測定甲狀腺的大小、形狀和功能等等。放射性示蹤劑在醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用越來越廣，進(jìn)展十分迅速，幾乎每天都有新的研究成果報(bào)導(dǎo)。與此同時(shí)，核醫(yī)學(xué)儀器也在迅速發(fā)展。投入體內(nèi)的放射性同位素及其標(biāo)記化合物所發(fā)出的射線，可以利用探測器進(jìn)行測量；并通過計(jì)算機(jī)處理繪出圖象，甚至能得到人體器官的斷層照片，立即顯示出腫瘤或出血點(diǎn)的位置。這足以說明，醫(yī)學(xué)診斷技術(shù)已經(jīng)邁出了革命性的一步。同位素造影術(shù)人體的重要器官--肝臟是人體進(jìn)行物質(zhì)代謝的重要器官。人類三大營養(yǎng)物質(zhì)：糖、脂肪、蛋白質(zhì)的處理和加工，體內(nèi)有毒物質(zhì)的解毒和排泄等都必須通過肝臟來完成。因此肝是人體一個(gè)極其重要的臟器。如肝有了毛病，醫(yī)學(xué)上檢查它的方法很多，像肝功能試驗(yàn)、血清堿性磷酸酶、超聲波檢查和B型超聲診斷等。在人類進(jìn)如原子時(shí)代的今天，原子核技術(shù)的飛速發(fā)展和它在醫(yī)學(xué)上的廣泛應(yīng)用，又給診斷肝臟疾病提供了一個(gè)有力的手段，如放射性同位素金-l98肝吸收檢查肝病變的肝掃描和甲胎蛋白放射免疫定量測定。肝掃描目前巳成為臨床診斷肝臟疾病不可缺少的工具之一。假如患者發(fā)現(xiàn)右上腹有腫塊，并短時(shí)間內(nèi)逐漸增大，肝區(qū)隱隱作痛，不見緩解，體重明顯下降，精神萎靡。臨床醫(yī)師檢查后，無疑的就會叫去作同位素肝掃描或甲胎蛋白放射免疫測定，進(jìn)一步明確診斷?；蛘叻彩菓岩捎懈伟┑幕颊?，醫(yī)生也常常會勸他作個(gè)肝掃描。為什么肝掃描能深得廣大醫(yī)生的信賴呢？因?yàn)橥凰赜脕碓\斷肝臟疾病的技術(shù)，國外自50年代起就用于臨床，我國于1963年開始。經(jīng)過半個(gè)世紀(jì)來的臨床實(shí)踐和國內(nèi)外核醫(yī)學(xué)儀器的迅速發(fā)展，肝掃描對診斷肝內(nèi)占位性病變（指肝的良性或惡性腫瘤如肝癌，轉(zhuǎn)移性肝癌，肝臟腫，肝囊腫等）的價(jià)值最大，得到國內(nèi)外普遍、肯定的評價(jià)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，國內(nèi)37家醫(yī)院2369例肝癌的肝掃描陽性符合率可達(dá)到86.1～95.17％，平均為89.36％。國外報(bào)導(dǎo)其陽性符合率為77～84％。肝臟掃描圖，清晰地顯示出放射性同位素藥物的不同分布，它為醫(yī)生診斷提供了可靠的依據(jù)。這項(xiàng)診斷技術(shù)叫做放射性同位素（或叫放射性核素）造影術(shù)。它利用放射性同位素、閃爍照相機(jī)和電子計(jì)算機(jī)從體外對心、腦、肝膽等臟器進(jìn)行顯象或動(dòng)態(tài)錄象，從而為醫(yī)生定量地動(dòng)態(tài)地觀察病人臟器的形態(tài)和功能提供了方便，有利于早期診斷，也可以免除對病人進(jìn)行有痛苦的危險(xiǎn)的檢查。金-198肝掃描作為一種新的診斷技術(shù)，同位素金-198可用來作為掃描肝臟健康與否的標(biāo)記。放射性同位素金-l98為什么能被肝吸收？肝掃描為什么能探索肝內(nèi)占位性病變？金-l98是核反應(yīng)堆轟擊穩(wěn)定性元素而產(chǎn)生的一種人工放射性同位素。金-198所放出的伽瑪射線是不帶電的，穿透力強(qiáng)，可穿過人體，甚至很厚的金屬。那么金-l98是怎樣被肝臟攝取的呢？如果切一小塊肝組織，經(jīng)過處理放在高倍顯微鏡下觀察，我們便可知道肝的結(jié)構(gòu)，肝實(shí)際上是由許多肝細(xì)胞和肝竇即肝細(xì)胞之間的腔隙）組成。肝竇內(nèi)充滿血液和許多星狀細(xì)胞（又稱柯否氏細(xì)胞），這種細(xì)胞如同勇敢的警衛(wèi)戰(zhàn)士一樣，日夜守衛(wèi)在肝竇內(nèi)。凡是進(jìn)入肝內(nèi)的細(xì)菌、各種顆粒、異物及衰老的紅細(xì)胞都逃脫不了該細(xì)胞的捕捉和吞噬，并從血液中清除。金-l98由于是液體顆粒狀的懸浮液，經(jīng)靜脈注射后，很快到達(dá)肝臟，最后90％以上均被星狀細(xì)胞所攝取，濃集在肝內(nèi)，因?yàn)榻?l98不斷地釋放出能透過人體的伽瑪射線，便能顯示自己在肝的蹤跡和分布情況。伽瑪射線我們眼睛雖然看不見，但通過掃描儀[或γ照相機(jī)]可以代替人的肉眼，探測和追蹤到這種射線。通過各種顯像的方法能把金-198在肝內(nèi)的分布情況如實(shí)的反映出來。