輻射及其防護基本知識

一、什么是原子和原子核？

世界上物質(zhì)有千千萬萬 ,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動。

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 ;原子核不穩(wěn)定 ,能自 發(fā)地放出射線而變成另一種核素 （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)過人工提純后才能使用。

四、什么是衰變和射線？ 原子核放出射線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

原子核叫母體 ,放出射線后生成的新核素稱為子體。

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 （γ射線）的現(xiàn)象稱為核衰變。 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。

放射性核素有三個重要特點 ,它們是 :

㈠、能自發(fā)的放出射線 ,與此同時衰變成別的核素。射線一般有 α、β、 γ三 種,有時又依此稱為甲種射線、乙種射線、丙種射線。一種核素衰變時 ,不一定都

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

α射線穿透能力很弱 ,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射線的放射性物質(zhì)進入體內(nèi)。

β射線就是高速運動的電子 ,穿透能力比 α射線強 ,但不太厚的鋁片便可以把 它擋住。

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

γ射線與物質(zhì)相互作用時發(fā)生的任何一種效應 ,都會產(chǎn)生次級電子 ,次級電子 從 γ射線中獲取能量的多少 , 取決于相互作用的形式和 γ射線的能量及吸收介質(zhì) 的種類。γ射線在上述三種形式的作用過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 以上射線并衰變?yōu)閯e的核素的過程中 ,其放射性活度 （單位時間內(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 需的時間長度稱為該放射性核素的半衰期。半衰期是放射性核素的一個特征常 數(shù),不隨外界條件和元素的物理化學狀態(tài)的不同而改變。不同的放射性核素半衰 期長短差別很大 ,長的可達幾十億年 ,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、射線的發(fā)生 天然放射性物的衰變過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。射線在此指電離輻射，是通常所說的帶電電離粒子， 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， 稱為不帶電電離粒子。下面僅簡要認識 X 射線、 γ射線。

㈠、X 射線

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

⑵、白色 X 射線（連續(xù) X 射線）與標識 X 射線（特性 X 射線）

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

標識 X 射線指波長相對單一的 X 射線。

在應用技術(shù)上， 用來鑒別元素和進行物質(zhì)的化學成份的定性、 定量分析采用 標識 X 射線。而射線探傷一般應用的是連續(xù) X 射線。

㈡、γ射線

γ射線的產(chǎn)生： γ射線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 ,放出 γ射線。此外，基本粒子湮沒、帶電粒子的韌致輻射及 原子核衰變過程， 都能產(chǎn)生 γ射線。既：產(chǎn)生 γ射線的方式很多，主要有放射性 同位素衰變、韌致輻射、核反應、核裂變等，因而就有式樣不同的同位素。就 γ 輻射裝置來看， 目前大多采用放射性同位素 γ源。同位素發(fā)射的 γ射線，是放射 性核衰變的伴隨輻射。γ射線是波長極短的電磁波，通常它的波長在 10-9-10-10cm， 它的速度和光速一樣。它的穿透能力較強，能穿透 300mm 的鋼板。