輻射及其防護(hù)基本知識(shí)

一、什么是原子和原子核？

世界上物質(zhì)有千千萬(wàn)萬(wàn) ,結(jié)構(gòu)各不相同 ,但都是由基本元素組成的。 目前己發(fā) 現(xiàn)了 118 種元素,其中 92 種是天然的,26 種是人造的。構(gòu)成元素的最小單元是原 子 ,各元素都有各自的原子。原子是由更小的粒子組成的 ,它們是質(zhì)子、中子和電 子,而原子核是原子中帶正電的核心 , 它是由質(zhì)子和中子組成的 ,而電子在不同軌 道上圍繞原子核不停地運(yùn)動(dòng)。

二、什么是同位素？

同位素是指一種元素的所有原子 ,包含有相同的質(zhì)子數(shù) ,但中子數(shù)可能不同 , 即那些原子序數(shù)相同而原子質(zhì)量數(shù)不同 ,也就是核里質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同 , 在元素周期表內(nèi)占據(jù)著同一位置的那些物質(zhì)。

三、什么是放射性同位素？

同位素又分為穩(wěn)定同位素和放射性同位素。穩(wěn)定同位素原子核的質(zhì)子數(shù)、 中子數(shù)以及核結(jié)構(gòu)都是穩(wěn)定不變的 ,多數(shù)原子核屬于這一類(lèi) ;原子核不穩(wěn)定 ,能自 發(fā)地放出射線(xiàn)而變成另一種核素 （即改變了原子核中質(zhì)子數(shù)和中子數(shù) ）的同位素 叫放射性同位素。有些元素的同位素雖然原子核的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)都不會(huì)改變 , 但其核結(jié)構(gòu)能自發(fā)地發(fā)生改變 ,例如核外電子能級(jí)的改變而放出電磁輻射 ,它們 也屬于放射性同位素。放射性同位素有天然的和人工制造的兩種 ,天然的也要經(jīng)過(guò)人工提純后才能使用。

四、什么是衰變和射線(xiàn)？ 原子核放出射線(xiàn)而變成另一種核素的現(xiàn)象叫衰變。在這種現(xiàn)象中 ,最初那個(gè)

原子核叫母體 ,放出射線(xiàn)后生成的新核素稱(chēng)為子體。

不穩(wěn)定的同位素的原子核能自發(fā)地發(fā)生變化而放出某種粒子 （α、β-、β＋）或 射線(xiàn) （γ射線(xiàn)）的現(xiàn)象稱(chēng)為核衰變。 核衰變不受外界因素影響 ,而是由放射性元素核 內(nèi)部能量狀態(tài)決定的。

放射性核素有三個(gè)重要特點(diǎn) ,它們是 :

㈠、能自發(fā)的放出射線(xiàn) ,與此同時(shí)衰變成別的核素。射線(xiàn)一般有 α、β、 γ三 種,有時(shí)又依此稱(chēng)為甲種射線(xiàn)、乙種射線(xiàn)、丙種射線(xiàn)。一種核素衰變時(shí) ,不一定都

能放出這三種射線(xiàn)。 質(zhì)量較輕的同位素一般只放出 β、γ射線(xiàn) ,質(zhì)量較重的放射性 同位素 ,多數(shù)能放出 α射線(xiàn)。

α射線(xiàn)穿透能力很弱 ,一張紙便可擋住。但其能量容易傳遞給物質(zhì) ,所以要特 別注意防止放出這類(lèi)射線(xiàn)的放射性物質(zhì)進(jìn)入體內(nèi)。

β射線(xiàn)就是高速運(yùn)動(dòng)的電子 ,穿透能力比 α射線(xiàn)強(qiáng) ,但不太厚的鋁片便可以把 它擋住。

γ射線(xiàn)是不帶電的中性粒子 ,靜止質(zhì)量等于零 ,習(xí)慣上也稱(chēng)光子。 γ射線(xiàn)與物 質(zhì)相互作用時(shí) ,同帶電粒子與物質(zhì)的相互作用情況不大相同。 γ射線(xiàn)不能使物質(zhì) 直接電離和激發(fā) ,也沒(méi)有射程的慨念。 它與物質(zhì)作用有三種主要的形式 ,即:較低能 量的 γ射線(xiàn) ,在物質(zhì)中主要產(chǎn)生光電效應(yīng) ;中等能量時(shí) ,主要產(chǎn)生康普頓效應(yīng) ;能量 較高時(shí) ,主要是電子對(duì)效應(yīng)。