如金-198被肝吸收充滿肝的各個(gè)角落，則掃描儀就能把整個(gè)肝的外形、位置、大小和同位素在肝內(nèi)的分布全部打印出來。正常的肝臟，肝掃描的圖形呈三角形，肝內(nèi)放射性分布是均勻（即打印密度均勻）無缺損的。如果肝內(nèi)某處有病變（腫瘤、浮腫等），病變處的肝細(xì)胞和星狀細(xì)胞就被破壞，病變組織就喪失了攝取金-198的能力。反映在掃描圖上，病變處就會出現(xiàn)放射性稀疏、缺損區(qū)。這就是同位素掃描的基本原理。掃描所用的放射性藥物除了金-l98以外，還有銦-113膠體、礙-99m膠體等。肝掃描的種類也繁多，如肝血池掃描，肝陽性掃描，肝膽系列掃描等。總之肝掃描對診斷有較大的價(jià)值，尤其在決定腫瘤的位置方面，特別有用。凡是懷疑肝內(nèi)有占位性病變?nèi)绨┠[、囊腫、膿腫、血管瘤和轉(zhuǎn)移性癌腫等；凡是需要區(qū)別上腹部腫塊是肝內(nèi)還是肝外；凡是肝癌患者治療后需進(jìn)行療效觀察的均可作肝掃描。掃描檢查病變是一種比較簡單，無創(chuàng)傷，無痛苦，陽性符合率又較高的方法之一，所以深受歡迎。如果用掃描再結(jié)合超聲波檢，甲胎蛋白放射免疫測定，還可以進(jìn)一步提高診斷的準(zhǔn)確性。放射治癌研究核放射性的早期，科學(xué)家們對于這種物理現(xiàn)象還缺乏認(rèn)識，因此在使用放射性物質(zhì)時(shí)不很在意。有一個(gè)人從居里夫人那里要了一點(diǎn)鐳鹽，裝在衣服口袋里，帶回家以后，發(fā)現(xiàn)緊貼鐳鹽處的皮膚被灼傷了一大塊。居里夫人本人由于長期接觸放射性，她的手疾嚴(yán)重，難以握物，晚年多病，最后死于白血病。放射性對人體細(xì)胞的損傷作用，才為科學(xué)家所逐步認(rèn)識。美國參與第一顆原子彈研制實(shí)驗(yàn)的科學(xué)家斯洛廷，在后來的第二次水下核試驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)中，因受強(qiáng)輻射傷害而去世；我國的核彈元?jiǎng)奏嚰谙?，由于忘我勞?dòng)、日夜連續(xù)工作，也因受超劑量的輻射，而過早離開人世。因此，放射性對健康人體是有害的。但人們又想，這種效應(yīng)是否也可加以利用呢？以毒攻毒。放射性同位素的殺傷力的應(yīng)用，大家比較熟悉的就是在治療方面，其中之一是對癌癥的放射治療。許多人可能已經(jīng)聽說過，患了癌癥的病人要接受鈷-60的放射治療。也就是說，利用放射性殺傷細(xì)胞的性能去殺傷癌細(xì)胞。癌癥，過去一直被看作不治之癥，但是，現(xiàn)在情況有了改變，人們能夠進(jìn)行早期診斷，輔之以早期治療，因而大大增加了癌癥能夠被治愈的希望。根據(jù)醫(yī)學(xué)辭典的解釋，治療癌癥最有效的手段之一就是放射治療。對于內(nèi)臟器官上的癌，以手術(shù)切除為主，照射為輔。但是有一些癌癥表面上看來范圍很小，卻有可能潛藏著已經(jīng)發(fā)生轉(zhuǎn)移的癌細(xì)胞；一旦有癌細(xì)胞殘留下來，即使是很少的一點(diǎn)，也有可能引起癌癥的復(fù)發(fā)。所以，手術(shù)的面積要大些，手術(shù)后再用射線進(jìn)行照射，以殺死殘余的癌細(xì)胞，根除癌癥。隨著射線療法的不斷發(fā)展，有很多癌癥病例采用射線療法要比手術(shù)治療效果更好。而且，有些癌癥如用手術(shù)治療已經(jīng)為時(shí)過晚，對于這些患者，可以寄希望于射線療法。要是在過去，不能進(jìn)行手術(shù)就意味著絕望；顯然，今天的情況與過去大不一樣了。近年來，利用加速器治病獲得很大發(fā)展。因?yàn)榧铀倨鳟a(chǎn)生的射線具有相當(dāng)高的能量，有一定的穿透能力。如X射線、γ射線、電子束、質(zhì)子束、中子束、介子束等，都能穿過人體皮膚和組織，到達(dá)腫瘤。大體上說，中子輻照時(shí)對癌細(xì)胞的殺傷力最強(qiáng)。伽瑪?shù)稙槭裁瓷渚€療法能夠用于治療癌癥呢？那是因?yàn)椋?xì)胞分裂越是活躍的組織，它對射線的耐受能力就越弱。因此，像癌細(xì)胞那樣，不斷迅速繁殖的、無法控制的細(xì)胞組織，在射線進(jìn)行照射時(shí)，對它的殺傷力就顯得特別大。那正是射線療法的目標(biāo)，是人們所希望的。當(dāng)然，對于正常的細(xì)胞，如果采用大劑量射線進(jìn)行輻照，也會受到損傷。但是，只要對準(zhǔn)癌細(xì)胞的巢穴，用適度的射線劑量進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼丈?，可以做到只殺死癌?xì)胞，而對其周圍的正常組織不會造成傷害或少受傷害。于是，對放射治療裝置來說，歸結(jié)起來就是要解決這樣一個(gè)問題：怎么樣能夠最有效地消滅盤踞病灶部位的癌細(xì)胞，而不使周圍的正常細(xì)胞受到傷害。