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高中物理
第十五章 波粒二象性与原子结构
放射性的应用
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2025-10-24 09:02
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放射性的应用
## 人工放射性 1932年,美国物理学家安德森(C.D.Anderson,1905-1991)发现正电子。正电子的质量和电荷量大小与电子相同,但电性与电子相反,正电子的符号是 ${ }^0{ }_1 e$ ,它是人类发现的首个**反物质基本粒子**。 1934 年,约里奥-居里夫妇用 $\alpha$ 粒子轰击铝笪后,除了探测到正常的中子以外,还意外地探测到正电子。更令他们感到吃惊的是,移走 $\alpha$ 放射源后,铝箔不再放出中子,但继续放出正电子。而且这种放射性随时间衰减的规律与放射性衰变一样,也有确定的半衰期。铝原子核被 $\alpha$ 粒子轰击后发生的核反应是 $$ { }_{13}^{27} Al+{ }_2^4 He \rightarrow{ }_{15}^{30} P+{ }_0^1 n $$ 这一核反应的生成物磷 30 具有放射性,发生正电子衰变,衰变方程是 $$ { }_{15}^{30} P \rightarrow{ }_{14}^{30} Si+{ }_1^0 e $$ 磷 30 是首个通过人工方法获得的放射性同位素,这是一个重要发现。此后,科学家用质子、氞核、中子和 $\gamma$ 粒子轰击原子核,也都得到了放射性同位素。此前,我们已经知道原子序数大于 83 的天然存在的元素都具有放射性。事实上,天然放射性元素只有 40 多种,原子序数超过 92 的放射性同位素都是通过人工方法获得的。现在,利用原子能反应堆和粒子加速器生成的同位素已经超过 2000 种,每种元素都有放射性同位素。 ## 放射性同位素的应用 ### 治疗癌症 放射性同位素在科学研究和人们的日常生活中得到了广泛的应用。利用射线的穿透能力与物质密度、厚度的关系可以检查各种产品厚度、密封在容器中的液面高度等。 放射性同位素放出的射线会致癌,但我们也用射线对某些癌症患者进行放射性治疗(放疗)。射线对迅速生长的癌细胞有破坏作用,但同时也会破坏周边的正常细胞。因此,放射性治疗会对患者产生副作用。为了减少副作用,临床上需要先对肿瘤定位,然后用很细的 γ 射线或 X 射线来照射肿瘤。如图 15–12 所示,当射线对准肿瘤所在部位后,往往采用使放射源或患者身体旋转的方式使射线充分照射肿瘤的各个部分
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