γ射線(xiàn)與物質(zhì)相互作用時(shí)發(fā)生的任何一種效應(yīng) ,都會(huì)產(chǎn)生次級(jí)電子 ,次級(jí)電子 從 γ射線(xiàn)中獲取能量的多少 , 取決于相互作用的形式和 γ射線(xiàn)的能量及吸收介質(zhì) 的種類(lèi)。γ射線(xiàn)在上述三種形式的作用過(guò)程中逐漸被吸收或變成另一種能量較小 的光子。

㈡ 、有一定的半衰期 （半衰期記作 T1/2）。某種放射性核素放射出一種或一種 以上射線(xiàn)并衰變?yōu)閯e的核素的過(guò)程中 ,其放射性活度 （單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生的核衰變 數(shù)）不斷減小。一定數(shù)量的某放射性核素的原子數(shù)由衰減到它的初始值的一半所 需的時(shí)間長(zhǎng)度稱(chēng)為該放射性核素的半衰期。半衰期是放射性核素的一個(gè)特征常 數(shù),不隨外界條件和元素的物理化學(xué)狀態(tài)的不同而改變。不同的放射性核素半衰 期長(zhǎng)短差別很大 ,長(zhǎng)的可達(dá)幾十億年 ,如釷 -232 為 140 億年 ;短的在百分之一秒以 下,如釙-212 僅為 3.0×10-7 秒,即一千萬(wàn)分之三秒。

㈢、放射性原子核數(shù)目的減少服從指數(shù)規(guī)律。

五、射線(xiàn)的發(fā)生 天然放射性物的衰變過(guò)程釋放出帶電電離粒子、不帶電電離粒子或由兩者 混合的任何輻射的射線(xiàn)。射線(xiàn)在此指電離輻射，是通常所說(shuō)的帶電電離粒子， 如電子、質(zhì)子、及粒子等，它們具有足夠大的功能，以致由碰撞產(chǎn)生電離；那 些能使物質(zhì)釋放出帶電電離粒子或引起核變化的不帶電粒子，如中子、光子等， 稱(chēng)為不帶電電離粒子。下面僅簡(jiǎn)要認(rèn)識(shí) X 射線(xiàn)、 γ射線(xiàn)。

㈠、X 射線(xiàn)

⑴、 X 射線(xiàn)的產(chǎn)生：在工業(yè)上是由特制的 X 射線(xiàn)管產(chǎn)生的。它是波長(zhǎng)比較 短的電磁波（波長(zhǎng)約為 10-8-10 -10cm）。

⑵、白色 X 射線(xiàn)（連續(xù) X 射線(xiàn)）與標(biāo)識(shí) X 射線(xiàn)（特性 X 射線(xiàn)）

白色 X 射線(xiàn)指波長(zhǎng)在一定范圍內(nèi)連續(xù)變化的 X 射線(xiàn)（既波長(zhǎng)是由多種波長(zhǎng) 組成的）。

標(biāo)識(shí) X 射線(xiàn)指波長(zhǎng)相對(duì)單一的 X 射線(xiàn)。

在應(yīng)用技術(shù)上， 用來(lái)鑒別元素和進(jìn)行物質(zhì)的化學(xué)成份的定性、 定量分析采用 標(biāo)識(shí) X 射線(xiàn)。而射線(xiàn)探傷一般應(yīng)用的是連續(xù) X 射線(xiàn)。

㈡、γ射線(xiàn)

γ射線(xiàn)的產(chǎn)生： γ射線(xiàn)是從某些放射性物質(zhì)（例如：鈷、釷、鈾、鐳、 銥、銫等放射性物質(zhì)）原子核里放射出來(lái)的；原子核從能量較高的狀態(tài)躍遷到 能量較低的狀態(tài)時(shí) ,放出 γ射線(xiàn)。此外，基本粒子湮沒(méi)、帶電粒子的韌致輻射及 原子核衰變過(guò)程， 都能產(chǎn)生 γ射線(xiàn)。既：產(chǎn)生 γ射線(xiàn)的方式很多，主要有放射性 同位素衰變、韌致輻射、核反應(yīng)、核裂變等，因而就有式樣不同的同位素。就 γ 輻射裝置來(lái)看， 目前大多采用放射性同位素 γ源。同位素發(fā)射的 γ射線(xiàn)，是放射 性核衰變的伴隨輻射。γ射線(xiàn)是波長(zhǎng)極短的電磁波，通常它的波長(zhǎng)在 10-9-10-10cm， 它的速度和光速一樣。它的穿透能力較強(qiáng)，能穿透 300mm 的鋼板。