為此，事先要估計(jì)出癌病灶擴(kuò)散或轉(zhuǎn)移的部分，根據(jù)部位的大小和病情，計(jì)算出需要照射的范圍大小，并對準(zhǔn)這些病灶部位給予均勻的放射性照射。與此同時(shí)，要設(shè)法盡可能地減少病灶范圍以外的照射劑量。因此，對付癌癥，先要把癌癥的性質(zhì)、位置、蔓延擴(kuò)散的情況等等了解清楚。然后，根據(jù)這些情況采取三種攻擊的方法。第一種是外照射治療法。有稱“X刀”或“γ刀”，就是說，距離患部20厘米至一米遠(yuǎn)的地方，用X射線或γ射線從外部對準(zhǔn)患者的病灶部位進(jìn)行照射。第二種是小輻射源治療法。就是說，把鈷-60或銫-137加工成針狀輻射源，插入病灶部位進(jìn)行照射。第三種是內(nèi)用療法。就是說，讓癌病灶部位吸收帶放射性的藥品，從病灶內(nèi)部進(jìn)行治療。放射性消毒利用放射性同位素發(fā)出的射線徹底滅菌，是射線殺傷力的一種最直接的利用。這也是大家最容易想到的一種射線應(yīng)用。尤其是人們經(jīng)常利用射線對醫(yī)療器械進(jìn)行滅菌消毒。這是另一種典型的以毒攻毒的方法。早期對手術(shù)時(shí)縫合傷口用的縫線、腸壁縫合線進(jìn)行消毒。這些縫合線是膠質(zhì)物，用牛、羊的骨膠或皮膠制成，手術(shù)后縫在體內(nèi)慢慢被消化吸收，不需要拆線。這些原料的來源和本身的性能使得這些縫線容易沾染細(xì)菌，再說，它們本身就是蛋白質(zhì)，不能利用加熱的辦法來消毒。因此，這種縫線常常會引起感染事故。所以，對耐熱性差而又必須滅菌消毒的這類物品，利用射線進(jìn)行消毒是非常合適的。后來，隨著石油化學(xué)的發(fā)展，塑料制的一次性（用過一次就扔的）醫(yī)療器具逐漸增多。因?yàn)樗哂腥缦乱恍﹥?yōu)點(diǎn)：可以防止在醫(yī)院內(nèi)部引起交叉感染、使用方便、節(jié)省人力等。對這些醫(yī)療器械的消毒，過去一直采用氣體消毒法?？捎酶邷卣羝?，或者利用環(huán)氧乙烷氣體來進(jìn)行，但對塑料制品來說，這種消毒法也是不能用的了。現(xiàn)在，采用射線滅菌法進(jìn)行消毒的物品迅速增加。據(jù)說，目前約有近30％的包裝型醫(yī)療用具是利用射線進(jìn)行滅菌消毒的。平時(shí)，人們經(jīng)常能看到用一次就扔掉的注射器。只要把包裝用的聚乙烯塑料袋剪開，取出注射器即可扎入胳膊進(jìn)行注射。像這樣，把注射器裝進(jìn)塑料袋后，連同包裝一起直接進(jìn)行消毒，只有輻射滅菌消毒法才具備這種方便的特點(diǎn)。除了注射器和手術(shù)用的縫合線可以利用射線進(jìn)行滅菌消毒以外，還有一些物品，例如插入支氣管用的探針導(dǎo)管、手術(shù)用的橡皮手套、取血用的采血板、放入子宮的避孕環(huán)、人工腎臟透視器等等，也都采用射線消毒技術(shù)。此外，無菌實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的飼料也可以采用射線進(jìn)行滅菌消毒。各個(gè)國家應(yīng)用射線消毒的情況也是多種多樣的。例如在印度，盤尼西林，四環(huán)素等醫(yī)藥品的消毒是采用射線滅菌法。而俄羅斯，甚至認(rèn)為塑料制的醫(yī)療用品、疫苗、血清等等，只有利用射線滅菌消毒法才是唯一可靠、適用的消毒方法。消毒設(shè)施的基本原理很簡單：里面裝有強(qiáng)度很大的鈷-60放射源，其周圍裝有傳送帶裝置；靠著傳送帶的不斷移動(dòng)，需要消毒的物品緩慢通過鈷-60源的旁邊，就可以達(dá)到滅菌的目的。碳-14考古年代在日本千葉縣檢見川草原上勞動(dòng)的女學(xué)生，在挖泥煤的地方，挖掘出一些朽爛的、形狀如同獨(dú)木船的殘骸。這是不是史前時(shí)代的遺物呢？直到戰(zhàn)敗后的1951年，以研究古代蓮子聞名的大賀一郎博士到獨(dú)木船出土的現(xiàn)場進(jìn)行了考察，并在附近發(fā)現(xiàn)了朽爛的蓮子。于是，便產(chǎn)生了這樣的聯(lián)想：獨(dú)木船--水田--荷花。大賀一郎博士把爛蓮子帶回去親手精心培育，于翌年即1952年成功地使這種蓮子發(fā)了芽、開了花，并命名為“大賀荷蓮”，在世界上曾一度傳為佳話。據(jù)說，這種荷蓮后來逐年繁茂起來?，F(xiàn)在千葉鐵路站附近千葉公園的荷田里，每到開花季節(jié)便開出一片美麗的荷花，四處飄香。頗能令人感發(fā)思古之情！人們不禁要問：這種蓮子究竟是什么時(shí)代的？于是把獨(dú)木船的殘骸送到美國某研究所，測定了殘骸中碳-l4的放射性，因?yàn)楫?dāng)時(shí)的日本尚未開展應(yīng)用放射性同位素測定年代的技術(shù)。根據(jù)測定的結(jié)果得知：這些荷蓮大約是兩千年前彌生時(shí)代的遺物。那么，為什么只要測定殘骸中的放射性就能知道木船的年代呢？