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辐射及其防护基本知识

一、什么是原子和原子核？

世界上物质有千千万万 ,结构各不相同 ,但都是由基本元素组成的。 目前己发 现了 118 种元素,其中 92 种是天然的,26 种是人造的。构成元素的最小单元是原 子 ,各元素都有各自的原子。原子是由更小的粒子组成的 ,它们是质子、中子和电 子,而原子核是原子中带正电的核心 , 它是由质子和中子组成的 ,而电子在不同轨 道上围绕原子核不停地运动。

二、什么是同位素？

同位素是指一种元素的所有原子 ,包含有相同的质子数 ,但中子数可能不同 , 即那些原子序数相同而原子质量数不同 ,也就是核里质子数相同而中子数不同 , 在元素周期表内占据着同一位置的那些物质。

三、什么是放射性同位素？

同位素又分为稳定同位素和放射性同位素。稳定同位素原子核的质子数、 中子数以及核结构都是稳定不变的 ,多数原子核属于这一类 ;原子核不稳定 ,能自 发地放出射线而变成另一种核素 （即改变了原子核中质子数和中子数 ）的同位素 叫放射性同位素。有些元素的同位素虽然原子核的质子数和中子数都不会改变 , 但其核结构能自发地发生改变 ,例如核外电子能级的改变而放出电磁辐射 ,它们 也属于放射性同位素。放射性同位素有天然的和人工制造的两种 ,天然的也要经过人工提纯后才能使用。

四、什么是衰变和射线？ 原子核放出射线而变成另一种核素的现象叫衰变。在这种现象中 ,最初那个

原子核叫母体 ,放出射线后生成的新核素称为子体。

不稳定的同位素的原子核能自发地发生变化而放出某种粒子 （α、β-、β＋）或 射线 （γ射线）的现象称为核衰变。 核衰变不受外界因素影响 ,而是由放射性元素核 内部能量状态决定的。

放射性核素有三个重要特点 ,它们是 :

㈠、能自发的放出射线 ,与此同时衰变成别的核素。射线一般有 α、β、 γ三 种,有时又依此称为甲种射线、乙种射线、丙种射线。一种核素衰变时 ,不一定都

能放出这三种射线。 质量较轻的同位素一般只放出 β、γ射线 ,质量较重的放射性 同位素 ,多数能放出 α射线。

α射线穿透能力很弱 ,一张纸便可挡住。但其能量容易传递给物质 ,所以要特 别注意防止放出这类射线的放射性物质进入体内。

β射线就是高速运动的电子 ,穿透能力比 α射线强 ,但不太厚的铝片便可以把 它挡住。

γ射线是不带电的中性粒子 ,静止质量等于零 ,习惯上也称光子。 γ射线与物 质相互作用时 ,同带电粒子与物质的相互作用情况不大相同。 γ射线不能使物质 直接电离和激发 ,也没有射程的慨念。 它与物质作用有三种主要的形式 ,即:较低能 量的 γ射线 ,在物质中主要产生光电效应 ;中等能量时 ,主要产生康普顿效应 ;能量 较高时 ,主要是电子对效应。

γ射线与物质相互作用时发生的任何一种效应 ,都会产生次级电子 ,次级电子 从 γ射线中获取能量的多少 , 取决于相互作用的形式和 γ射线的能量及吸收介质 的种类。γ射线在上述三种形式的作用过程中逐渐被吸收或变成另一种能量较小 的光子。

㈡ 、有一定的半衰期 （半衰期记作 T1/2）。某种放射性核素放射出一种或一种 以上射线并衰变为别的核素的过程中 ,其放射性活度 （单位时间内发生的核衰变 数）不断减小。一定数量的某放射性核素的原子数由衰减到它的初始值的一半所 需的时间长度称为该放射性核素的半衰期。半衰期是放射性核素的一个特征常 数,不随外界条件和元素的物理化学状态的不同而改变。不同的放射性核素半衰 期长短差别很大 ,长的可达几十亿年 ,如钍 -232 为 140 亿年 ;短的在百分之一秒以 下,如钋-212 仅为 3.0×10-7 秒,即一千万分之三秒。

㈢、放射性原子核数目的减少服从指数规律。

五、射线的发生 天然放射性物的衰变过程释放出带电电离粒子、不带电电离粒子或由两者 混合的任何辐射的射线。射线在此指电离辐射，是通常所说的带电电离粒子， 如电子、质子、及粒子等，它们具有足够大的功能，以致由碰撞产生电离；那 些能使物质释放出带电电离粒子或引起核变化的不带电粒子，如中子、光子等， 称为不带电电离粒子。下面仅简要认识 X 射线、 γ射线。

㈠、X 射线

⑴、 X 射线的产生：在工业上是由特制的 X 射线管产生的。它是波长比较 短的电磁波（波长约为 10-8-10 -10cm）。

⑵、白色 X 射线（连续 X 射线）与标识 X 射线（特性 X 射线）

白色 X 射线指波长在一定范围内连续变化的 X 射线（既波长是由多种波长 组成的）。

标识 X 射线指波长相对单一的 X 射线。

在应用技术上， 用来鉴别元素和进行物质的化学成份的定性、 定量分析采用 标识 X 射线。而射线探伤一般应用的是连续 X 射线。

㈡、γ射线

γ射线的产生： γ射线是从某些放射性物质（例如：钴、钍、铀、镭、 铱、铯等放射性物质）原子核里放射出来的；原子核从能量较高的状态跃迁到 能量较低的状态时 ,放出 γ射线。此外，基本粒子湮没、带电粒子的韧致辐射及 原子核衰变过程， 都能产生 γ射线。既：产生 γ射线的方式很多，主要有放射性 同位素衰变、韧致辐射、核反应、核裂变等，因而就有式样不同的同位素。就 γ 辐射装置来看， 目前大多采用放射性同位素 γ源。同位素发射的 γ射线，是放射 性核衰变的伴随辐射。γ射线是波长极短的电磁波，通常它的波长在 10-9-10-10cm， 它的速度和光速一样。它的穿透能力较强，能穿透 300mm 的钢板。