放射性的应用(赵凯华)

2.9放射性的应用放射性在工业，农业、医学、科学研究等各方面有着广泛的应用。其应用大致可以归纳成三个方面。（1）示踪原子的应用由于放射性核素能放出某种射线，可用探测仪器对它们进行追踪，因而可利用它们作为显示踪迹的工具。这就是示踪原子法。例如，农业上可利用放射性32P来研究作物对磷肥的吸收情况，从而改进施肥方法；工业上用放射性核素来检测机件的磨损情况，以便及时更换；在半导体制造工艺中利用示踪原子探测杂质在半导体内的扩散情况；医学上可利用它来提供生物机体内生理生化过程的动态信息，放映组织器官的整体局部功能，作无损伤的疾病诊断，等等。（2）射线的应用放射性辐射对物质会产生各种作用，可用来达到不同的目的。例如，工业上利用射线的穿透性来检查金属内部的伤痕，即所谓无损的探伤；利用、射线对空气的电离作用来消除有害的静电积累，以避免印刷、造纸、纺织、火药、胶片等工艺中废品或事故的产生；农业上可利用射线进行辐射育种来进行品种优良；用射线辐射粮食、水果、蔬菜等食品可达到防止发芽、腐烂和保鲜贮存的目的；医学上利用射线来杀菌和治疗恶性肿瘤，等等。（3）衰变期的应用在地质和考古工作中，利用放射性衰变的半衰期来推断地层或古代文物的年代。例如，已知铀系的最终产物是206Pb，便可根据目前岩石中238U和206Pb的含量比，由铀的半衰期估算该地层的年龄；利用生物残骸中同位素1412CC与的含量比可推断生物死亡和文物的年代（即所谓14C鉴年法），等等。对放射性应用的各个方面，我们不打算在这里逐项详细解说。作为一个精彩的例子，我们对14C鉴年法作些说明。来自地球外的宇宙射线含有大量质子。入射到大气层后，与大气中的原子核进行反应，产生许多次级中子。这些次级中子又与大气中的氮（主要是14N）进行反应而产生放射性核素14C：1414()nNCp放热14C自发地进行衰变：1414CNe，半衰期5730a。由于宇宙线中的质子流是恒定的，大气的组成也是恒定的，从而次级中子流也应该是恒定的，这使得14C的产生率保持恒定。经过相当时间后14C的产生和衰变达到平衡，其数目保持不变。在大气中本来存在着稳定的核素12C。根据实验测定，大气中14C与12C数目之比为121.310，此比例基本上与纬度无关。植物吸收空气中的二氧化碳（其中包含碳的两种同位素14C和12C），动物又以植物为食物，通过食物链和新陈代谢，动植物和大气中的碳经常进行着交换，所以活体内14C和12C的比例与大气中的一样。当生物死亡后，这种交换停止了，生物体内的14C只因衰变而减少，却得不到补充，从而生物遗骸中14C和12C的比例下降，下降率与14C的半衰期有关。这样，我们就可以从生物遗骸中14C与12C的比例确定遗骸的年代。因受到14C半衰期的限制，此法测定年代的范围，约在100年到30000年之间才比较准确。14C鉴年法的先驱利比（W.F.Libby）于1960年获得诺贝尔化学奖。中子活化分析技术中子打在稳定的靶核上会被“吃”掉。吃了中子的核变成该核素的同位素，后者一般处于不稳定的激发态，它们要通过发射、、粒子或质子进行衰变，变成稳定的新核素。这就是中子活化过程。不同物质的中子活化具有能量、时间等方面鲜明的特征，就像人的指纹一样，各不相同。一种高灵敏度的分析技术——中子活化分析技术就此诞生了，它在地质、冶金、石油工业、农业、医学、考古等领域内有着广泛的应用。1815年6月一代怪杰拿破仑在滑铁卢战败后，被英国放逐到圣赫勒岛上。几年以后，拿破仑经常呕吐、虚脱，全身浮肿，四肢无力。1821年5月5日黄昏，这位威震欧洲的法兰西第一帝国的皇帝，就此悲愤地驾崩了。拿破仑之死给人留下一个疑窦，历史学家认为是他的亲信被买通，在御酒中放了砒霜。1960年科学家用中子活化分析技术检验出，拿破仑头发的含砷量大于正常人四五倍。140年的谜终于揭晓了。