道理是這樣的：宇宙空間一直在不斷地向我們的地球發(fā)射各種各樣的射線，這種射線叫做宇宙射線。其中有一種射線叫做中子射線。這些中子和大氣中的氮原子核發(fā)生碰撞，打出質(zhì)子。同時(shí)產(chǎn)生出一種新的核素--碳-l4，它是碳原子的放射性同位素。結(jié)果，在地球的大氣中，碳-l4的含量不斷地增加。但是，正如前面所說，放射性同位素是有一定壽命的，它會不斷地發(fā)生放射性衰變。碳-l4的半衰期是5568年。就是說，每隔5568年，碳-l4的含量注定要減少一半。這樣，碳-l4不斷地產(chǎn)生，同時(shí)又不斷地死亡，結(jié)果使大氣中的放射性碳-l4濃度達(dá)到一定的平衡值。大家都知道，地球上的植物都要攝取以二氧化碳形式存在的碳元素，才得以不斷地同化、生長、繁殖下去。而地球上的動(dòng)物又是靠著食取植物而生存的。因此，毫無疑問，地球上生長著的動(dòng)植物體內(nèi)所含的碳元素中，放射性碳-l4的濃度必然也是達(dá)到一定的平衡值。通過測定知道地球上的生物活體中所含的碳-l4濃度為16ppm，是一個(gè)固定值（這就是說，每一噸普通碳元素中含有的碳-14為16克）。然而，當(dāng)動(dòng)植物體死亡以后，體內(nèi)碳-l4的濃度就要發(fā)生變化。還拿上面的例子來說，當(dāng)樹木砍倒并做成獨(dú)木船的時(shí)候，它與外界的交換完全隔絕。不再攝取二氧化碳?xì)怏w，也就不會再增加新的碳-14。相反，從這時(shí)起，獨(dú)木船中原先含有的碳-14的濃度卻要按照5568年的半衰期一半、一半地不斷減少下去。就是說，“歷史時(shí)鐘”的定時(shí)器這時(shí)已經(jīng)撥好了。因此，對于出土的遠(yuǎn)古時(shí)代的獨(dú)木船，也只要測定出碳-14減少的數(shù)值，就能斷定這只獨(dú)木船是多少年以前制造的。這樣，通過測定碳-l4的濃度就可以進(jìn)行多種多樣的測定工作。比如，遠(yuǎn)古時(shí)代的木材、人體遺骨年代的測定，動(dòng)植物化石或煤炭的年代測定等等。此外，古代發(fā)生的巨大地質(zhì)變化，例如火山爆發(fā)、大地震或山洪爆發(fā)等自然現(xiàn)象究竟是什么時(shí)代發(fā)生的？只需要找到當(dāng)時(shí)被埋沒的樹木等遺骸，通過類似的測定，就可以獲得準(zhǔn)確的結(jié)論。由于碳-l4的半衰期是5568年，所以，上述方法適合于測定五百年以前到三萬年以內(nèi)的這一段時(shí)間。例如我國對樓蘭女尸、羅布泊紙的年代鑒定等就是采用的碳-l4鐘?？梢?，碳-l4鐘對于測定人類歷史的年代，是再好不過的時(shí)鐘。核技術(shù)對中國歷史學(xué)的貢獻(xiàn)20世紀(jì)末期至21世紀(jì)初，中國科學(xué)家利用核技術(shù)獲得了一系列重大的考古發(fā)現(xiàn)。例如采用γ射線CT斷層掃描技術(shù)，從中國河南省西峽縣出土的一枚恐龍蛋化石中發(fā)現(xiàn)了恐龍胚胎。用固體徑跡探測器測定北京猿人的年代和隕石的年代。最引人注目的是用碳-14所作的定量考證。例如從甘肅東灰山遺址出土的幾百粒炭化糧食，測定結(jié)果為5000±159年。對于闡明我國黃河流域主要農(nóng)作物起源具有重要意義。對距今約5000年前安徽尉遲寺的原始社會聚落不同土層的確切年代，也是通過碳-14鐘測定的。2002年中央電視臺還從現(xiàn)場報(bào)道，采用碳-14測定廣東出土河床下12000年前的古樹，樹齡300年。由年輪知道，當(dāng)時(shí)的溫度比現(xiàn)在低；從其中的海洋生物殘留又可見，現(xiàn)今的海岸線比當(dāng)時(shí)后退了19里。反映了滄海桑田的變遷及氣溫的周期變化。對于中國歷史學(xué)，碳-14更是作出了不可磨滅的貢獻(xiàn)。在剛剛完成的夏商周斷代工程中，將中國歷史有確切的年代記載向前推進(jìn)了千年以上。三星堆－另一支史前文化？尤其激動(dòng)人心的是，碳-14將沒有歷史記載的消失了的古蜀文化勾沉于世，正等待人們?nèi)ソ沂灸巧衩氐臍v史之謎。在中國四川省廣漢市的馬牧古河道南岸，一馬平川的田疇上，奇特地突兀著三星堆。1986年，三星堆發(fā)現(xiàn)了兩座祭祀坑，出土了上千件珍貴的青銅器、玉石器、金器、海貝、象牙，據(jù)碳-14測定，時(shí)間遠(yuǎn)在三千年前。這個(gè)發(fā)現(xiàn)如石破天驚，震驚全國，轟動(dòng)了世界。三星堆比“世界第八大奇跡”秦始皇兵馬俑早一千年，在中國，在東方，乃至世界都非同凡響。三星堆遺跡被稱為20世紀(jì)最重要的考古發(fā)現(xiàn)之一。以三星堆為代表的古蜀文化，是不同于中原文化及黃河文明的另一支史前文化體系。中華民族的來源究竟是一源還是多源？21世紀(jì)的歷史科學(xué)將大有文章可做。真可謂：“沉睡數(shù)千載，一醒天下驚?！币d基督“裹尸布”的傳說與佛教、伊斯蘭教合稱為世界三大宗教的基督教，信奉耶穌基督為救世主，相信上帝（天主）創(chuàng)造并主宰世界，尊瑪利亞為圣母。據(jù)記載耶穌基督降生、言論、被處死、復(fù)活升夭的《新約全書》和《馬太福音》描述，耶穌是上帝的獨(dú)生子，為拯救人一類，由童貞女瑪利亞（俗稱圣母瑪利亞）“圣靈感孕”生于猶太伯利恒。30歲左右開始在猶太各地傳教，宣稱天國將至，唯信他者才“赦罪”，才能使靈魂“得救”。因耶穌反對猶太教某些教規(guī)而受到當(dāng)權(quán)者仇視。后耶穌被門徒猶大以30塊銀幣出賣，被當(dāng)權(quán)者以謀叛罪拘捕，送至羅馬駐猶太總督彼拉多處，公元初被釘死在十字架上。耶穌被信徒們從十字架上取下來的時(shí)候是用白布包裹的，三天后信徒們發(fā)現(xiàn)人去布留，死而復(fù)生，40天后升天，只留下了這塊耶穌基督的“裹尸布”。至于這塊“裹尸布”的下落，只有《偽福音書》中略有一些記載，說它珍藏在耶路撒冷。目前在意大利都靈大教堂里珍藏一塊長4.36米、寬1.1米帶有血污的白色麻布，從這塊麻布上依稀可以分辨出一個(gè)身高1.83米的男子圖像，這個(gè)身軀瘦長留著胡子的男子雙手交叉放在腹部，手和腳的部位還有血跡斑痕，勾畫出一幅真實(shí)而動(dòng)人的耶穌基督受難時(shí)的形象。據(jù)說這塊白色麻布就是當(dāng)時(shí)珍藏在耶路撒冷。又幾經(jīng)周折輾轉(zhuǎn)到意大利都靈大教堂里珍藏的耶穌基督的“裹尸布”，400年來一直珍藏在用防彈玻璃保護(hù)著的銀制小箱里，受到信徒們頂禮膜拜。耶穌基督的“裹尸布”是基督教最受崇敬的圣物，十分珍貴。因?yàn)樗c“耶穌復(fù)活”相聯(lián)系，耶穌復(fù)活意味著“戰(zhàn)勝死亡”，從此“死”對于信仰耶穌的人已無“權(quán)勢”，也不再可怕。信奉者死后，靈魂得到基督的拯救升入“天堂”，獲得“永恒”的生命。所以教會每隔50年才向信徒和公眾展示一次。1978年是最近的一次展示，當(dāng)時(shí)有來自世界各地300多萬善男信女排隊(duì)等待瞻仰或朝圣這塊“裹尸布”。然而也有相當(dāng)多的人對這塊“裹尸布”的真實(shí)性持懷疑態(tài)度，認(rèn)為這種說法是杜撰的。是真是假長期爭論不休一直持續(xù)了幾個(gè)世紀(jì)，已成為無法解釋的懸案。隨著時(shí)間的推移，人們對這塊“裹尸布”真實(shí)性的興趣越來越高，并引起自然科學(xué)家、考古學(xué)家和宗教界人士的極大重視。1978年最后一次展示后，宗教界才勉強(qiáng)同意對“裹尸布”的真?zhèn)芜M(jìn)行鑒定，但當(dāng)時(shí)苦于沒有較有效的研究方法，科學(xué)家只能利用X射線透視和電子顯微鏡等技術(shù)對其進(jìn)行觀察和研究，沒能得出有說服力的結(jié)果?？茖W(xué)工作者與宗教界人土經(jīng)過長達(dá)10年的接觸和協(xié)商，最后經(jīng)梵蒂岡教皇的批準(zhǔn)，1986年終于達(dá)成協(xié)議對“裹尸布”用改進(jìn)了的碳-14年代分析，以辨其真?zhèn)?。取樣是在極其秘密的情況下進(jìn)行的，并由國際上三個(gè)著名的碳-14實(shí)驗(yàn)室分別進(jìn)行測定。每個(gè)實(shí)驗(yàn)室都得到4個(gè)樣品，但其中只有1個(gè)樣品是從“裹尸布”上剪裁下來的，其余3個(gè)樣品為不同時(shí)代的對照樣品，分別裝在只有編號的金屬盒中，只有都靈大教堂的大主教和英國大不列顛博物館的考古權(quán)威知道這4個(gè)樣品的真實(shí)出處。現(xiàn)在將由科學(xué)家們來決定耶穌基督“裹尸布”的命運(yùn)了。結(jié)果表明,幾個(gè)實(shí)驗(yàn)室的測量結(jié)果相當(dāng)一致，證明這塊“裹尸布”的年代在公元1260—1380年之間的可能性為95％，而不會早于公元1200年的可能性為100％（傳說耶穌蒙難時(shí)間大約為公元初）。這個(gè)測量結(jié)果被送往梵蒂岡教皇的辦公室，教皇下令將真相公布于眾。1988年10月13日紅衣主教在都靈大教堂舉行記者招待會，宣布存放在都靈大教堂的所謂的“裹尸布”為中古時(shí)期的贗品。該結(jié)論雖然在宗教界產(chǎn)生了一些風(fēng)波，但科學(xué)上的真實(shí)性是不容置疑的。教會宣傳他們相信科學(xué)的鑒定，但重申圖像的價(jià)值比其可能會有的歷史價(jià)值更高，什么東西都不能動(dòng)搖信仰。記者招待會后，人們成群結(jié)隊(duì)來到都靈大教堂，那塊“裹尸布”仍然靜靜地躺在防彈玻璃后面的銀制小箱中。對大多數(shù)人來說，這是一件有趣的奇聞。該結(jié)論結(jié)束了長達(dá)幾個(gè)世紀(jì)的真?zhèn)沃疇?，解決了這一歷史懸案。高新技術(shù)在考古學(xué)中的應(yīng)用，可將考古學(xué)的研究推向嚴(yán)格的定量分析，用以解釋歷史“神秘”事件和懸案。拿破侖死亡之謎放射性同位素在測定技術(shù)上應(yīng)用的另一項(xiàng)是與分析技術(shù)有關(guān)的活化分析。我國的一本古典小說《水游》，在引言中有如下一段話：“評議前王并后帝，分真?zhèn)握紦?jù)中州，七雄擾擾亂春秋。興亡如脆柳，身世類虛舟?！睔v史發(fā)展的大趨勢雖有一定規(guī)律，但具體歷史事件的興衰，人世的更迭，常是變化多端。有些重大的歷史事件，眾說紛壇，至今議論不一。例如，世界上有個(gè)懸案。拿破侖是法國19世紀(jì)初叱咤風(fēng)云、名聲顯赫的一個(gè)皇帝，1812年對俄戰(zhàn)爭失敗，1814年被放逐。1815年，拿破侖逃離愛爾巴島回到了巴黎，率軍在滑鐵盧跟威林頓指揮的聯(lián)合軍作戰(zhàn)。在這一戰(zhàn)役中，拿破侖被打敗，再次被捕，并被流放到圣赫勒拿島。最后于1821年死在該島。這是一段歷史往事。但當(dāng)時(shí)有人說，他是病死的，而有人則說，拿破侖是被毒害致死的。事過140年之后，到了1961年，有人發(fā)表了一篇報(bào)告，曾轟動(dòng)一時(shí)，該報(bào)告說，為了研究拿破侖的死因，將存放在博物館的拿破侖遺發(fā)一根放入反應(yīng)堆中照射，然后進(jìn)行了測定。結(jié)果表明：有人在他的飲食中投放了毒物--砷，致使拿破侖因此中毒而死亡。毛發(fā)經(jīng)過反應(yīng)堆的中子照射以后，只要從中測定出它放出的是哪些放射性粒子，就可以知道毛發(fā)中潛藏著什么樣的放線性原子核，從而推斷出元素的種類。以砷為例，如果能測出標(biāo)志砷-76衰變類型的放射性粒子，而且測出每分鐘內(nèi)放出的粒子數(shù)目，人們就可以立即查明該毛發(fā)中存在的砷元素的含量。關(guān)于拿破侖是不是被毒害而死的疑點(diǎn)，就是通過這種活化分析測定才獲得了明確的結(jié)果。到了1994年，美國聯(lián)邦調(diào)查局曾懷疑這種說法，但因?yàn)槭强茖W(xué)鑒定，人們?nèi)匀淮_信專家的結(jié)論。古老的照片復(fù)活19世紀(jì)初英國發(fā)明家塔爾博塔攝了幾幅照片，由于當(dāng)時(shí)的照相技術(shù)原始，又年代久遠(yuǎn)，130年后，已經(jīng)破損不堪，模糊不清。后來，有人將此照片拿到反應(yīng)堆的中子流中照射。中子使保存在潛像中的銀活化了，穩(wěn)定的銀-l07和銀-l09，通過核轉(zhuǎn)變成為放射性同位素銀-l08和銀-l10。當(dāng)照片從反應(yīng)堆中取出時(shí)，立刻把它同現(xiàn)在的新照相底片接觸。被活化的銀，發(fā)出β和γ輻射，照射在新照相底片上，實(shí)際上就把塔爾博塔照片中的潛像轉(zhuǎn)移到了新底片上。這樣，古老的照片在放射自顯影技術(shù)的作用下，獲得了新生。也就是說，通過照片本身的輻射作用，把它們自己展現(xiàn)出來了。許多原來以為無法挽救的古老照片，在相當(dāng)大的程度上，就此復(fù)活了。微量元素的定性及定量測定具有某個(gè)能量的放射性粒子數(shù)，能夠利用放射性計(jì)數(shù)器很容易地測定出來。如果把放射性粒子的計(jì)數(shù)按其能量的大小來劃分，并繪制成圖，這樣，有關(guān)放射性粒子的計(jì)數(shù)與能量之間的關(guān)系，也即粒子的分布情況，就可以一目了然?，F(xiàn)在，再回過頭來看一看拿破侖的頭發(fā)問題。在拿破侖死后的140年內(nèi)，他的頭發(fā)里一直潛藏著極其微量的有害元素--砷。這種頭發(fā)經(jīng)過反應(yīng)堆照射之后，砷元素便吞吃中子而變成帶有放射性標(biāo)志的砷-76，于是它能自發(fā)地放出放射性粒子，并能立即被探測器捕獲。放出的放射性粒子是什么類型的，能量是多少，以什么樣的速度進(jìn)行衰變等等，都可以測量出來。所有的放射性同位素的性質(zhì)、行為等等都已作過調(diào)查，并繪制出標(biāo)準(zhǔn)譜圖。所以，對頭發(fā)測定以后，只要對照著標(biāo)準(zhǔn)譜圖查一查，就能立刻準(zhǔn)確無誤地推斷出頭發(fā)里含有砷。這樣，“犯人”的身份一下子就查明了。用上述辦法可以斷定殺害拿破侖的“兇手”是不是元素砷，這就是所謂的定性測定。如果想要知道有多少砷進(jìn)入了頭發(fā)（也就是所謂的定量測定），就必須制備標(biāo)準(zhǔn)樣品，以便進(jìn)行比較。所謂標(biāo)準(zhǔn)樣品，就是采用合適的已知量元素，這種巳知元素必須與被調(diào)查的“犯人”處于同一家族。比如，毛發(fā)中含有砷元素，就用種做標(biāo)準(zhǔn)；如果含有磷元素，就用砷做標(biāo)準(zhǔn)。在這里，標(biāo)準(zhǔn)樣品好比是誘餌，通過它來尋找被調(diào)查元素的確定含量。把標(biāo)準(zhǔn)樣品與潛藏著有毒元素的試樣一起放進(jìn)照射用的小容器內(nèi)，然后放到反應(yīng)堆的照射孔道內(nèi)接受照射。這樣多標(biāo)準(zhǔn)樣品和試樣所處的照射條件完全相同。照射以后，只要把兩者放出的相同類型的射線強(qiáng)度作一比較，就可以知道拿破侖頭發(fā)中含有多少有毒元素--砷。這就是活化分析中定量測定的大致情況。高超的偵破技術(shù)活化分析的特點(diǎn)就是測定的靈敏度特別高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于其它的分析方法。在一般的分析方法中，靈敏度最好的要數(shù)分光光度分析和質(zhì)量分析法?？墒?，與活化分析法相比，它們就顯得大為遜色了。因?yàn)榛罨治龇ǖ撵`敏度比它們還要高出100倍以上。盡管活化分析法對于不同的元素具有不同的靈敏度，但是，一般說來，欲分析的物料重量大致在一千億分之一克到一兆分之一克的范圍。由上可知，即使是肉眼看不見的像塵埃那么大小的物料，只要放到反應(yīng)堆里照射一下，就能定量地測定出其中所包含的許多種微量元素。例如，鋁、錳、鈉、鉻、鐵、鋅等等。這種測定方法還可用于別的研究。例如，調(diào)查直升飛機(jī)噴灑農(nóng)藥的分散效果。農(nóng)藥散布到稻田以后，從各個(gè)不同部位采集稻秧，放到反應(yīng)堆中照射，經(jīng)過活化分析，便可測出微量農(nóng)藥的放射性。從而可以知道每顆稻秧上粘附的農(nóng)藥量。根據(jù)這些測定數(shù)據(jù)可以繪制出農(nóng)藥散布量的分布圖。活化分析技術(shù)應(yīng)用于偵破化學(xué)，也是很有成效的。通常，剛打過手槍的罪犯，在衣服袖口和前胸等部位總是附著一些硝煙痕跡。從嫌疑犯的衣服上剪下一小片，放到反應(yīng)堆中接受照射，進(jìn)行活化分析。于是，硝煙中的各種微量元素，比如銻、鋇等等便可以清清楚楚地顯示出來。然后，把這些數(shù)據(jù)與被害者身上測到的數(shù)據(jù)進(jìn)行對照，就能弄清兩者是否相同。從而可以拿出罪犯料想不到的鐵證。此外，對于罪犯留在作案現(xiàn)場的毛發(fā)，也常常要通過活化分析來進(jìn)行調(diào)查研究。比如，某小汽車后面的行李箱內(nèi)所發(fā)現(xiàn)的頭發(fā)是不是被害者的，便可通過活化分析來判斷。在這里不必再舉拿破侖遺發(fā)的例子，因?yàn)樵硪粯?，把收集到的毛發(fā)放到反應(yīng)堆中照射，進(jìn)行活化分析，測出其中的微量元素，根據(jù)這些測定數(shù)據(jù)就能判斷甲、乙或者其他某人是否與案件有關(guān)。在偵破化學(xué)中，活化分析還可用來搜查興奮劑和麻醉毒品。通過對興奮劑進(jìn)行活化分析，測定出表示各種合成方法特征的微量藥品，然后根據(jù)這些微量藥品的混入情況就能鑒別興奮劑的制造方法。再如，從世界各地來的大麻或鴉片之類的毒品中，含有鈰（Ce）、鑭（La）、釹（Nd）等等不同的微量稀土元素，通過活化分析測出這些元素的含量，就能了解這些毒品的產(chǎn)地。從而可以查清毒品是否相同，與販私組織有什么聯(lián)系等等的問題。此外，如能配備中子發(fā)生器，放到深海底部，就可用于探查海底物質(zhì)；也可以用來測定古代貨幣或青銅鏡等古代文物與考古學(xué)史料等等。據(jù)說，為了辨明一幅關(guān)于貓的畫是否是日本名畫家藤田嗣治的名作，就是利用了活化分析的方法。將畫放到反應(yīng)堆接受照射，很快就揭下了假面具。因?yàn)榉治鼋Y(jié)果顯示出較多的銀含量，證明這是一幅巧妙的偽造作品，是通過照片復(fù)制而成的。分析環(huán)境污染情況為了調(diào)查由工廠排出的煤煙或廢水引起的公害，也常常離不開使用活化分析。例如，對大氣中的微量塵埃取樣，進(jìn)行活化分析，就能獲得很多有關(guān)大氣的情報(bào)。如塵埃中含有哪些元素？每種元素的含量是多少。也可以查清城市廢物焚燒爐、各種鍋爐、鋼鐵廠的冶煉電爐等不同污染源與環(huán)境污染的關(guān)系等等。另一個(gè)與環(huán)境污染有關(guān)的問題，就是煤煙或廢水是如何擴(kuò)散的？要想得到這一問題的答案，也需要利用活化分析進(jìn)行研究。例如，從工廠煙囪排放霧狀的硫酸鈷，或者把溴化銨的溶液混入排水中，然后從各個(gè)取樣點(diǎn)采集塵?；蛩畼?，放到反應(yīng)堆中接受照射，便能獲得放射性的鈷-60和溴-82，它們能夠放出γ射線和β射線；再將它們與標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對照，以作定量測定。這樣就能了解煤煙和廢水在各處的分布狀態(tài)。對火災(zāi)及毒氣報(bào)警小小火焰，由于沒有及早發(fā)現(xiàn)，引起一場大火，結(jié)果燒毀房屋財(cái)產(chǎn)，造成人身傷亡。許多年來，人們一直在探求火災(zāi)報(bào)警的方法，以求災(zāi)禍在萌芽時(shí)就被發(fā)現(xiàn)。人們利用火焰燃燒時(shí)的各種特性，巳經(jīng)發(fā)明了多種火災(zāi)報(bào)警裝置。例如，利用火焰中含有太陽光中沒有的某種紫外光波長制成的感光報(bào)警儀器，有著很好的靈敏性，但造價(jià)昂貴，不適宜于普遍采用。利用火焰燃燒能使環(huán)境溫度升高制成的感溫報(bào)警器也是可取的，但只有當(dāng)溫升速率或溫度足夠高時(shí)，感溫元件才能發(fā)信號。火焰萌芽初期首先產(chǎn)生1微米以下的可見煙粒，接著產(chǎn)生10微米左右的可見煙粒。利用可見煙粒能遮光的特性，可以制成光電感煙報(bào)警器。如何探測不可見的煙粒，以達(dá)到更早期報(bào)警的目的呢？這就要借助于放射性同位素了。放射性同位素的原子核在無外界作用下能自發(fā)地發(fā)生衰變，變成另一種原子核，同時(shí)放出α射線、β射線或γ射線等。前兩種射線都帶電，并且具有較高的能量，所以當(dāng)他們從放射性同位素的原子核內(nèi)射出，通過空氣時(shí)，能將空氣電離成正負(fù)離子而逐漸消耗自身的能。由于煙霧進(jìn)入電離空間時(shí)，吸附了某些離子，使離子遷移速度明顯變慢。據(jù)此，就可以做成離子感煙探頭。離子感煙探頭與控制電器裝置相配合，構(gòu)成了火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警儀器。由于靈敏可靠，造價(jià)不高，目前國內(nèi)外已大批生產(chǎn)各種型號的離子感煙報(bào)警儀，廣泛地用于賓館、倉庫、圖書館、通訊中心、電視臺、輪船甚至家庭，成為火災(zāi)報(bào)警最普遍采用的儀器。尤其是隨著高層建筑的發(fā)展，對消防設(shè)計(jì)提出了更高的要求。目前離子感煙探頭及用其他原理制成的各種火災(zāi)探測器已能與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相聯(lián)，不僅能自動(dòng)報(bào)警，而且能自動(dòng)滅火，自動(dòng)切斷空調(diào)系統(tǒng)及控制電梯降落等等。既然離子感煙探測器感測對象是顆粒極微小的煙霧，那么，不僅可以用它來作火災(zāi)報(bào)警，而且可以報(bào)警各種可能產(chǎn)生煙霧的災(zāi)禍，例如可以做成某些毒氣的探測報(bào)警裝置等。離子感煙報(bào)警的應(yīng)用范圍正在逐步擴(kuò)大。不滅的長明燈核技術(shù)的放射性同位素，為人們提供了一種新的光源，產(chǎn)生了現(xiàn)代的長明燈－原子燈。提起原子燈，可能有人會感到神秘。其實(shí)沒有什么奧妙，因?yàn)?，在日常生活中，人們都見過夜光表。那為什么夜光表或熒光體在黑暗處能夠看得見呢？這需要從發(fā)光粉的發(fā)光原理說起。有許多叫做發(fā)光粉的物質(zhì)，例如硫化鋅、硫化鈣、硅酸鋅和多種磷酸等，它們都有一種特性，當(dāng)其接受光能和其它形式的能量時(shí)，本身就會被激發(fā)，處于能量的不穩(wěn)狀態(tài)中。它隨時(shí)都要從這種不穩(wěn)定的激發(fā)態(tài)回到穩(wěn)定的基態(tài)，這時(shí)就將多余的能量以光波的形式釋放出來。這種光跟螢火蟲一閃一閃的黃綠光很相象，我們稱之為熒光。不過，這類發(fā)光粉在失去光源照射之后，熒光就會逐漸暗淡下去。如果將某些放射性物質(zhì)與發(fā)光粉混合在一起，則發(fā)光粉就會長久發(fā)光不熄，我們就把它叫做“永久發(fā)光粉”。像全天候飛機(jī)、戰(zhàn)艦儀表的指針、刻度和字碼上，都涂有這種發(fā)光粉。原子燈的原理與“永久發(fā)光粉”發(fā)光的原理差不多，都是讓放射性同位素發(fā)射出來的射線打在發(fā)光粉上，把射線的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成可見光。原子燈主要由燈泡和燈具兩部分組成。燈泡是發(fā)光部分，和普通的電燈泡差不多；燈具是固定和保護(hù)燈泡用的，并起到防止射線穿透出來的作用。原子燈的制造過程大致如下：先把一種含鈰元素的玻璃按需要的大小和形狀吹成玻璃泡，在玻璃泡的內(nèi)壁均勻涂上一層液體硅酸鈉，吹入硫化鋅（銅）發(fā)光粉，涂有硅酸鈉的地方就把發(fā)光粉粘住了，多余的發(fā)光粉用壓縮空氣吹出來，用脫脂棉將透光窗上附著的少量粉末擦干凈。涂好發(fā)光粉的玻璃泡，抽成真空，充入一定壓力的氣體放射性同位素，燒熔封結(jié)，然后用環(huán)氧樹脂將其封口部與金屬燈尾套粘牢，就做成了原子燈泡。將原子燈泡裝到燈具上就可使用